Käänteisosmoosi (RO) on kalvoerotustekniikka, joka voi poistaa suolat ja muut liuenneet aineet vedestä käyttämällä painetta. RO:ta on käytetty laajalti meriveden suolanpoistoon, murtoveden suolanpoistoon, juomaveden puhdistukseen ja jäteveden uudelleenkäyttöön.
Tarina käänteisosmoosikalvon takana
Oletko koskaan miettinyt, kuinka käänteisosmoosikalvo toimii? Kuinka se voi suodattaa suolan ja muut epäpuhtaudet vedestä, jolloin se on turvallista ja puhdasta juoda? No, tarina tämän hämmästyttävän keksinnön takana on varsin kiehtova, ja siihen liittyy uteliaita lokkeja.
Kaikki alkoi 1950-luvulla, kun tiedemies nimeltä Sidney Loeb työskenteli Kalifornian yliopistossa Los Angelesissa. Hän oli kiinnostunut tutkimaan osmoosiprosessia, joka on veden luonnollista liikkumista puoliläpäisevän kalvon läpi alueelta, jossa on alhainen liuenneen aineen pitoisuus, alueelle, jossa on korkea liuenneen aineen pitoisuus. Hän halusi löytää tavan kääntää tämä prosessi ja saada vesi siirtymään korkeasta liuenneen aineen pitoisuudesta alhaiseen liuenneen aineen pitoisuuteen käyttämällä ulkoista painetta. Tämä antaisi hänelle mahdollisuuden suolanpoistoon merivedestä ja tuottaa makeaa vettä ihmisravinnoksi.
Hän kohtasi kuitenkin suuren haasteen: löytää sopiva kalvo, joka kestäisi korkeaa painetta ja kestäisi suolan ja muiden epäpuhtauksien aiheuttamaa likaantumista. Hän kokeili erilaisia materiaaleja, kuten selluloosa-asetaattia ja polyeteeniä, mutta mikään niistä ei toiminut tarpeeksi hyvin. Hän oli luovuttamassa, kun hän huomasi jotain omituista.
Eräänä päivänä hän käveli pitkin rantaa ja näki lokkien parven lentävän valtameren yli. Hän havaitsi, että he sukelsivat veteen, saisivat kalaa ja lentävät sitten takaisin rantaan. Hän ihmetteli, kuinka he voisivat juoda merivettä sairastumatta tai kuivumatta. Hän päätti tutkia asiaa tarkemmin ja huomasi, että lokeilla on silmien lähellä erityinen rauhanen, jota kutsutaan suolarauhaseksi. Tämä rauhanen erittää ylimääräistä suolaa heidän verestään sieraimien kautta suolaisen liuoksen muodossa. Näin he voivat säilyttää vesitasapainonsa ja välttää suolamyrkytyksen.
Siitä lähtien RO-teknologia on siirtynyt nopeaan kehitysvaiheeseen ja siirtynyt vähitellen kaupallistamiseen. Vuonna 1965 ensimmäinen kaupallinen RO-järjestelmä rakennettiin Coalingaan, Kaliforniaan, ja se tuotti 5000 gallonaa vettä päivässä. Vuonna 1967 Cadotte keksi ohutkalvokomposiittikalvon rajapintapolymerointimenetelmällä, mikä paransi RO-kalvojen suorituskykyä ja vakautta. Vuonna 1977 FilmTec Corporation alkoi myydä kuivatyyppisiä kalvoelementtejä, joilla oli pidempi säilytysaika ja helpompi kuljettaa.
Nykyään RO-kalvoja on saatavana eri tyyppejä ja kokoja riippuen syöttöveden laadusta ja käyttökohteista. Yleisesti ottaen RO-kalvoja on kahta päätyyppiä: spiraalikierretyt ja onttokuituiset. Spiraalikierretyt kalvot on valmistettu litteistä levyistä, jotka on rullattu rei'itetyn putken ympärille muodostaen sylinterimäisen elementin. Onttokuitukalvot on valmistettu ohuista putkista, joissa on ontot ytimet muodostaen nippuelementin. Spiraalikierrettyjä kalvoja käytetään yleisemmin meriveden ja murtoveden suolanpoistoon, kun taas onttokuitukalvot sopivat paremmin matalapaineisiin sovelluksiin, kuten juomaveden puhdistukseen.
Oikean RO-kalvon valitsemiseksi tiettyyn käyttötarkoitukseen on otettava huomioon useita tekijöitä, kuten:
- Suolan hylkäys: kalvon poistaman suolan prosenttiosuus. Korkeampi suolan poisto tarkoittaa parempaa veden laatua.
- Vesivirta: kalvon läpi kulkeva vesimäärä pinta-ala- ja aikayksikköä kohti. Suurempi vesivirtaus tarkoittaa parempaa tuottavuutta ja pienempää energiankulutusta.
- Likaantumiskestävyys: Kalvon kyky vastustaa orgaanisten aineiden, kolloidien, mikro-organismien ja hilseilevien mineraalien aiheuttamaa likaantumista. Korkeampi likaantumiskestävyys tarkoittaa pidempää kalvon käyttöikää ja alhaisempia ylläpitokustannuksia.
- Käyttöpaine: Paine, joka tarvitaan veden ohjaamiseen kalvon läpi. Alhaisempi käyttöpaine tarkoittaa pienempää energiankulutusta ja laitekustannuksia.
- Käyttö pH: pH-alue, jonka kalvo sietää vahingoittumatta. Laajempi käyttö-pH tarkoittaa enemmän joustavuutta ja yhteensopivuutta eri syöttövesilähteiden kanssa.
Eri RO-kalvoilla voi olla erilaisia kompromisseja näiden tekijöiden välillä, joten on tärkeää verrata niiden suorituskykytietoja ja valita sopivin sovelluskohtaisten käyttöolosuhteiden mukaan.
Postitusaika: 02.11.2023