Чтобы понять термин «обратный осмос», необходимо обратиться к истории осмоса в научной сфере. Процесс осмоса имеет долгую историю, но с научной точки зрения он был впервые открыт в 1748 году Жаном Антуаном Нолле. Нолле удалось воспроизвести осмотический процесс, используя мочевой пузырь свиньи в качестве мембраны, чтобы продемонстрировать, что молекулы растворителя из воды с низким содержанием растворенных веществ могут проходить через стенку мочевого пузыря с более высокой концентрацией растворенных веществ. Эксперимент показал, что растворитель может избирательно проходить через полупроницаемую мембрану благодаря естественному осмотическому давлению и что растворитель непрерывно проникает через клеточную мембрану, пока не достигнет динамического равновесия по обе стороны клетки.
После открытия осмоса исследования по этой теме затихли более чем на 200 лет, вплоть до конца 1940-х годов, когда исследователи начали пересматривать этот вопрос. Этот возобновившийся интерес был основан на желании найти способ фильтрации или опреснения морской воды, цели, поставленной администрацией Кеннеди, чтобы помочь разработать решения проблемы нехватки воды в стране. Двадцать лет спустя двум исследователям, Сидни Лебу и Шринивасе Сурираджану, удалось создать функциональную синтетическую мембрану обратного осмоса из полимера ацетата целлюлозы. В их испытаниях масса воды с высоким содержанием растворенных веществ продавливалась через техническую мембрану, которая действовала как фильтр, пропуская только молекулы воды, отталкивая NaCl (соль) и TDS. Пресная вода могла проходить с достаточной скоростью, чтобы производить очищенную питьевую воду, а мембрана была эффективно долговечной и могла работать при нормальном давлении воды и рабочих условиях.
Первая в мире коммерческая установка обратного осмоса была построена в Калифорнии при участии и под руководством Джозефа У. Маккатчана и Сидни Леба, и в 1965 году её пилотная программа привлекла внимание инженеров и правительств всего мира. Эта невероятная мечта о том, что когда-нибудь человечество сможет опреснять морскую воду в больших масштабах и по доступной цене, наконец-то сбылась. Прогресс быстро набирал обороты по мере появления новых пилотных программ в других местах, например, в Ла-Хойе и Файрбо (Калифорния), для тестирования различных типов солоноватой и морской воды. Инновации и открытия этих и многих других учёных сделали мембранную технологию востребованной и доступной, а также обеспечили доступ к чистой воде для многих отраслей тяжёлой промышленности.
Сегодня обратноосмотические и мембранные фильтрующие элементы используются в тысячах различных процессов и приложений по всему миру, и ожидается, что эта отрасль продолжит неуклонно расти в ближайшем будущем. В условиях сокращения природных источников чистой воды и продолжающегося опустынивания в мире крупные установки обратного осмоса теперь обеспечивают значительную часть чистой воды, используемой некоторыми городами и даже небольшими странами. Большинство людей сейчас этого не осознают, но в ближайшем будущем чистая вода может стать одним из самых ценных ресурсов на планете, поэтому технология обратного осмоса действительно является одним из важнейших научных достижений в истории человечества.
Время публикации: 02 ноября 2021 г.