Omvänd osmos (RO) är en membranseparationsteknik som kan avlägsna salt och andra lösta ämnen från vatten genom att applicera tryck. RO har använts i stor utsträckning för avsaltning av havsvatten, avsaltning av bräckt vatten, rening av dricksvatten och återanvändning av avloppsvatten.
Historien bakom omvänd osmosmembran
Har du någonsin undrat hur ett omvänd osmosmembran fungerar? Hur kan det filtrera bort salt och andra föroreningar från vatten, vilket gör det säkert och rent att dricka? Historien bakom denna fantastiska uppfinning är ganska fascinerande, och den involverar några nyfikna måsar.
Allt började på 1950-talet, när en forskare vid namn Sidney Loeb arbetade vid University of California, Los Angeles. Han var intresserad av att studera osmos, vilket är den naturliga förflyttningen av vatten över ett semipermeabelt membran från ett område med låg koncentration av lösta ämnen till ett område med hög koncentration av lösta ämnen. Han ville hitta ett sätt att vända denna process och få vatten att röra sig från en hög koncentration av lösta ämnen till en låg koncentration av lösta ämnen med hjälp av externt tryck. Detta skulle göra det möjligt för honom att avsalta havsvatten och producera färskvatten för mänsklig konsumtion.
Han stod dock inför en stor utmaning: att hitta ett lämpligt membran som kunde motstå det höga trycket och motstå nedsmutsning från salt och andra föroreningar. Han provade olika material, såsom cellulosaacetat och polyeten, men inget av dem fungerade tillräckligt bra. Han var på väg att ge upp när han lade märke till något märkligt.
En dag gick han längs stranden och såg en flock måsar flyga över havet. Han observerade att de dök ner i vattnet, fångade lite fisk och sedan flög tillbaka till stranden. Han undrade hur de kunde dricka havsvatten utan att bli sjuka eller uttorkade. Han bestämde sig för att undersöka saken närmare och upptäckte att måsar har en speciell körtel nära ögonen, kallad saltkörteln. Denna körtel utsöndrar överskottssalt från blodet, genom näsborrarna, i form av en saltlösning. På så sätt kan de upprätthålla sin vattenbalans och undvika saltförgiftning.
Sedan dess har RO-tekniken gått in i en snabb utvecklingsperiod och gradvis rört sig mot kommersialisering. År 1965 byggdes det första kommersiella RO-systemet i Coalinga, Kalifornien, och producerade 5000 gallon vatten per dag. År 1967 uppfann Cadotte tunnfilmskompositmembranet med hjälp av gränsytpolymerisationsmetoden, vilket förbättrade prestandan och stabiliteten hos RO-membran. År 1977 började FilmTec Corporation sälja torra membranelement, som hade längre lagringstid och enklare transport.
Numera finns RO-membran i olika typer och storlekar, beroende på matarvattnets kvalitet och tillämpningskrav. Generellt sett finns det två huvudtyper av RO-membran: spirallindade och hålfibermembran. Spirallindade membran är gjorda av platta ark som rullas runt ett perforerat rör och bildar ett cylindriskt element. Hålfibermembran är gjorda av tunna rör med ihåliga kärnor som bildar ett buntelement. Spirallindade membran används oftare för avsaltning av havsvatten och bräckt vatten, medan hålfibermembran är mer lämpade för lågtryckstillämpningar såsom rening av dricksvatten.
För att välja rätt RO-membran för en specifik tillämpning bör flera faktorer beaktas, såsom:
- Saltavstötning: Den procentandel salt som avlägsnas av membranet. Högre saltavstötning innebär högre vattenkvalitet.
- Vattenflöde: Mängden vatten som passerar genom membranet per ytenhet och tidsenhet. Högre vattenflöde innebär högre produktivitet och lägre energiförbrukning.
- Nedsmutsningsbeständighet: Membranets förmåga att motstå nedsmutsning från organiskt material, kolloider, mikroorganismer och mineraler som bildar skal. Högre nedsmutsningsbeständighet innebär längre membranlivslängd och lägre underhållskostnader.
- Driftstryck: Det tryck som krävs för att driva vattnet genom membranet. Lägre driftstryck innebär lägre energiförbrukning och utrustningskostnader.
- Drifts-pH: Det pH-intervall som membranet kan tolerera utan att skadas. Bredare drift-pH innebär mer flexibilitet och kompatibilitet med olika matarvattenkällor.
Olika RO-membran kan ha olika avvägningar mellan dessa faktorer, så det är viktigt att jämföra deras prestandadata och välja det mest lämpliga membranet utifrån de specifika tillämpningsförhållandena.
Publiceringstid: 2 november 2023