Հակադարձ օսմոսի թաղանթների պատմությունը, դրանց աշխատանքի սկզբունքը և ճիշտ ընտրությունը։

Հակադարձ օսմոսը (RO) թաղանթային բաժանման տեխնոլոգիա է, որը կարող է ճնշում գործադրելով ջրից հեռացնել աղը և այլ լուծված նյութերը: RO-ն լայնորեն կիրառվում է ծովի ջրի աղազրկման, աղաջրի աղազրկման, խմելու ջրի մաքրման և կեղտաջրերի վերօգտագործման համար:

Հակադարձ օսմոսի մեմբրանի պատմությունը

Երբևէ մտածե՞լ եք, թե ինչպես է աշխատում հակադարձ օսմոսի թաղանթը։ Ինչպե՞ս կարող է այն զտել աղը և այլ խառնուրդները ջրից՝ այն դարձնելով անվտանգ և մաքուր խմելու համար։ Այս զարմանալի գյուտի պատմությունը բավականին հետաքրքրաշարժ է, և այն կապված է մի քանի հետաքրքրասեր ճայերի հետ։

Ամեն ինչ սկսվեց 1950-ականներին, երբ Սիդնի Լոեբ անունով մի գիտնական աշխատում էր Լոս Անջելեսի Կալիֆոռնիայի համալսարանում: Նա հետաքրքրված էր օսմոսի գործընթացի ուսումնասիրությամբ, որը ջրի բնական շարժումն է կիսաթափանցիկ թաղանթով ցածր լուծված նյութի կոնցենտրացիայի շրջանից դեպի բարձր լուծված նյութի կոնցենտրացիայի շրջան: Նա ցանկանում էր գտնել այս գործընթացը շրջելու միջոց և արտաքին ճնշման միջոցով ջուրը տեղափոխել լուծված նյութի բարձր կոնցենտրացիայից դեպի ցածր լուծված նյութի կոնցենտրացիա: Սա նրան թույլ կտար աղազրկել ծովի ջուրը և արտադրել քաղցրահամ ջուր մարդկային սպառման համար:

Սակայն նա բախվեց մեծ խնդրի՝ գտնել համապատասխան թաղանթ, որը կարող էր դիմանալ բարձր ճնշմանը և դիմադրել աղի ու այլ աղտոտիչների աղտոտմանը։ Նա փորձեց տարբեր նյութեր, ինչպիսիք են ցելյուլոզայի ացետատը և պոլիէթիլենը, բայց դրանցից ոչ մեկը բավարար չափով լավ չաշխատեց։ Նա պատրաստվում էր հանձնվել, երբ նկատեց մի տարօրինակ բան։

Մի օր նա զբոսնում էր լողափով և տեսավ ծովային որորների մի երամ, որը թռչում էր օվկիանոսի վրայով։ Նա նկատեց, որ նրանք սուզվում էին ջուրը, որսում մի քանի ձուկ, ապա թռչում էին ափ։ Նա մտածում էր, թե ինչպես կարող էին ծովի ջուր խմել առանց հիվանդանալու կամ ջրազրկվելու։ Նա որոշեց ավելի մանրամասն ուսումնասիրել և պարզեց, որ ծովային որորները աչքերի մոտ ունեն հատուկ գեղձ, որը կոչվում է աղային գեղձ։ Այս գեղձը քթանցքերի միջոցով արյունից արտազատում է ավելորդ աղ՝ աղի լուծույթի տեսքով։ Այսպիսով, նրանք կարող են պահպանել իրենց ջրային հավասարակշռությունը և խուսափել աղային թունավորումից։

Այդ ժամանակվանից ի վեր, RO տեխնոլոգիան մտել է արագ զարգացման շրջան և աստիճանաբար անցել է առևտրայնացման: 1965 թվականին Կոալինգա քաղաքում (Կալիֆոռնիա) կառուցվել է առաջին առևտրային RO համակարգը, որը օրական արտադրում էր 5000 գալոն ջուր: 1967 թվականին Կադոտը հորինել է բարակ թաղանթային կոմպոզիտային թաղանթը՝ օգտագործելով միջմակերեսային պոլիմերացման մեթոդը, որը բարելավել է RO թաղանթների աշխատանքը և կայունությունը: 1977 թվականին FilmTec Corporation-ը սկսել է վաճառել չոր տիպի թաղանթային տարրեր, որոնք ունեին ավելի երկար պահպանման ժամկետ և ավելի հեշտ տեղափոխում:

Այսօր RO թաղանթները հասանելի են տարբեր տեսակների և չափերի՝ կախված սնուցող ջրի որակից և կիրառման պահանջներից: Ընդհանուր առմամբ, RO թաղանթները լինում են երկու հիմնական տեսակի՝ պարուրաձև փաթաթված և խոռոչ մանրաթելային: Պարուրաձև փաթաթված թաղանթները պատրաստված են հարթ թերթերից, որոնք փաթաթված են ծակոտկեն խողովակի շուրջ՝ կազմելով գլանաձև տարր: Խոռոչ մանրաթելային թաղանթները պատրաստված են բարակ խողովակներից՝ խոռոչ միջուկներով, որոնք կազմում են փնջաձև տարր: Պարուրաձև փաթաթված թաղանթները ավելի հաճախ օգտագործվում են ծովի ջրի և աղի ջրերի աղազրկման համար, մինչդեռ խոռոչ մանրաթելային թաղանթները ավելի հարմար են ցածր ճնշման կիրառությունների համար, ինչպիսիք են խմելու ջրի մաքրումը:

Հատուկ կիրառման համար ճիշտ RO թաղանթ ընտրելու համար պետք է հաշվի առնել մի քանի գործոններ, ինչպիսիք են՝

- Աղի մերժում. Աղի այն տոկոսը, որը հեռացվում է թաղանթի կողմից: Աղի մերժման ավելի բարձր մակարդակը նշանակում է ջրի ավելի բարձր որակ:

- Ջրի հոսք. Ջրի քանակը, որն անցնում է թաղանթով մեկ միավոր մակերեսի և ժամանակի ընթացքում: Ավելի բարձր ջրի հոսքը նշանակում է ավելի բարձր արտադրողականություն և ավելի ցածր էներգիայի սպառում:

- Աղտոտման դիմադրություն. թաղանթի ունակությունը՝ դիմակայելու օրգանական նյութերի, կոլոիդների, միկրոօրգանիզմների և նստվածքային հանքանյութերի աղտոտմանը: Ավելի բարձր աղտոտման դիմադրությունը նշանակում է թաղանթի ավելի երկար կյանք և ավելի ցածր սպասարկման ծախսեր:

- Աշխատանքային ճնշում. Ջուրը թաղանթի միջով անցկացնելու համար անհրաժեշտ ճնշումը: Ավելի ցածր աշխատանքային ճնշումը նշանակում է ավելի ցածր էներգիայի սպառում և սարքավորումների ավելի ցածր արժեք:

- Գործառնական pH. pH-ի այն միջակայքը, որը մեմբրանը կարող է դիմանալ առանց վնասվելու: Ավելի լայն գործառնական pH-ը նշանակում է ավելի մեծ ճկունություն և համատեղելիություն տարբեր սնուցող ջրի աղբյուրների հետ:

Տարբեր RO մեմբրանները կարող են տարբեր փոխզիջումներ ունենալ այս գործոնների միջև, ուստի կարևոր է համեմատել դրանց կատարողականի տվյալները և ընտրել ամենահարմարը՝ համաձայն կիրառման կոնկրետ պայմանների։