Odwrócona osmoza (RO) to technologia separacji membranowej, która umożliwia usuwanie soli i innych rozpuszczonych substancji z wody poprzez zastosowanie ciśnienia. RO jest szeroko stosowany do odsalania wody morskiej, odsalania wody słonawej, oczyszczania wody pitnej i ponownego wykorzystania ścieków.
Historia membrany odwróconej osmozy
Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak działa membrana odwróconej osmozy? W jaki sposób może odfiltrować sól i inne zanieczyszczenia z wody, czyniąc ją bezpieczną i czystą do picia? Cóż, historia tego niesamowitego wynalazku jest dość fascynująca i dotyczy kilku ciekawskich mew.
Wszystko zaczęło się w latach pięćdziesiątych XX wieku, kiedy naukowiec Sidney Loeb pracował na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. Interesowało go badanie procesu osmozy, czyli naturalnego przemieszczania się wody przez półprzepuszczalną membranę z obszaru o niskim stężeniu substancji rozpuszczonej do obszaru o wysokim stężeniu substancji rozpuszczonej. Chciał znaleźć sposób na odwrócenie tego procesu i spowodowanie przepływu wody z substancji rozpuszczonej o wysokim stężeniu do niskiego stężenia substancji rozpuszczonej przy użyciu ciśnienia zewnętrznego. Pozwoliłoby mu to odsalać wodę morską i produkować świeżą wodę do spożycia przez ludzi.
Jednak stanął przed poważnym wyzwaniem: znalezieniem odpowiedniej membrany, która wytrzymałaby wysokie ciśnienie i była odporna na zanieczyszczenie solą i innymi zanieczyszczeniami. Próbował różnych materiałów, takich jak octan celulozy i polietylen, ale żaden z nich nie działał wystarczająco dobrze. Już miał się poddać, gdy zauważył coś dziwnego.
Pewnego dnia spacerował plażą i zobaczył stado mew lecących nad oceanem. Zauważył, że nurkują do wody, łowią ryby, a następnie odlatują z powrotem na brzeg. Zastanawiał się, jak mogą pić wodę morską, nie chorując i nie odwadniając się. Postanowił zbadać sprawę głębiej i odkrył, że mewy mają w pobliżu oczu specjalny gruczoł, zwany gruczołem solnym. Gruczoł ten wydziela nadmiar soli z krwi przez nozdrza w postaci słonego roztworu. W ten sposób mogą utrzymać równowagę wodną i uniknąć zatrucia solą.
Od tego czasu technologia RO weszła w okres szybkiego rozwoju i stopniowo zmierzała w stronę komercjalizacji. W 1965 roku w Coalinga w Kalifornii zbudowano pierwszy komercyjny system RO, produkujący 5000 galonów wody dziennie. W 1967 roku Cadotte wynalazł cienkowarstwową membranę kompozytową wykorzystującą metodę polimeryzacji międzyfazowej, która poprawiła wydajność i stabilność membran RO. W 1977 roku firma FilmTec Corporation rozpoczęła sprzedaż suchych elementów membranowych, które charakteryzowały się dłuższym czasem przechowywania i łatwiejszym transportem.
Obecnie membrany RO są dostępne w różnych typach i rozmiarach, w zależności od jakości wody zasilającej i wymagań zastosowania. Ogólnie rzecz biorąc, istnieją dwa główne typy membran RO: spiralnie zwijane i z pustymi włóknami. Membrany spiralnie zwijane składają się z płaskich arkuszy nawiniętych na perforowaną rurę, tworząc element cylindryczny. Membrany z pustymi włóknami składają się z cienkich rurek z pustymi rdzeniami, tworzących element wiązkowy. Membrany spiralne są częściej stosowane do odsalania wody morskiej i słonawej, natomiast membrany z włókien kanalikowych są bardziej odpowiednie do zastosowań niskociśnieniowych, takich jak oczyszczanie wody pitnej.
Aby wybrać odpowiednią membranę RO do konkretnego zastosowania, należy wziąć pod uwagę kilka czynników, takich jak:
- Odrzucenie soli: procent soli usuniętej przez membranę. Większe odrzucenie soli oznacza wyższą jakość wody.
- Strumień wody: Ilość wody, która przechodzi przez membranę na jednostkę powierzchni i czasu. Większy przepływ wody oznacza wyższą produktywność i mniejsze zużycie energii.
- Odporność na zanieczyszczenia: zdolność membrany do przeciwstawiania się zanieczyszczeniu materią organiczną, koloidami, mikroorganizmami i minerałami z kamienia. Wyższa odporność na zarastanie oznacza dłuższą żywotność membrany i niższe koszty konserwacji.
- Ciśnienie robocze: ciśnienie wymagane do przepuszczenia wody przez membranę. Niższe ciśnienie robocze oznacza mniejsze zużycie energii i niższy koszt sprzętu.
- pH robocze: zakres pH, który membrana może tolerować bez uszkodzeń. Szersze pH robocze oznacza większą elastyczność i kompatybilność z różnymi źródłami wody zasilającej.
Różne membrany RO mogą wykazywać różne kompromisy między tymi czynnikami, dlatego ważne jest porównanie danych dotyczących ich wydajności i wybranie najbardziej odpowiedniej w zależności od konkretnych warunków zastosowania.
Czas publikacji: 02 listopada 2023 r