反渗透搅拌池几何形态下，浓度极化效应的指数定律的普遍有效性，包括对1:1盐溶液的活度修正
摘要：反渗透(RO)是一种脱盐水的方法，其中含有盐的水通过膜推动，而盐离子被膜排除。反渗透中质量传输理论中非常重要的是浓差极化(CP)层，因为盐对流和扩散的组合使得膜的上游侧形成浓差极化层。由于CP效应，在膜表面的盐浓度高于通道中的浓度，从而增加了渗透压，从而减少了膜的透水通量(渗透压对抗水的通量)，同时膜的通过盐泄漏也增加了。因此，准确理解和描述CP层非常重要。我们分析了一维几何结构，这对于使用小型膜样品的典型实验室规模的RO装置是相关的，在膜的进料侧溶液被搅拌。对于这种几何结构，通常使用标准膜层方法，假定存在一个静止的膜层，但实际上并不存在。我们建立了一个不包含该假设的模型，但包括由于水沿膜流动而引起的溶液更新。我们展示了膜模型预测的CP层的`指数定律'在这个更准确的模型中也适用。我们进一步改进了模型，包括离子活度系数，如基于离子-离子库仑相互作用的Bjerrum理论所描述。我们展示了如何通过按固定百分比降低CP层的传质系数来包括此活性校正，从而在高浓度下减小了扩散驱动力，进一步增加了膜的盐浓度。
作者：P.M. Biesheuvel, S. Porada, I. Ryzhkov, and M. Elimelech
论文ID：2308.14233
分类：Chemical Physics
分类简称：physics.chem-ph
提交时间：2023-08-29