Atvirkštinis osmosas (RO) – tai membraninio atskyrimo technologija, kuri, naudodama slėgį, gali pašalinti iš vandens druską ir kitas ištirpusias medžiagas. RO plačiai naudojama jūros vandens gėlinimui, sūroko vandens gėlinimui, geriamojo vandens valymui ir nuotekų pakartotiniam naudojimui.
Atvirkštinio osmoso membranos istorija
Ar kada susimąstėte, kaip veikia atvirkštinio osmoso membrana? Kaip ji gali filtruoti druską ir kitas priemaišas iš vandens, kad jį būtų saugu ir švaru gerti? Na, o šio nuostabaus išradimo istorija yra gana intriguojanti ir susijusi su smalsiais kirais.
Viskas prasidėjo šeštajame dešimtmetyje, kai mokslininkas Sidney Loebas dirbo Kalifornijos universitete Los Andžele. Jis domėjosi osmoso procesu – natūraliu vandens judėjimu per pusiau pralaidžią membraną iš mažos ištirpusių medžiagų koncentracijos srities į didelės ištirpusių medžiagų koncentracijos sritį. Jis norėjo rasti būdą, kaip pakeisti šį procesą ir, naudojant išorinį slėgį, perkelti vandenį iš didelės ištirpusių medžiagų koncentracijos į mažą. Tai leistų jam gėlinti jūros vandenį ir gaminti gėlą vandenį žmonėms vartoti.
Tačiau jis susidūrė su dideliu iššūkiu: rasti tinkamą membraną, kuri atlaikytų aukštą slėgį ir būtų atspari druskos bei kitų teršalų sukeliamam užsiteršimui. Jis bandė įvairias medžiagas, tokias kaip celiuliozės acetatas ir polietilenas, tačiau nė viena iš jų nebuvo pakankamai gera. Jis jau buvo bepasiduodamas, kai pastebėjo kažką neįprasto.
Vieną dieną jis vaikščiojo paplūdimiu ir pamatė virš vandenyno skrendantį kirų pulką. Jis pastebėjo, kad jie neria į vandenį, pagauna žuvų ir tada parskrenda atgal į krantą. Jis svarstė, kaip jie gali gerti jūros vandenį nesusirgdami ir nedehidratuodami. Jis nusprendė toliau tyrinėti ir atrado, kad kirai šalia akių turi specialią liauką, vadinamą druskos liauka. Ši liauka per šnerves išskiria druskos perteklių iš jų kraujo sūraus tirpalo pavidalu. Tokiu būdu jie gali palaikyti vandens balansą ir išvengti apsinuodijimo druska.
Nuo to laiko atvirkštinės osmoso (RO) technologija sparčiai vystėsi ir palaipsniui artėjo prie komercializavimo. 1965 m. Koalingoje, Kalifornijoje, buvo pastatyta pirmoji komercinė RO sistema, per dieną pagaminusi 5000 galonų vandens. 1967 m. Cadotte išrado plonasluoksnę kompozicinę membraną, naudodamas tarpfazinės polimerizacijos metodą, kuris pagerino RO membranų eksploatacines savybes ir stabilumą. 1977 m. „FilmTec Corporation“ pradėjo pardavinėti sauso tipo membraninius elementus, kurie pasižymėjo ilgesniu sandėliavimo laiku ir lengvesniu transportavimu.
Šiais laikais RO membranos yra įvairių tipų ir dydžių, priklausomai nuo tiekiamo vandens kokybės ir naudojimo reikalavimų. Apskritai yra du pagrindiniai RO membranų tipai: spiralinės ir tuščiavidurio pluošto. Spiralinės membranos pagamintos iš plokščių lakštų, susuktų aplink perforuotą vamzdį, sudarant cilindrinį elementą. Tuščiavidurio pluošto membranos pagamintos iš plonų vamzdelių su tuščiaviduriais šerdimis, sudarančiais ryšulio elementą. Spiralinės membranos dažniau naudojamos jūros ir sūroko vandens gėlinimui, o tuščiavidurio pluošto membranos labiau tinka žemo slėgio reikmėms, tokioms kaip geriamojo vandens valymas.
Norint pasirinkti tinkamą RO membraną konkrečiam atvejui, reikėtų atsižvelgti į kelis veiksnius, tokius kaip:
- Druskos pašalinimas: druskos procentinė dalis, kurią pašalina membrana. Didesnis druskos pašalinimas reiškia aukštesnę vandens kokybę.
- Vandens srautas: vandens kiekis, praeinantis pro membraną per ploto vienetą per laiką. Didesnis vandens srautas reiškia didesnį našumą ir mažesnes energijos sąnaudas.
- Atsparumas užsiteršimui: membranos gebėjimas atsispirti organinių medžiagų, koloidų, mikroorganizmų ir apnašas sukeliamiems mineralams. Didesnis atsparumas užsiteršimui reiškia ilgesnį membranos tarnavimo laiką ir mažesnes priežiūros išlaidas.
- Darbinis slėgis: slėgis, reikalingas vandeniui pratekėti per membraną. Mažesnis darbinis slėgis reiškia mažesnes energijos sąnaudas ir įrangos kainą.
- Darbinis pH: pH diapazonas, kurį membrana gali toleruoti nepažeisdama. Platesnis darbinis pH reiškia didesnį lankstumą ir suderinamumą su skirtingais tiekiamo vandens šaltiniais.
Skirtingos RO membranos gali turėti skirtingus kompromisus tarp šių veiksnių, todėl svarbu palyginti jų eksploatacinius duomenis ir pasirinkti tinkamiausią pagal konkrečias taikymo sąlygas.
Įrašo laikas: 2023 m. lapkričio 2 d.