Calculator voor osmotische druk

Schat de ideale osmotische druk van water op basis van de concentraties van de opgeloste componenten, of gebruik een duidelijk gedefinieerde natriumchloridebenadering (NaCl) als alleen TDS beschikbaar is. Dit is een berekening voor een eerste beoordeling, geen ontwerp van een systeem voor omgekeerde osmose.

BerekeningsmethodeAnalyse van opgeloste componentenTDS als NaCl-benadering

Voer in de analysemodus hieronder de opgeloste componenten in; het afzonderlijke TDS-veld wordt genegeerd. Lege velden voor componenten worden als nul beschouwd. In de modus voor de NaCl-benadering worden alleen TDS en temperatuur gebruikt; de velden voor de componenten worden genegeerd.

Wateranalyse

Opgeloste componenten	Concentratie	Eenheid	Voorbeeld van brak water (mg/L)	Voorbeeld van zeewater (mg/L)
Ammonium (NH4+)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	0.05	-
Kalium (K+)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	3.3	390
Natrium (Na+)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	36	10900
Magnesium (Mg2+)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	6	1310
Calcium (Ca2+)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	84	410
Strontium (Sr2+)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	0.7	13
Barium (Ba2+)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	0.07	0.05
Carbonaat (CO32-)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	-	-
Bicarbonaat (HCO3-)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	265	152
Nitraat (NO3-)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	4.3	0.6
Chloride (Cl-)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	45	19700
Fluoride (F-)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	0.14	1.4
Sulfaat (SO42-)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	24	2740
Silica (SiO2)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	9	5
Boor (B)		mg/L ppm g/m3 mol/L mmol/L	-	5

Gebruik het brakwatervoorbeeld Gebruik het zeewatervoorbeeld

De voorbeelden selecteren de analysemodus, stellen de concentratie-eenheden weer in op mg/L en stellen de temperatuur in op 12 °C voor brak water of 20 °C voor zeewater. Ze vervangen geen analyse van uw eigen water. Een streepje in een voorbeeld betekent dat voor deze demonstratie nul wordt ingevoerd.

TDS voor de modus voor de NaCl-benadering (mg/L)

Watertemperatuur

Temperatuureenheid°C°FK

Bereken de ideale osmotische druk Waarden wissen

Resultaten

Som van de gerapporteerde concentraties (mg/L)
Totale concentratie opgeloste deeltjes (mmol/L)
Ideale osmotische druk (bar)

Wat is osmotische druk?

Osmose is de verplaatsing van water door een semipermeabel membraan naar de zijde met de hogere concentratie opgeloste deeltjes. Osmotische druk is de druk die nodig is om deze nettoverplaatsing onder evenwichtsomstandigheden te stoppen. Het aantal opgeloste deeltjes is van belang: gelijke massa's van verschillende zouten kunnen verschillende osmotische drukken opleveren.

Formule en eenheden

π = RTΣc_j, waarbij π de ideale osmotische druk in bar is, R = 0,0831446 L·bar/(mol·K), T de temperatuur in kelvin (°C + 273,15) is en Σc_j de som van de concentraties opgeloste deeltjes in mol/L is. De weergegeven deeltjesconcentratie is in mmol/L. Molariteit wordt gemeten per liter oplossing; molaliteit wordt gemeten per kilogram oplosmiddel en kan zonder aanvullende informatie over dichtheid en samenstelling niet exact uit deze invoerwaarden worden bepaald.

De analyse vermeldt de afzonderlijke ionen al, dus elk ion wordt één keer meegeteld; er wordt geen extra dissociatiefactor toegepast. Bij de NaCl-benadering wordt volledige dissociatie in Na⁺ en Cl⁻ aangenomen, zodat Σc_j = 2 × TDS/(58,44 × 1000), met TDS in mg/L. Zo geeft 1000 mg/L als NaCl bij 25 °C ongeveer 0,848 bar in dit ideale model.

Hoe voert u de analyse in?

Gebruik concentraties die zijn gerapporteerd als de genoemde chemische soorten: calcium als Ca, bicarbonaat als HCO₃, silica als SiO₂ en boor als B. Reken waarden die zijn gerapporteerd als CaCO₃, stikstof of op een andere rapportagebasis om voordat u ze invoert. De berekening telt één mol opgeloste deeltjes per mol opgeloste silica (gerapporteerd als SiO₂) of boor (gerapporteerd als B); de pH-afhankelijke speciatie wordt niet berekend. Neem relevante opgeloste bestanddelen mee en controleer de ionenbalans van de analyse. Ontbrekende ionen, opgeloste gassen of niet-vermelde opgeloste organische stoffen kunnen het resultaat beïnvloeden.

De optie ppm wordt numeriek gelijkgesteld aan mg/L, een benadering voor verdunde waterige oplossingen; g/m³ is gelijk aan mg/L. De gerapporteerde concentratiesom omvat alleen de ingevoerde chemische soorten en hun vermelde rapportagebasis en is dus geen TDS-meting in een laboratorium. TDS alleen geeft geen uitsluitsel over de zoutsamenstelling, en de NaCl-benadering geeft de volledige chemie van zeewater niet weer.

Waarom dit niet de RO-bedrijfsdruk is

Omgekeerde osmose hangt af van het osmotische drukverschil tussen het voedingswater/concentraat en het permeaat, samen met het aangelegde hydraulische drukverschil. De vereiste bedrijfsdruk hangt ook af van de waterterugwinning, de membraanpermeabiliteit, het debiet, drukverliezen en concentratiepolarisatie. Met een vast veelvoud van de osmotische druk van het voedingswater kunnen de vereiste pompprestaties niet worden bepaald en kan geen membraan worden geselecteerd.

Beperkingen van de schatting

Het model gaat uit van ideaal gedrag en past geen osmotische coëfficiënt of activiteitscorrectie toe. Het is vooral geschikt als benadering voor verdunde oplossingen. Gebruik voor zeewater, pekel of ontwerpbeslissingen een geschikt niet-ideaal model en een membraanontwerpberekening. Het toegestane temperatuurinterval van 0–100 °C is een invoerlimiet van de software, geen gevalideerd nauwkeurigheidsbereik of bedrijfsgrens van een membraan.

Neem contact op met Lenntech over uw wateranalyse en RO-toepassing.

FilmTec-membraanelementen · Andere rekentools

Bronnen: OpenStax: Colligatieve eigenschappen; Technische handleiding DuPont FilmTec RO/NF.

Waarschuwing: Lenntech BV kan niet aansprakelijk worden gesteld voor fouten in de berekening, het programma zelf of de toelichting. Heeft u vragen of opmerkingen, neem dan contact met ons op.