ประวัติความเป็นมาของเยื่อรีเวิร์สออสโมซิส วิธีการทำงาน และวิธีการเลือกเยื่อกรองที่เหมาะสม

รีเวอร์สออสโมซิส (RO) เป็นเทคโนโลยีการแยกเมมเบรนที่สามารถกำจัดเกลือและสารที่ละลายอื่นๆ ออกจากน้ำได้โดยใช้แรงดัน RO ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล การแยกเกลือออกจากน้ำกร่อย การบำบัดน้ำดื่ม และการนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่

เรื่องราวเบื้องหลังเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส

คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิสทำงานอย่างไร? มันจะกรองเกลือและสิ่งสกปรกอื่น ๆ ออกจากน้ำได้อย่างไร ทำให้ดื่มได้อย่างปลอดภัยและสะอาด? เรื่องราวเบื้องหลังสิ่งประดิษฐ์ที่น่าทึ่งนี้ค่อนข้างน่าสนใจ และเกี่ยวข้องกับนกนางนวลที่อยากรู้อยากเห็นด้วย

ทุกอย่างเริ่มต้นในปี 1950 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชื่อ Sidney Loeb ทำงานที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิส เขาสนใจที่จะศึกษากระบวนการออสโมซิส ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่ตามธรรมชาติของน้ำผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายสูง เขาต้องการหาวิธีที่จะย้อนกลับกระบวนการนี้ และให้น้ำเคลื่อนที่จากความเข้มข้นของตัวถูกละลายสูงไปยังความเข้มข้นของตัวถูกละลายต่ำ โดยใช้แรงดันภายนอก สิ่งนี้จะช่วยให้เขาแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและผลิตน้ำจืดสำหรับการบริโภคของมนุษย์

อย่างไรก็ตาม เขาเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญ: การค้นหาเมมเบรนที่เหมาะสมที่สามารถทนต่อแรงดันสูง และต้านทานการเปรอะเปื้อนจากเกลือและสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ เขาลองใช้วัสดุหลายชนิด เช่น เซลลูโลสอะซิเตตและโพลีเอทิลีน แต่ไม่มีวัสดุใดที่ทำงานได้ดีพอ เขากำลังจะยอมแพ้เมื่อสังเกตเห็นบางสิ่งที่แปลกประหลาด

วันหนึ่ง เขาเดินไปตามชายหาด และเห็นฝูงนกนางนวลบินอยู่เหนือมหาสมุทร เขาสังเกตว่าพวกเขาจะดำลงไปในน้ำ จับปลา แล้วบินกลับเข้าฝั่ง เขาสงสัยว่าพวกเขาจะดื่มน้ำทะเลได้อย่างไรโดยไม่ป่วยหรือขาดน้ำ เขาตัดสินใจตรวจสอบเพิ่มเติม และพบว่านกนางนวลมีต่อมพิเศษอยู่ใกล้ดวงตา เรียกว่าต่อมเกลือ ต่อมนี้จะหลั่งเกลือส่วนเกินออกจากเลือดผ่านทางรูจมูกในรูปแบบของสารละลายรสเค็ม ด้วยวิธีนี้ พวกเขาสามารถรักษาสมดุลของน้ำและหลีกเลี่ยงพิษจากเกลือได้

ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เทคโนโลยี RO ได้เข้าสู่ช่วงการพัฒนาอย่างรวดเร็วและค่อยๆ ก้าวไปสู่การจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ ในปีพ.ศ. 2508 ระบบ RO เชิงพาณิชย์ระบบแรกถูกสร้างขึ้นในเมืองโคลิงกา รัฐแคลิฟอร์เนีย โดยผลิตน้ำได้ 5,000 แกลลอนต่อวัน ในปี 1967 Cadotte ได้คิดค้นเมมเบรนคอมโพสิตแบบฟิล์มบางโดยใช้วิธีโพลีเมอไรเซชันแบบอินเทอร์เฟสเชียล ซึ่งปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของเมมเบรน RO ในปี 1977 FilmTec Corporation เริ่มจำหน่ายส่วนประกอบเมมเบรนชนิดแห้ง ซึ่งมีระยะเวลาการเก็บรักษานานกว่าและการขนส่งง่ายกว่า

ปัจจุบัน เมมเบรน RO มีจำหน่ายหลายประเภทและขนาด ขึ้นอยู่กับคุณภาพน้ำป้อนและข้อกำหนดในการใช้งาน โดยทั่วไปแล้ว เมมเบรน RO มีสองประเภทหลัก: แบบเกลียวและแบบเส้นใยกลวง เมมเบรนพันแผลแบบเกลียวทำจากแผ่นแบนที่ม้วนรอบท่อที่มีรูพรุน ก่อตัวเป็นองค์ประกอบทรงกระบอก เมมเบรนไฟเบอร์ฮอลโลว์ทำจากท่อบางๆ ที่มีแกนกลวง ก่อตัวเป็นองค์ประกอบมัด เมมเบรนแบบพันเกลียวมักใช้สำหรับน้ำทะเลและการแยกเกลือออกจากน้ำกร่อย ในขณะที่เมมเบรนเส้นใยกลวงเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันต่ำ เช่น การทำน้ำดื่มให้บริสุทธิ์

ในการเลือกเมมเบรน RO ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะ ควรพิจารณาปัจจัยหลายประการ เช่น:

- การปฏิเสธเกลือ: เปอร์เซ็นต์ของเกลือที่ถูกแยกออกโดยเมมเบรน การปฏิเสธเกลือที่สูงขึ้นหมายถึงคุณภาพน้ำที่สูงขึ้น

- ฟลักซ์ของน้ำ: ปริมาณน้ำที่ไหลผ่านเมมเบรนต่อหน่วยพื้นที่และเวลา การไหลของน้ำที่สูงขึ้นหมายถึงผลผลิตที่สูงขึ้นและการใช้พลังงานที่ลดลง

- ความต้านทานการเปรอะเปื้อน: ความสามารถของเมมเบรนในการต้านทานการเปรอะเปื้อนจากอินทรียวัตถุ คอลลอยด์ จุลินทรีย์ และแร่ธาตุที่ตะกรัน ความต้านทานการเปรอะเปื้อนที่สูงขึ้นหมายถึงอายุการใช้งานของเมมเบรนที่ยาวนานขึ้นและค่าบำรุงรักษาที่ลดลง

- แรงดันใช้งาน: แรงดันที่จำเป็นในการขับน้ำผ่านเมมเบรน แรงกดดันในการทำงานที่ลดลงหมายถึงการใช้พลังงานและต้นทุนอุปกรณ์ที่ลดลง

- pH ในการทำงาน: ช่วง pH ที่เมมเบรนสามารถทนได้โดยไม่เกิดความเสียหาย ค่า pH ในการทำงานที่กว้างขึ้นหมายถึงความยืดหยุ่นและความเข้ากันได้กับแหล่งน้ำป้อนที่แตกต่างกันมากขึ้น

เมมเบรน RO ที่แตกต่างกันอาจมีข้อดีที่แตกต่างกันระหว่างปัจจัยเหล่านี้ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องเปรียบเทียบข้อมูลประสิทธิภาพและเลือกอันที่เหมาะสมที่สุดตามเงื่อนไขการใช้งานเฉพาะ