როგორ მუშაობს უკუ ოსმოსი: წყლის გაწმენდა გაუმჯობესებული ფილტრაციის საშუალებით
- ოსმოსი vs. უკუ ოსმოსი
- ბუნებრივი ოსმოსი: ბუნებაში, წყალი ნახევრად გამტარი მემბრანის გავლით გადადის გახსნილი ნივთიერების დაბალი კონცენტრაციის რეგიონიდან გახსნილი ნივთიერების მაღალი კონცენტრაციის რეგიონამდე, რათა დააბალანსოს ორივე მხარე (სურ. 1ა). ეს პასიური პროცესი ენერგიას არ საჭიროებს.
(ვიზუალური ვარაუდი: ორი განყოფილება გამოყოფილია მემბრანით; წყალი მიედინება უფრო მარილიანი მხარისკენ.)
- უკუოსმოსი: RO აბრუნებს ამ ნაკადს. ბუნებრივ ოსმოსურ წნევაზე მეტი წნევის გამოყენებით, წყალი მაღალი კონცენტრაციის (დაბინძურებული) მხრიდან დაბალი კონცენტრაციის (სუფთა) მხარეს გადაადგილდება, რის შედეგადაც მინარევები რჩება (სურ. 1ბ).
(ვიზუალური მინიშნება: მარილიან მხარეს ზეწოლა ხორციელდება; წყლის მოლეკულები მემბრანაში გაიჭედებიან, მარილები/დამაბინძურებლები კი იბლოკება.)
- RO-ს გული: ნახევრადგამტარი მემბრანა
RO მემბრანა არის მკვრივი, მრავალშრიანი პოლიმერი (ხშირად პოლიამიდი) მიკროსკოპული ფორებით (~0.0001 მიკრონი). ეს ფორები საკმარისად პატარაა იმისათვის, რომ დაბლოკოს:
- გახსნილი მარილები (მაგ., Na⁺, Cl⁻)
- მძიმე მეტალები (მაგ., ტყვია, დარიშხანი)
- ბაქტერიები, ვირუსები და ორგანული მოლეკულები
მემბრანული სტრუქტურა:
- საყრდენი ფენა: უზრუნველყოფს მექანიკურ სიმტკიცეს.
- ფოროვანი ფენა: წყლის გავლის საშუალებას იძლევა.
- აქტიური ფენა: ულტრათხელი პოლიამიდის ფურცელი ნანო ზომის ფორებით შერჩევითი ფილტრაციისთვის.
- როგორ ხდება დამაბინძურებლების მოცილება
- ზომის გამორიცხვა: უფრო დიდი მოლეკულები (მაგ., მარილები, ორგანული ნივთიერებები) ვერ გაივლიან პაწაწინა ფორებს.
- მუხტის განზიდვა: მემბრანის ზედაპირი ელექტრულად დამუხტულია და მსგავსი მუხტის მქონე იონებს განიზიდავს.
- დიფუზიისადმი მდგრადობა: დამაბინძურებლები იჭედება და ჩამდინარე წყლების სახით ირეცხება.
- RO-ს გამოყენება
- გამტკნარება: ზღვის წყლის მტკნარ წყლად გარდაქმნა.
- სასმელი წყლის სისტემები: საყოფაცხოვრებო ონკანებიდან დამაბინძურებლების მოცილება.
- დარგები: ფარმაცევტიკა, საკვების/სასმელების წარმოება და ჩამდინარე წყლების გამწმენდი.
- გამოწვევები
- ენერგიის მოხმარება: მაღალი წნევის მოთხოვნები ზრდის ენერგიის მოხმარებას.
- მემბრანული დაბინძურება: ნაწილაკებს შეუძლიათ ფორების დახშობა, რაც რეგულარულ მოვლას მოითხოვს.
დასკვნა
უკუოსმოსი იყენებს მოწინავე მასალათმცოდნეობასა და ფიზიკას სუფთა წყლის მიწოდებისთვის. ოსმოსური პრინციპებისა და მემბრანული დიზაინის გაგებით, ჩვენ შეგვიძლია ოპტიმიზაცია გავუკეთოთ RO სისტემებს მდგრადი მომავლისთვის.