Abhandlung über langlebige Membranen, veröffentlicht in Desalination

Wendelgewickelte Umkehrosmose-Membranelemente werden in großem Umfang in der Haushaltswasserreinigung eingesetzt, die normalerweise eine hohe Wasserrückgewinnungsrate erfordert.Die Membranablagerung bleibt eine unlösbare Hürde, die die Leistung von Membranelementen verschlechtern würde.In dieser Studie haben wir einen neuartigen Zufuhrkanal mit diagonaler Strömungsrichtung entwickelt, für den die Leistungen durch Filtrationsexperimente an realen Membranelementen untersucht und die Auswirkungen der Kanalkonfiguration durch die Kopplung von numerischer Strömungssimulation mit der Response-Surface-Methodik analysiert wurden.Die Ergebnisse zeigten, dass das Membranelement mit den neuartigen Zuführkanälen mit diagonaler Strömung einen höheren Wasserdurchfluss bei geringerer Abfallrate und höherem Salzrückhalt aufwies als das herkömmliche mit axialer Strömungsrichtung.Die Änderung der Wasserströmungsrichtung könnte die durchschnittliche Querströmungsgeschwindigkeit im Kanal erheblich erhöhen, wodurch der Stoffaustausch verbessert und die Konzentrationspolarisation verringert wird.Für eine angestrebte Wasserrückgewinnung von 75 % und einen Wasserdurchfluss von ~45 L/(m2·h) wird die optimale Konfiguration hinsichtlich der Breitenverhältnisse der breiten und der schmalen Öffnungen am Einlass/Auslass von diagonal durchströmten Zufuhrkanälen vorgeschlagen Bereich von 20–43 % bzw. 5–10 %.Der Zufuhrkanal mit diagonaler Strömung hat eine vielversprechende Anwendungsperspektive für die Kontrolle von Membranablagerungen.