İleri Ozmoz

Şekil 1, AB'de endüstriyel sektör başına atık ısı potansiyeli (%), Büyük Avrupa endüstrilerinde atık ısı potansiyelinin ön değerlendirmesi (2107)

2) Proses Fonksiyonu

Şekil 2, FO prosesinin basitleştirilmiş şeması

FO, farkı kullanır Besleme çözeltisi (konsantrasyon C1) ile C2 > C1 → π₂ > π₁ → Δπ = π₂ - π₁ ile hazırladığımız sentetik çekme çözeltisi (DS) arasındaki ozmotik basınç (Δπ) Δπ'dir. Δπ nedeniyle, beslemedeki su molekülleri çekme çözeltisine doğru hareket etmeye başlayacak ve beslemeden yaklaşık %70 oranında suyu uzaklaştıran bir su akışı oluşturacaktır (Deniz Suyu RO, SWRO için maksimum %65 geri kazanım (R) ve Acı Su RO, BWRO için %80). Ayrıca, FO'nun ozmotik basıncı aşmak için uygulanan basıncı kullanmaması nedeniyle, RO'ya göre çok daha yüksek TDS seviyeleriyle başa çıkabilir (FO için yaklaşık 200.000 ppm (mg/L) ve RO için 70.000 ppm (mg/L)). Bu gerçek, FO'yu yüksek tuzluluklu tuzlu sularla başa çıkmak için ideal kılar.

Şekil 3, Tuzlu Su Arıtma Teknolojilerinin Özgül Enerji Tüketimleri (SEC) (kWh/m3) ve Maksimum TDS Kapasiteleri (mg/L (ppm)). Seride Çok Aşamalı Flaş Damıtma (MSF), Çok Etkili Damıtma (MED), Mekanik Buhar Sıkıştırma (MVC), Elektrodiyaliz/Elektrodiyaliz Tersine Çevirme (ED/EDR), İleri Ozmoz (FO), Membran Damıtma (MD) bulunmaktadır. FO ve MD, Termal Enerji İhtiyaçlarının %90'ına kadar atık ısıdan yararlanabilir.

FO'daki su akışı şunlara bağlıdır:

• Ozmotik basınç farkına
• Membran yapısına
• DS türlerine
• Beslemenin kirlenme özelliklerine

FO membranları basit yapıda (CTA) ve kompozit yapıda (TFC) olmak üzere ikiye ayrılır. TFC membranlar, dünya çapında laboratuvar ölçeğinde daha iyi performans göstermiştir.

DS türleri genellikle, işleme daha fazla eklememiz gerekmeden önce rejenerasyon döngüsünde uzun süre tutulabilen inorganik tuzlardır.

3) Avantajlar ve Dezavantajlar

Avantajlar:

Uygulanan basınç kullanılmadığı için membran yüzeyindeki kirlenme tabakası sıkı değildir, bu da fiziksel temizleme yöntemlerinin membranın su akışını geri kazandırabileceği anlamına gelir (Şekil 4). Bu, daha az kimyasal kullanımı, daha uzun membran ömrü ve genel olarak daha düşük maliyetler anlamına gelir.

Şekil 4, FO'nun tersine çevrilebilir kirlenme özelliğinin açıklaması. Sağda, suyu itmek için basınç uyguladığımız tipik bir RO membranı bulunmaktadır. Uygulanan basınç, membran yüzeyinde besleme suyu kirleticilerinin bir "kek tabakası" oluşturur. Öte yandan, solda basınç uygulanmayan bir FO membranımız var, bu nedenle kirleticilerin birikimi çok gevşektir ve fiziksel yöntemlerle (örneğin ozmotik geri yıkama) uzaklaştırılabilirler.

Dezavantajlar:

İleri Ozmoz iki ana problemden muzdariptir,

• Konsantrasyon Polarizasyonu (CP)
• Ters Tuz Akışı

FO membranlarında Konsantrasyon Polarizasyonu Dışsal (ECP) ve İçsel (ICP) olmak üzere ikiye ayrılır. ECP, RO süreçlerinde yaygın bir olgudur ve membranların yüzeyinde ara parçalar kullanılarak iyileştirilmiş çapraz akış koşullarıyla azaltılabilir.

ICP'de DS molekülleri membranın gözeneklerinde birikir ve ozmotik basınç gradyanını düşürerek FO sürecinin hareket ettirici gücü olan ozmotik basınç farkını düşürür. Son yıllarda bilim camiası tarafından ICP etkisine karşı mücadele etmek için kapsamlı bir çaba sarf edildi ve FO'nun zaten yüksek olan verimliliğini artırabilecek fiziksel yöntemlerle çok umut verici sonuçlar elde edildi.

FO → ↓ICP ile su akışı (fiziksel yöntemlerle azaltılabilir), DS türleri Ters Tuz Akışı ile Beslemeyi kirletebilir (DS seçiminde dikkatli olunmalıdır)

4) Proses Endüstrisi Uygulamaları