Pöördosmoos (RO) on membraaneraldustehnoloogia, mis suudab rõhu abil veest soola ja muid lahustunud aineid eemaldada. RO-d on laialdaselt kasutatud merevee magestamiseks, riimvee magestamiseks, joogivee puhastamiseks ja reovee taaskasutamiseks.
Pöördosmoosi membraani taga peituv lugu
Kas olete kunagi mõelnud, kuidas pöördosmoosi membraan töötab? Kuidas see suudab veest soola ja muid lisandeid välja filtreerida, muutes selle joogivee ohutuks ja puhtaks? Selle hämmastava leiutise taga peituv lugu on üsna põnev ja see hõlmab mõningaid uudishimulikke kajakaid.
Kõik sai alguse 1950. aastatel, kui teadlane nimega Sidney Loeb töötas California Ülikoolis Los Angeleses. Ta oli huvitatud osmoosi protsessi uurimisest, mis on vee loomulik liikumine poolläbilaskva membraani kaudu madala lahustunud aine kontsentratsiooniga piirkonnast kõrge lahustunud aine kontsentratsiooniga piirkonda. Ta tahtis leida viisi, kuidas seda protsessi ümber pöörata ja panna vesi välise rõhu abil liikuma kõrge lahustunud aine kontsentratsiooniga piirkonnast madala kontsentratsiooniga piirkonda. See võimaldaks tal merevett magestada ja toota inimtoiduks värsket vett.
Siiski seisis ta silmitsi suure väljakutsega: leida sobiv membraan, mis taluks kõrget rõhku ja oleks vastupidav soola ja muude saasteainete tekitatud saastumisele. Ta proovis erinevaid materjale, näiteks tselluloosatsetaati ja polüetüleeni, kuid ükski neist ei toiminud piisavalt hästi. Ta oli juba alla andmas, kui märkas midagi iseäralikku.
Ühel päeval jalutas ta mööda randa ja nägi ookeani kohal lendamas kajakaparve. Ta märkas, et kajakad sukeldusid vette, püüdsid kala ja lendasid siis tagasi kaldale. Ta mõtles, kuidas nad saaksid merevett juua ilma haigeks jäämata või vedelikupuudusesse sattumata. Ta otsustas asja lähemalt uurida ja avastas, et kajakatel on silmade lähedal spetsiaalne nääre, mida nimetatakse soolanäärmeks. See nääre eritab verest liigset soola läbi ninasõõrmete soolalahuse kujul. Nii saavad nad säilitada oma veetasakaalu ja vältida soolamürgitust.
Sellest ajast alates on RO-tehnoloogia jõudnud kiire arenguperioodi ja liikunud järk-järgult kommertsialiseerimise suunas. 1965. aastal ehitati Californias Coalingas esimene kommertsiaalne RO-süsteem, mis tootis 5000 gallonit vett päevas. 1967. aastal leiutas Cadotte õhukese kilega komposiitmembraani, kasutades faasidevahelist polümerisatsioonimeetodit, mis parandas RO-membraanide jõudlust ja stabiilsust. 1977. aastal hakkas FilmTec Corporation müüma kuiva tüüpi membraanielemente, millel oli pikem säilivusaeg ja lihtsam transportida.
Tänapäeval on RO-membraane saadaval erinevat tüüpi ja suurustes, olenevalt toitevee kvaliteedist ja kasutusnõuetest. Üldiselt on RO-membraane kahte peamist tüüpi: spiraalselt keritud ja õõneskiudmembraanid. Spiraalselt keritud membraanid on valmistatud lamedatest lehtedest, mis on rullitud perforeeritud toru ümber, moodustades silindrilise elemendi. Õõneskiudmembraanid on valmistatud õhukestest õõnessüdamikega torudest, mis moodustavad kimbuelemendi. Spiraalselt keritud membraane kasutatakse sagedamini merevee ja riimvee magestamiseks, samas kui õõneskiudmembraanid sobivad paremini madalrõhu rakendusteks, näiteks joogivee puhastamiseks.
Konkreetse rakenduse jaoks õige RO-membraani valimiseks tuleks arvestada mitmete teguritega, näiteks:
- Soola hülgamine: membraani poolt eemaldatava soola protsent. Suurem soola hülgamine tähendab paremat vee kvaliteeti.
- Veevoog: vee hulk, mis läbib membraani pindalaühiku ja aja kohta. Suurem veevoog tähendab suuremat tootlikkust ja väiksemat energiatarbimist.
- Saastumiskindlus: membraani võime seista vastu orgaanilise aine, kolloidide, mikroorganismide ja katlakiviga kaetud mineraalide tekitatud saastumisele. Suurem saastumiskindlus tähendab membraani pikemat eluiga ja madalamaid hoolduskulusid.
- Töörõhk: rõhk, mis on vajalik vee juhtimiseks läbi membraani. Madalam töörõhk tähendab väiksemat energiatarbimist ja seadmete maksumust.
- Töötav pH: pH vahemik, mida membraan talub ilma kahjustusteta. Laiem töötav pH tähendab suuremat paindlikkust ja ühilduvust erinevate toiteveeallikatega.
Erinevatel RO-membraanidel võivad nende tegurite vahel olla erinevad kompromissid, seega on oluline võrrelda nende toimivusandmeid ja valida sobivaim vastavalt konkreetsetele rakendustingimustele.
Postituse aeg: 02.11.2023