Com funcionen l'osmosi inversa i la destil·lació per purificar l'aigua? Una explicació detallada

Les noves maneres de netejar l'aigua són importants per al creixement de moltes empreses. L'osmosi inversa i la destil·lació són maneres molt complicades de netejar l'aigua bruta perquè sigui segura per al seu ús en situacions greus. Cadascuna d'aquestes purificadors d’aigua es basa en una idea científica diferent. Per exemple, l'osmosi inversa utilitza la pressió per moure les molècules d'aigua a través de conductes semipermeables membranas, i la destil·lació separa els contaminants mitjançant els processos d'evaporació i condensació. L'aigua molt pura es pot produir d'aquestes maneres provades. Les empreses d'alta tecnologia, medicina i processament d'aliments necessiten fonts d'aigua neta.

Comprensió de la purificació de l'aigua: conceptes bàsics de l'osmosi inversa i la destil·lació

És important saber que la fabricació de cervesa i l'osmosi inversa no són la mateixa manera d'obtenir aigua neta. Cada mètode elimina un tipus diferent de contaminació i funciona prou bé per a ús empresarial.

Com funciona la tecnologia d'osmosi inversa

Durant l'osmosi inversa, l'aigua bruta es passa per filtres especials als quals només s'hi pot arribar en part amb aigua a alta pressió. Hi ha forats d'uns 0.0001 micres d'amplada en aquestes membranes. Les sals, els metalls pesants, els gèrmens i les substàncies orgàniques que s'han descompost no poden passar per aquests forats, però les molècules d'aigua sí que poden.

El mètode d'osmosi inversa sol netejar en més d'un pas. Durant la prefiltració, les pantalles de sediments eliminen els fragments més grans. Això manté membrana ro que es faci mal, que és molt fràgil. Per eliminar el clor i altres productes químics volàtils que podrien fer que les membranes funcionin menys bé, s'utilitzen filtres de carboni. Després de passar per la membrana d'osmosi inversa, l'aigua a pressió es neteja de les toxines que hi ha. Després d'això, els residus s'eliminen com a concentrat.

Avui dia, els sistemes d'osmosi inversa poden eliminar fins al 99.7% de tots els sòlids dissolts a l'aigua de font, cosa que és realment impressionant. La tecnologia d'osmosi inversa és molt útil en llocs on la qualitat de l'aigua ha de mantenir-se igual perquè funciona molt bé.

Mecanismes del procés de destil·lació

La destil·lació escalfa l'aigua bruta fins que es converteix en vapor, que separa les impureses de l'aigua. La majoria de les toxines orgàniques, els gèrmens i els sòlids que s'han descompost queden enrere a mesura que aquesta boira puja. L'aigua molt neta es produeix quan el vapor es refreda i torna a ser líquid.

Hi ha millors maneres de destil·lar aigua perquè utilitzen la calor de l'última etapa per escalfar l'aigua que entra per al pas següent. Aquest mètode redueix considerablement la quantitat d'energia utilitzada, que encara neteja molt bé. Algunes unitats de destil·lació més noves utilitzen tecnologia de compressió de gas per aprofitar encara més l'energia que utilitzen per a treballs grans.

A mesura que l'aigua s'evapora, es perden gairebé tots els minerals que s'han dissolt. El que queda és aigua amb un nivell de conductivitat inferior a 10 microsiemens per centímetre. Aquest nivell d'aigua ultrapura satisfà les estrictes necessitats dels laboratoris i les empreses que fabriquen medicaments.

Principals beneficis i avantatges de l'osmosi inversa i la destil·lació per a ús industrial

Tant l'osmosi inversa com la destil·lació tenen grans beneficis reals que afecten la qualitat de la fabricació de les coses i el compliment dels estàndards. Poden prendre decisions intel·ligents que satisfacin les necessitats de la seva indústria quan coneixen aquests beneficis.

Avantatges del sistema d'osmosi inversa

Aquests són els principals avantatges que fan que els sistemes d'osmosi inversa siguin particularment atractius per a aplicacions industrials:

• Eficiència energètica: els sistemes d'osmosi inversa generalment utilitzen un 75% menys d'energia que les unitats de destil·lació de la mateixa mida. Aquestes empreses poden estalviar diners i deixar menys impacte en carboni si es preocupen pel medi ambient.
• Capacitat de producció escalable: Els dissenys modulars d'osmosi inversa permeten a les instal·lacions augmentar gradualment la seva capacitat de tractament d'aigua sense haver de substituir tot el sistema. Això és possible perquè es poden canviar per adaptar-se a diferents necessitats de producció.
• Funcionament automatitzat: Els sistemes moderns d'osmosi inversa tenen sistemes de control avançats que controlen els factors que afecten la qualitat de l'aigua, canvien les pressions de treball automàticament i inicien els processos de neteja per assegurar-se que el sistema sempre funcioni de la millor manera possible.
• Instal·lació compacta: la tecnologia RO no ocupa tant espai com els sistemes de destil·lació, per la qual cosa és ideal per a llocs que no tenen gaire espai o per afegir edificis que ja hi són.

En molts sectors industrials diferents, aquests beneficis resolen problemes de producció causats per una qualitat de l'aigua inconsistent, uns costos de funcionament elevats, el compliment de les normes i... purificadors d’aigua.

Beneficis de la tecnologia de destil·lació

Els mètodes de destil·lació són ideals per a treballs que necessiten el millor nivell de puresa perquè fan el següent:

• Eliminació superior de contaminants: la destil·lació elimina gairebé tots els sòlids dissolts, gèrmens, virus i compostos químics, aconseguint nivells de puresa superiors al 99.99% que es necessiten per fabricar electrònica i medicaments.
• Rendiment fiable: El resultat dels dispositius de destil·lació sempre és de la mateixa alta qualitat, fins i tot si l'aigua d'origen canvia. Això significa que poden funcionar de manera fiable fins i tot quan la qualitat de l'aigua d'alimentació és molt bruta o canvia amb el temps.
• Requisits químics mínims: Alguns altres mètodes necessiten agents químics per funcionar, però la destil·lació no. Això vol dir que no us heu de preocupar per la contaminació química ni per problemes de la cadena de subministrament que podrien fer que el procés sigui menys eficaç.
• Tecnologia provada: La destil·lació és un mètode que s'ha utilitzat durant molt de temps i s'ha mantingut d'una manera que facilita endevinar com funcionarà. Gràcies a això, el risc tecnològic per a usos crítics disminueix.

La destil·lació funciona millor en camps on l'aigua neta és important per seguir les normes i assegurar-se Productes estan segurs.

Triar entre osmosi inversa i destil·lació: una perspectiva de contractació

Hi ha molts factors que afecten l'èxit a curt i llarg termini del negoci i que cal tenir en compte per triar la millor tecnologia de neteja d'aigua. Les persones que treballen en compres han de trobar un equilibri entre el cost, els estàndards professionals i els objectius del negoci.

Criteris tècnics d'avaluació

Un estudi de la font d'aigua va conduir a l'elecció de la tecnologia. Com que eliminen tan bé les sals dissoltes i la majoria de productes químics orgànics, els sistemes d'osmosi inversa són ideals per netejar les aigües subterrànies o les fonts d'aigua de la ciutat que no estan massa contaminades. Si l'aigua de font té molts sòlids dissolts, contaminació biològica o molècules químiques que són massa complicades perquè funcionin els filtres de membrana, la destil·lació és una millor manera de netejar-la.

La tecnologia que s'utilitzi depèn molt de la quantitat que se'n necessiti fabricar. Es poden utilitzar en llocs que necessiten entre 1,000 i 100,000 galons d'aigua cada dia. D'altra banda, els mètodes de destil·lació són més rendibles quan només es necessita una petita quantitat d'aigua o quan es necessita aigua ultrapura.

Els estàndards de puresa decideixen si una eina és prou bona. Si l'empresa farmacèutica necessita sistemes de purificació d'aigua que compleixin les directrius de la USP per a l'aigua per a injecció, potser haurà de destil·lar l'aigua. Tanmateix, l'osmosi inversa funciona bé per a la majoria de les altres necessitats d'aigua pura.

Consideracions econòmiques

En un estudi d'inversió de capital, cal pensar quant costen les eines, quant costarà instal·lar-les i quin tipus d'instal·lacions necessitareu. Quan compreu un sistema d'osmosi inversa per primera vegada, generalment costa menys, sobretot per a sistemes més grans. Si voleu saber quant costarà alguna cosa durant tota la seva vida útil, heu de pensar quant costarà substituir les membranes i fer canvis al sistema.

Quan es consideren els costos de funcionament, es tenen en compte aspectes com la quantitat d'energia que es consumeix, el cost de la substitució dels subministraments i el manteniment necessari. En general, els sistemes d'osmosi inversa utilitzen menys energia, però cal canviar les membranes sovint, cosa que costa diners. Algunes peces dels equips de destil·lació s'han de canviar amb menys freqüència, però utilitzen més energia.

Per exemple, si la qualitat de l'aigua és millor i hi ha menys fallades de producte, la producció augmentarà. Per calcular el retorn d'una inversió, hauríeu d'incloure factors com aquests. Moltes empreses troben que aigua destil·lada d'osmosi inversa compensa amb escreix el cost addicional de netejar-lo, ja que accelera la producció.

Superar els reptes comuns i els problemes més freqüents

Si no solucioneu els problemes de funcionament dels sistemes d'osmosi inversa i de destil·lació, poden fer que funcionin menys bé i que costin més. Si solucioneu aquests problemes abans que empitjorin, el sistema funcionarà millor i les eines duraran més.

Prevenció de l'incrustació i la descamació de les membranes

L'obstrucció de la membrana d'osmosi inversa és el problema més comú en les operacions. Això passa quan els contaminants s'acumulen a la superfície de la membrana i alenteixen el flux d'aigua. Si utilitzeu dispositius de cribratge multimèdia i dosificació química en un bon procés de pretractament, podeu evitar la majoria dels problemes d'incrustació. Netejar regularment la membrana amb productes químics permesos fa que funcioni millor i duri més.

L'incrustació és el procés pel qual els minerals dissolts a l'aigua s'adhereixen a la superfície de les membranes. Això generalment passa quan l'aigua és dura. Afegir un agent antiincrustació i assegurar-se que el nivell de pH sigui correcte evitarà l'acumulació d'incrustació. Ara tenen sistemes de dosificació química que funcionen sols i canvien el tractament en funció del seguiment en temps real de la qualitat de l'aigua.

Els residus biològics poden aparèixer quan grups de bacteris o altres gèrmens creixen a les membranes. Quan s'utilitza llum ultraviolada o diòxid de clor per tractar l'aigua d'alimentació, impedeixen que creixin organismes vius. Qualsevol contaminació que es produeixi es neteja diàriament.

Optimització del sistema de destil·lació

Els sistemes de destil·lació tenen problemes amb la quantitat d'energia que utilitzen i com s'acumulen els minerals a les parts que s'escalfen. Les maneres habituals de descalcificar eliminen els minerals que s'acumulen i dificulten el moviment de la calor. La freqüència amb què netegeu i escalfeu les unitats de destil·lació dependrà de com de bé es tracti l'aigua abans que hi entri.

Part de l'eficiència energètica és mantenir els sistemes de recuperació de calor en bon estat i assegurar-se que l'aïllament es mantingui net. Els intercanviadors de calor s'han de revisar regularment per assegurar-se que mouen l'energia de la manera més eficient possible. L'aïllament també s'ha de revisar regularment per aturar la pèrdua de calor i reduir el consum d'energia.

Aquests problemes s'han de planificar en un bon programa de servei perquè els problemes petits no es converteixin en grans que provoquin avaries de les màquines o retards en la producció que costen molts diners.

Tendències i innovacions futures en tecnologies de purificació d'aigua

Sempre hi ha canvis en el negoci del tractament d'aigua a causa de les noves eines i la necessitat de treballar millor. Els que treballen en compres poden prendre decisions financeres intel·ligents seguint les noves tendències.

Tecnologies avançades de membrana

La propera generació de filtres d'osmosi inversa és més selectiva i no s'obstrueix tan fàcilment. En les membranes nanocomposites de pel·lícula fina, les nanopartícules ajuden a mantenir els cabals d'aigua elevats i a eliminar millor els contaminants. Això significa que aquestes membranes duren més i necessiten menys manteniment perquè poden gestionar el lleixiu i altres àcids que els descomponen millor.

És diferent de l'osmosi inversa estàndard perquè utilitza diferències de pressió osmòtica per empènyer l'aigua a través de les membranes en lloc de la pressió hidràulica. Amb aquest mètode es pot utilitzar molta menys energia i es pot aconseguir el mateix nivell de neteja.

Sistemes intel·ligents de monitorització i control

Quan s'utilitza la Internet de les Coses (IoT), és possible fer un seguiment de les coses des de lluny i planificar amb antelació les reparacions. Els monitors d'alta tecnologia sempre comproven el grau de l'aigua, el bon funcionament del sistema i el bon estat de l'equip. Els algoritmes d'aprenentatge automàtic utilitzen dades de la vida real per esbrinar què cal arreglar i com fer que el sistema funcioni millor per si sol.

Amb la tecnologia de bessons digitals, els sistemes de purificació d'aigua es poden convertir en còpies virtuals. Això permet crear models i ajustar-los que són més complicats sense impedir que els sistemes reals funcionin, utilitzant aigua destil·lada d'osmosi inversaÉs possible endevinar com funcionarà un sistema en diferents escenaris i millorar-lo amb l'ajuda d'aquests models informàtics.

Les eines basades en el núvol permeten controlar molts sistemes de tractament d'aigua en diferents llocs des d'un sol lloc. Això permet planificar reparacions i millorar el funcionament de les xarxes de tota l'empresa.

Conclusió

L'osmosi inversa i la destil·lació són dues maneres de netejar l'aigua industrial, però ho fan de maneres diferents. Es pot afegir més espai als sistemes d'osmosi inversa perquè puguin satisfer les necessitats de la majoria de les empreses. La destil·lació, en canvi, arriba als nivells més alts de puresa que necessiten les empreses industrials farmacèutiques i d'alta tecnologia. Obtenir l'equip adequat per a la feina és crucial per a l'èxit. Per exemple, s'ha de tenir en compte la quantitat d'aigua que cal fabricar, la qualitat de l'aigua que prové de la font i les consideracions de cost. Gràcies a noves idees, ambdues tecnologies continuen millorant, cosa que les fa més eficients i capaces d'adaptar-se a les necessitats canviants del negoci.

FAQ

1. Quins intervals de manteniment requereixen els sistemes d'osmosi inversa i de destil·lació?

Cada 12 a 36 mesos, depenent del tipus d'aigua utilitzada i de com s'utilitza, s'han de canviar els filtres d'osmosi inversa. El prefiltre s'ha de canviar cada tres a sis mesos i la neteja química s'ha de fer un cop per setmana o un cop al mes, segons la freqüència amb què s'acumula la brutícia. Cada un o tres mesos, cal descalcificar els sistemes de destil·lació i, un cop l'any, cal comprovar l'element calent. La freqüència amb què s'han de substituir les peces depèn de la duresa de l'aigua i de quant de temps s'utilitza el sistema.

2. Com difereixen els resultats de qualitat de l'aigua entre RO i destil·lació?

La majoria de sistemes d'osmosi inversa poden eliminar entre el 95 i el 99.7% dels contaminants, deixant aigua que es pot utilitzar en la majoria d'entorns industrials amb entre 10 i 50 ppm de sòlids totals dissolts. L'aigua que té menys de 5 parts per milió de sòlids dissolts i que és un 99.9% neta es pot obtenir per destil·lació. Per això, l'aigua és ideal per fabricar medicaments i electrònica. Si voleu eliminar els contaminants biològics i alguns productes químics que poden travessar les membranes d'osmosi inversa, hauríeu d'utilitzar la destil·lació.

3. Quines opcions d'escalabilitat existeixen per a la purificació d'aigua a granel?

Hi ha plans per a ambdues tecnologies que són prou flexibles per ser utilitzades per a una àmplia gamma de quantitats de producció. Quan les membranes s'instal·len en paral·lel, els sistemes d'osmosi inversa poden gestionar des de 100 galons per dia fins a més d'1 milió de galons per dia sense cap problema. Hi ha molts tipus diferents d'unitats de destil·lació, des de petites que contenen un galó i s'utilitzen en laboratoris fins a enormes que poden produir milers de galons d'alcohol cada hora. Podeu fer canvis per satisfer necessitats pràctiques específiques. Per exemple, podeu utilitzar controls automatitzats, materials especials per a entorns tòxics o maneres de connectar-vos a la infraestructura actual de l'edifici.

Associa't amb Morui per a solucions avançades de purificació d'aigua

Les operacions industrials que exigeixen sistemes de tractament d'aigua fiables i d'alt rendiment es beneficien de la col·laboració amb coneguts depurador d'aigua fabricants amb un historial d'èxit i una àmplia gamma de serveis professionals. Morui Environmental Technology disposa d'equips d'osmosi inversa i destil·lació d'avantguarda per als camps de l'electrònica, la farmacèutica, la preparació d'aliments i la indústria. El nostre equip d'enginyeria utilitza tecnologies de membrana d'avantguarda, sistemes de seguiment intel·ligents i dissenys d'estalvi d'energia per oferir solucions úniques que són les millors tant en termes de rendiment com de cost. Podem posar en marxa el vostre projecte de tractament d'aigua ràpidament i mantenir-lo en marxa amb l'ajuda dels nostres més de 500 treballadors formats, 20 enginyers compromesos i diverses plantes de fabricació. Poseu-vos en contacte amb els nostres experts tècnics a benson@guangdongmorui.com per parlar de les vostres necessitats específiques i descobrir com el nostre proveïdor de purificadors d'aigua us pot ajudar a gestionar millor el vostre negoci gestionant millor la qualitat de l'aigua.

referències

1. Acadèmia Nacional de Ciències. «Aigua potable i salut: volum 2 - Osmosi inversa i altres tecnologies de tractament avançades». National Academies Press, 2019.

2. Organització Mundial de la Salut. «Directrius per a la qualitat de l'aigua potable: quarta edició - Aspectes químics de les tecnologies de tractament d'aigua». WHO Press, 2020.

3. American Water Works Association. «Processos de membrana de tractament d'aigua: principis i aplicacions en la purificació d'aigua». Publicacions AWWA, 2021.

4. Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units. «Tecnologies de filtració per membrana per al tractament d'aigua potable: anàlisi de rendiment i costos». Oficina de l'Aigua de l'EPA, 2018.

5. Associació Internacional de Dessalació. «Tecnologies de Tractament d'Aigua Industrial: Anàlisi Comparativa dels Sistemes d'Osmosi Inversa i Destil·lació». Publicacions Tècniques de l'IDA, 2020.

6. Associació de la Qualitat de l'Aigua. «Normes de rendiment per a equips d'osmosi inversa i destil·lació en aplicacions comercials». Normes tècniques de la WQA, 2019.