Η αντίστροφη όσμωση (RO) είναι μια τεχνολογία διαχωρισμού μεμβράνης που μπορεί να αφαιρέσει το αλάτι και άλλες διαλυμένες ουσίες από το νερό ασκώντας πίεση. Το RO έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για αφαλάτωση θαλασσινού νερού, αφαλάτωση υφάλμυρου νερού, καθαρισμό πόσιμου νερού και επαναχρησιμοποίηση λυμάτων.
Η ιστορία πίσω από τη μεμβράνη αντίστροφης όσμωσης
Έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς λειτουργεί μια μεμβράνη αντίστροφης όσμωσης; Πώς μπορεί να φιλτράρει το αλάτι και άλλες ακαθαρσίες από το νερό, καθιστώντας το ασφαλές και καθαρό για κατανάλωση; Λοιπόν, η ιστορία πίσω από αυτή την καταπληκτική εφεύρεση είναι αρκετά συναρπαστική και περιλαμβάνει μερικούς περίεργους γλάρους.
Όλα ξεκίνησαν τη δεκαετία του 1950, όταν ένας επιστήμονας ονόματι Sidney Loeb εργαζόταν στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες. Ενδιαφέρθηκε να μελετήσει τη διαδικασία της όσμωσης, η οποία είναι η φυσική κίνηση του νερού σε μια ημιπερατή μεμβράνη από μια περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης διαλυμένης ουσίας σε μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης διαλυμένης ουσίας. Ήθελε να βρει έναν τρόπο να αντιστρέψει αυτή τη διαδικασία και να κάνει το νερό να μετακινηθεί από υψηλή συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας σε χαμηλή συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας, χρησιμοποιώντας εξωτερική πίεση. Αυτό θα του επέτρεπε να αφαλατώνει το θαλασσινό νερό και να παράγει γλυκό νερό για ανθρώπινη κατανάλωση.
Ωστόσο, αντιμετώπισε μια μεγάλη πρόκληση: να βρει μια κατάλληλη μεμβράνη που θα μπορούσε να αντέξει την υψηλή πίεση και να αντισταθεί στη ρύπανση από το αλάτι και άλλους ρύπους. Δοκίμασε διάφορα υλικά, όπως οξική κυτταρίνη και πολυαιθυλένιο, αλλά κανένα από αυτά δεν λειτούργησε αρκετά καλά. Ήταν έτοιμος να τα παρατήσει, όταν παρατήρησε κάτι περίεργο.
Μια μέρα, περπατούσε κατά μήκος της παραλίας και είδε ένα κοπάδι από γλάρους να πετούν πάνω από τον ωκεανό. Παρατήρησε ότι βούτηξαν στο νερό, έπιαναν ψάρια και μετά πετούσαν πίσω στην ακτή. Αναρωτήθηκε πώς θα μπορούσαν να πίνουν θαλασσινό νερό χωρίς να αρρωστήσουν ή να αφυδατωθούν. Αποφάσισε να διερευνήσει περαιτέρω και ανακάλυψε ότι οι γλάροι έχουν έναν ειδικό αδένα κοντά στα μάτια τους, που ονομάζεται αλατώδης αδένας. Αυτός ο αδένας εκκρίνει υπερβολικό αλάτι από το αίμα τους, μέσω των ρουθουνιών τους, με τη μορφή αλμυρού διαλύματος. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να διατηρήσουν την ισορροπία του νερού τους και να αποφύγουν τη δηλητηρίαση από αλάτι.
Από τότε, η τεχνολογία RO έχει εισέλθει σε μια περίοδο ταχείας ανάπτυξης και σταδιακά κινείται προς την εμπορευματοποίηση. Το 1965, το πρώτο εμπορικό σύστημα RO κατασκευάστηκε στην Coalinga της Καλιφόρνια, που παρήγαγε 5000 γαλόνια νερού την ημέρα. Το 1967, ο Cadotte εφηύρε τη σύνθετη μεμβράνη λεπτής μεμβράνης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διεπαφής πολυμερισμού, η οποία βελτίωσε την απόδοση και τη σταθερότητα των μεμβρανών RO. Το 1977, η FilmTec Corporation άρχισε να πουλά στοιχεία μεμβράνης ξηρού τύπου, τα οποία είχαν μεγαλύτερο χρόνο αποθήκευσης και ευκολότερη μεταφορά.
Σήμερα, οι μεμβράνες RO είναι διαθέσιμες σε διάφορους τύπους και μεγέθη, ανάλογα με την ποιότητα του νερού τροφοδοσίας και τις απαιτήσεις εφαρμογής. Σε γενικές γραμμές, υπάρχουν δύο κύριοι τύποι μεμβρανών RO: σπειροειδούς περιέλιξης και κοίλων ινών. Οι μεμβράνες με σπειροειδή περιέλιξη είναι κατασκευασμένες από επίπεδα φύλλα που τυλίγονται γύρω από έναν διάτρητο σωλήνα, σχηματίζοντας ένα κυλινδρικό στοιχείο. Οι μεμβράνες κοίλων ινών κατασκευάζονται από λεπτούς σωλήνες με κοίλους πυρήνες, που σχηματίζουν ένα στοιχείο δέσμης. Οι μεμβράνες με σπειροειδή περιέλιξη χρησιμοποιούνται πιο συχνά για αφαλάτωση θαλασσινού και υφάλμυρου νερού, ενώ οι μεμβράνες με κοίλες ίνες είναι πιο κατάλληλες για εφαρμογές χαμηλής πίεσης όπως ο καθαρισμός του πόσιμου νερού.
Για να επιλέξετε τη σωστή μεμβράνη RO για μια συγκεκριμένη εφαρμογή, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη αρκετοί παράγοντες, όπως:
- Απόρριψη αλατιού: Το ποσοστό αλατιού που αφαιρείται από τη μεμβράνη. Υψηλότερη απόρριψη αλατιού σημαίνει υψηλότερη ποιότητα νερού.
- Ροή νερού: Η ποσότητα νερού που διέρχεται από τη μεμβράνη ανά μονάδα επιφάνειας και χρόνου. Υψηλότερη ροή νερού σημαίνει υψηλότερη παραγωγικότητα και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας.
- Αντοχή σε ρύπανση: Η ικανότητα της μεμβράνης να αντιστέκεται στη ρύπανση από οργανική ύλη, κολλοειδή, μικροοργανισμούς και ορυκτά απολέπισης. Υψηλότερη αντίσταση ρύπανσης σημαίνει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μεμβράνης και χαμηλότερο κόστος συντήρησης.
- Πίεση λειτουργίας: Η πίεση που απαιτείται για τη διοχέτευση του νερού μέσα από τη μεμβράνη. Χαμηλότερη πίεση λειτουργίας σημαίνει χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας και χαμηλότερο κόστος εξοπλισμού.
- Λειτουργικό pH: Το εύρος του pH που μπορεί να ανεχθεί η μεμβράνη χωρίς ζημιά. Μεγαλύτερο pH λειτουργίας σημαίνει μεγαλύτερη ευελιξία και συμβατότητα με διαφορετικές πηγές νερού τροφοδοσίας.
Διαφορετικές μεμβράνες RO μπορεί να έχουν διαφορετικές αντισταθμίσεις μεταξύ αυτών των παραγόντων, επομένως είναι σημαντικό να συγκρίνουμε τα δεδομένα απόδοσής τους και να επιλέγουμε την καταλληλότερη σύμφωνα με τις συγκεκριμένες συνθήκες εφαρμογής.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-02-2023