Обратный осмос (RO) — это технология мембранной сепарации, которая позволяет удалять соли и другие растворенные вещества из воды под давлением. RO широко используется для опреснения морской воды, опреснения солоноватой воды, очистки питьевой воды и повторного использования сточных вод.
История мембраны обратного осмоса
Вы когда-нибудь задумывались, как работает мембрана обратного осмоса? Как он может отфильтровывать соль и другие примеси из воды, делая ее безопасной и чистой для питья? Что ж, история этого удивительного изобретения весьма увлекательна, и в ней участвуют любопытные чайки.
Все началось в 1950-х годах, когда ученый по имени Сидни Леб работал в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Его интересовало изучение процесса осмоса, который представляет собой естественное движение воды через полупроницаемую мембрану из области с низкой концентрацией растворенных веществ в область с высокой концентрацией растворенных веществ. Он хотел найти способ обратить этот процесс вспять и заставить воду переходить от высокой концентрации растворенных веществ к низкой концентрации растворенных веществ, используя внешнее давление. Это позволило бы ему опреснять морскую воду и производить пресную воду для потребления человеком.
Однако перед ним стояла серьезная задача: найти подходящую мембрану, которая могла бы выдерживать высокое давление и противостоять загрязнению солью и другими загрязнителями. Он пробовал различные материалы, такие как ацетат целлюлозы и полиэтилен, но ни один из них не работал достаточно хорошо. Он уже собирался сдаться, когда заметил нечто странное.
Однажды он гулял по пляжу и увидел стаю чаек, летающих над океаном. Он заметил, что они ныряли в воду, ловили рыбу, а затем улетали обратно на берег. Он задавался вопросом, как они могут пить морскую воду, не заболевая и не обезвоживаясь. Он решил исследовать дальше и обнаружил, что у чаек есть особая железа возле глаз, называемая солевой железой. Эта железа выделяет избыток соли из крови через ноздри в виде соленого раствора. Таким образом они смогут сохранить водный баланс и избежать солевого отравления.
С тех пор технология обратного осмоса вступила в период быстрого развития и постепенно перешла к коммерциализации. В 1965 году в Коалинга, Калифорния, была построена первая коммерческая система обратного осмоса, производившая 5000 галлонов воды в день. В 1967 году Кадотт изобрел тонкопленочную композитную мембрану, используя метод межфазной полимеризации, который улучшил характеристики и стабильность обратноосмотических мембран. В 1977 году корпорация FilmTec начала продавать мембранные элементы сухого типа, которые имели более длительный срок хранения и упрощали транспортировку.
В настоящее время мембраны обратного осмоса доступны в различных типах и размерах, в зависимости от качества питательной воды и требований применения. Вообще говоря, существует два основных типа мембран обратного осмоса: спирально-навитые и половолоконные. Спирально-навитые мембраны изготавливаются из плоских листов, навитых вокруг перфорированной трубки, образующих цилиндрический элемент. Половолокнистые мембраны изготавливаются из тонких трубок с полыми сердцевинами, образующими жгутовый элемент. Мембраны со спиральной намоткой чаще используются для опреснения морской и солоноватой воды, тогда как мембраны из полых волокон больше подходят для применений с низким давлением, таких как очистка питьевой воды.
Чтобы выбрать подходящую мембрану обратного осмоса для конкретного применения, следует учитывать несколько факторов, таких как:
- Отторжение соли: процент соли, удаляемой мембраной. Более высокий уровень отторжения соли означает более высокое качество воды.
- Поток воды: количество воды, проходящей через мембрану на единицу площади и за время. Более высокий поток воды означает более высокую производительность и более низкое потребление энергии.
- Устойчивость к загрязнению: способность мембраны противостоять загрязнению органическими веществами, коллоидами, микроорганизмами и минералами. Более высокая устойчивость к загрязнению означает более длительный срок службы мембраны и меньшие затраты на техническое обслуживание.
- Рабочее давление: давление, необходимое для прохождения воды через мембрану. Более низкое рабочее давление означает меньшее потребление энергии и стоимость оборудования.
- Рабочий pH: диапазон pH, который мембрана может выдерживать без повреждений. Более широкий рабочий диапазон pH означает большую гибкость и совместимость с различными источниками питательной воды.
Различные мембраны обратного осмоса могут иметь разные компромиссы между этими факторами, поэтому важно сравнить их рабочие характеристики и выбрать наиболее подходящую в соответствии с конкретными условиями применения.
Время публикации: 02 ноября 2023 г.