היסטוריה של ממברנות אוסמוזה הפוכה, כיצד הם פועלים וכיצד לבחור את הנכונים.

אוסמוזה הפוכה (RO) היא טכנולוגיית הפרדת ממברנות שיכולה להסיר מלח וחומרים מומסים אחרים מהמים על ידי הפעלת לחץ. RO נמצא בשימוש נרחב להתפלת מי ים, התפלת מים מליחים, טיהור מי שתייה ושימוש חוזר בשפכים.

הסיפור מאחורי ממברנת האוסמוזה ההפוכה

האם תהיתם פעם כיצד פועלת קרום אוסמוזה הפוכה? כיצד הוא יכול לסנן מלח וזיהומים אחרים מהמים, ולהפוך אותו בטוח ונקי לשתייה? ובכן, הסיפור מאחורי ההמצאה המדהימה הזו הוא די מרתק, והוא כולל כמה שחפים סקרנים.

הכל התחיל בשנות ה-50, כשמדען בשם סידני לואב עבד באוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס. הוא התעניין בחקר תהליך האוסמוזה, שהוא התנועה הטבעית של מים על פני קרום חדיר למחצה מאזור עם ריכוז מומס נמוך לאזור עם ריכוז מומסים גבוה. הוא רצה למצוא דרך להפוך את התהליך הזה, ולגרום למים לעבור מריכוז מומסים גבוה לריכוז מומסים נמוך, באמצעות לחץ חיצוני. זה יאפשר לו להתפיל מי ים, ולייצר מים מתוקים למאכל אדם.

עם זאת, הוא עמד בפני אתגר גדול: מציאת קרום מתאים שיוכל לעמוד בלחץ הגבוה ולהתנגד להתקלקלות על ידי מלח ומזהמים אחרים. הוא ניסה חומרים שונים, כמו תאית אצטט ופוליאתילן, אבל אף אחד מהם לא עבד מספיק טוב. הוא עמד לוותר, כשהבחין במשהו מוזר.

יום אחד, הוא הלך לאורך החוף, וראה להקת שחפים עפה מעל האוקיינוס. הוא הבחין שהם היו צוללים למים, תופסים כמה דגים, ואז יטוסו חזרה לחוף. הוא תהה איך הם יכולים לשתות מי ים מבלי לחלות או להתייבש. הוא החליט לחקור יותר, והוא גילה שלשחפים יש בלוטה מיוחדת ליד העיניים, הנקראת בלוטת המלח. בלוטה זו מפרישה עודף מלח מדמם, דרך הנחיריים, בצורה של תמיסה מלוחה. בדרך זו, הם יכולים לשמור על מאזן המים שלהם ולהימנע מהרעלת מלח.

מאז, טכנולוגיית RO נכנסה לתקופת פיתוח מהירה ועברה בהדרגה לקראת מסחור. בשנת 1965, מערכת ה-RO המסחרית הראשונה נבנתה בקולינגה, קליפורניה, והפיקה 5000 גלונים של מים ביום. בשנת 1967, קאדוט המציאה את הממברנה המרוכבת של הסרט הדק בשיטת פילמור משטחית, אשר שיפרה את הביצועים והיציבות של ממברנות RO. בשנת 1977, תאגיד FilmTec החלה למכור אלמנטים ממברנות מסוג יבש, שהיו להם זמן אחסון ארוך יותר והובלה קלה יותר.

כיום, ממברנות RO זמינות בסוגים ובגדלים שונים, בהתאם לאיכות מי ההזנה ולדרישות היישום. באופן כללי, ישנם שני סוגים עיקריים של ממברנות RO: פצע ספירלה וסיבים חלולים. ממברנות מפותלות בספירלה עשויות יריעות שטוחות מגולגלות סביב צינור מחורר, היוצרות אלמנט גלילי. ממברנות סיבים חלולים עשויים מצינורות דקים עם ליבות חלולות, היוצרים אלמנט צרור. ממברנות מפותלות ספירליות משמשות יותר להתפלת מי ים ומים מליחים, בעוד שממברנות סיבים חלולים מתאימות יותר ליישומים בלחץ נמוך כגון טיהור מי שתייה.

כדי לבחור את ממברנת ה-RO הנכונה עבור יישום ספציפי, יש לקחת בחשבון מספר גורמים, כגון:

- דחיית מלח: אחוז המלח המוסר על ידי הממברנה. דחיית מלח גבוהה יותר פירושה איכות מים גבוהה יותר.

- שטף מים: כמות המים שעוברת דרך הממברנה ליחידת שטח וזמן. שטף מים גבוה יותר פירושו פרודוקטיביות גבוהה יותר וצריכת אנרגיה נמוכה יותר.

- עמידות בפני עכירות: היכולת של הממברנה להתנגד לעיבוי על ידי חומרים אורגניים, קולואידים, מיקרואורגניזמים ומינרלים מסלקים. עמידות גבוהה יותר בפני עכירות פירושה חיי ממברנה ארוכים יותר ועלות תחזוקה נמוכה יותר.

- לחץ תפעול: הלחץ הנדרש להנעת המים דרך הממברנה. לחץ תפעול נמוך יותר פירושו צריכת אנרגיה נמוכה יותר ועלות ציוד נמוכה יותר.

- pH הפעלה: טווח ה-pH שהממברנה יכולה לסבול ללא נזק. pH הפעלה רחב יותר אומר גמישות ותאימות רבה יותר למקורות מי הזנה שונים.

לממברנות RO שונות עשויות להיות פשרות שונות בין גורמים אלו, לכן חשוב להשוות את נתוני הביצועים שלהן ולבחור את המתאים ביותר בהתאם לתנאי היישום הספציפיים.