Käänteisosmoosi (RO) on kalvoerotustekniikka, joka voi poistaa suolaa ja muita liuenneita aineita vedestä paineen avulla. RO:ta on käytetty laajalti meriveden suolanpoistoon, murtoveden suolanpoistoon, juomaveden puhdistukseen ja jäteveden uudelleenkäyttöön.
Käänteisosmoosikalvon tarina
Oletko koskaan miettinyt, miten käänteisosmoosikalvo toimii? Miten se voi suodattaa vedestä suolan ja muut epäpuhtaudet, tehden siitä turvallista ja puhdasta juotavaa? No, tämän hämmästyttävän keksinnön tarina on varsin kiehtova, ja se liittyy uteliaisiin lokkeihin.
Kaikki alkoi 1950-luvulla, kun tiedemies nimeltä Sidney Loeb työskenteli Kalifornian yliopistossa Los Angelesissa. Hän oli kiinnostunut tutkimaan osmoosiprosessia, joka on veden luonnollinen liikkuminen puoliläpäisevän kalvon läpi alueelta, jossa liuenneiden aineiden pitoisuus on alhainen, alueelle, jossa liuenneiden aineiden pitoisuus on korkea. Hän halusi löytää keinon kääntää tämän prosessin ja saada veden siirtymään korkeasta liuenneiden aineiden pitoisuudesta matalaan pitoisuuteen ulkoisen paineen avulla. Näin hän voisi poistaa suolaa merivedestä ja tuottaa makeaa vettä ihmisten käyttöön.
Hän kohtasi kuitenkin suuren haasteen: sopivan kalvon löytämisen, joka kestäisi korkean paineen ja vastustaisi suolan ja muiden epäpuhtauksien aiheuttamaa likaantumista. Hän kokeili erilaisia materiaaleja, kuten selluloosa-asetaattia ja polyeteeniä, mutta mikään niistä ei toiminut tarpeeksi hyvin. Hän oli jo luovuttamaisillaan, kun hän huomasi jotain outoa.
Eräänä päivänä hän käveli rannalla ja näki parven lokkeja lentävän meren yllä. Hän huomasi, että ne sukelsivat veteen, saivat kalaa ja lensivät sitten takaisin rannalle. Hän mietti, miten ne voisivat juoda merivettä sairastumatta tai kuivumatta. Hän päätti tutkia asiaa tarkemmin ja huomasi, että lokeilla on erityinen rauhanen silmiensä lähellä, jota kutsutaan suolarauhaseksi. Tämä rauhanen erittää ylimääräisen suolan verestä sierainten kautta suolaliuoksen muodossa. Tällä tavoin ne voivat ylläpitää nestetasapainoaan ja välttää suolamyrkytyksen.
Siitä lähtien käänteisosmoositeknologia on kehittynyt nopeasti ja siirtynyt vähitellen kohti kaupallistamista. Vuonna 1965 ensimmäinen kaupallinen käänteisosmoosijärjestelmä rakennettiin Coalingaan, Kaliforniaan, ja se tuotti 5000 gallonaa vettä päivässä. Vuonna 1967 Cadotte keksi ohutkalvokomposiittikalvon käyttäen rajapintapolymerointimenetelmää, joka paransi käänteisosmoosikalvojen suorituskykyä ja vakautta. Vuonna 1977 FilmTec Corporation alkoi myydä kuivia kalvoelementtejä, joilla oli pidempi varastointiaika ja helpompi kuljettaa.
Nykyään RO-kalvoja on saatavilla erityyppisinä ja -kokoisina syöttöveden laadusta ja käyttövaatimuksista riippuen. Yleisesti ottaen RO-kalvoja on kahta päätyyppiä: spiraalimaisesti kierretyt ja onttokuituiset. Spiraalimaisesti kierretyt kalvot on valmistettu litteistä levyistä, jotka on rullattu rei'itetyn putken ympärille muodostaen sylinterimäisen elementin. Onttokuituiset kalvot on valmistettu ohuista putkista, joissa on ontot ytimet, muodostaen nippuelementin. Spiraalimaisesti kierrettyjä kalvoja käytetään yleisemmin meriveden ja murtoveden suolanpoistoon, kun taas onttokuituiset kalvot sopivat paremmin matalapainesovelluksiin, kuten juomaveden puhdistukseen.
Oikean käänteisosmoosikalvon valitsemiseksi tiettyyn käyttötarkoitukseen on otettava huomioon useita tekijöitä, kuten:
- Suolan hylkiminen: Kalvon poistaman suolan prosenttiosuus. Mitä suurempi suolan hylkiminen, sitä parempi vedenlaatu.
- Veden virtaus: Kalvon läpi kulkevan veden määrä pinta-alayksikköä ja aikaa kohti. Suurempi veden virtaus tarkoittaa suurempaa tuottavuutta ja pienempää energiankulutusta.
- Likaantumisenesto: Kalvon kyky vastustaa orgaanisen aineen, kolloidien, mikro-organismien ja hilseilevien mineraalien aiheuttamaa likaantumista. Parempi likaantumisenesto tarkoittaa pidempää kalvon käyttöikää ja alhaisempia ylläpitokustannuksia.
- Käyttöpaine: Paine, joka tarvitaan veden kuljettamiseen kalvon läpi. Alhaisempi käyttöpaine tarkoittaa pienempää energiankulutusta ja laitekustannuksia.
- Käyttö-pH: pH-alue, jonka kalvo kestää vaurioitumatta. Laajempi käyttö-pH tarkoittaa suurempaa joustavuutta ja yhteensopivuutta eri syöttövesilähteiden kanssa.
Eri käänteisosmoosikalvoilla voi olla erilaisia kompromisseja näiden tekijöiden välillä, joten on tärkeää vertailla niiden suorituskykytietoja ja valita sopivin kalvo tiettyjen käyttöolosuhteiden mukaan.
Julkaisun aika: 02.11.2023