היסטוריה של ממברנות אוסמוזה הפוכה, כיצד הן פועלות וכיצד לבחור את הנכונות.

אוסמוזה הפוכה (RO) היא טכנולוגיית הפרדת ממברנות שיכולה להסיר מלח וחומרים מומסים אחרים ממים על ידי הפעלת לחץ. RO נמצא בשימוש נרחב להתפלת מי ים, התפלת מי ים מליחים, טיהור מי שתייה ושימוש חוזר בשפכים.

הסיפור מאחורי ממברנת האוסמוזה ההפוכה

האם תהיתם פעם כיצד פועלת קרום אוסמוזה הפוכה? כיצד הוא יכול לסנן מלח וזיהומים אחרים מהמים, מה שהופך אותם לבטוחים ונקיים לשתייה? ובכן, הסיפור מאחורי ההמצאה המדהימה הזו מרתק למדי, והוא כולל כמה שחפים סקרנים.

הכל התחיל בשנות ה-50, כאשר מדען בשם סידני לוב עבד באוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס. הוא התעניין בחקר תהליך האוסמוזה, שהיא התנועה הטבעית של מים על פני קרום חדיר למחצה מאזור עם ריכוז מומסים נמוך לאזור עם ריכוז מומסים גבוה. הוא רצה למצוא דרך להפוך את התהליך הזה, ולגרום למים לעבור מריכוז מומסים גבוה לריכוז מומסים נמוך, באמצעות לחץ חיצוני. זה יאפשר לו להתפיל מי ים ולייצר מים מתוקים לצריכה אנושית.

עם זאת, הוא עמד בפני אתגר גדול: מציאת ממברנה מתאימה שתעמוד בלחץ הגבוה ותעמוד בפני לכלוך ממלח ומזהמים אחרים. הוא ניסה חומרים שונים, כמו תאית אצטט ופוליאתילן, אך אף אחד מהם לא עבד מספיק טוב. הוא כמעט ויתר, כאשר שם לב למשהו מוזר.

יום אחד, הוא טייל לאורך החוף, וראה להקת שחפים עפה מעל האוקיינוס. הוא הבחין שהם צוללים למים, תופסים דגים ואז עפים חזרה לחוף. הוא תהה כיצד הם יכולים לשתות מי ים מבלי לחלות או להתייבש. הוא החליט לחקור לעומק, וגילה שלשחפים יש בלוטה מיוחדת ליד עיניהם, הנקראת בלוטת המלח. בלוטה זו מפרישה עודפי מלח מדמם, דרך נחיריהם, בצורת תמיסה מלוחה. בדרך זו, הם יכולים לשמור על מאזן המים שלהם ולהימנע מהרעלת מלח.

מאז, טכנולוגיית ה-RO נכנסה לתקופת פיתוח מהירה ועברה בהדרגה לכיוון מסחור. בשנת 1965 נבנתה מערכת ה-RO המסחרית הראשונה בקואלינגה, קליפורניה, וייצרה 5000 גלונים של מים ביום. בשנת 1967, קדוט המציא את ממברנת ה-RO מרוכבת בשכבה דקה באמצעות שיטת פילמור בין-פאזי, אשר שיפרה את הביצועים והיציבות של ממברנות ה-RO. בשנת 1977, תאגיד FilmTec החל למכור אלמנטים של ממברנות יבשות, שהיו בעלות זמן אחסון ארוך יותר והובלה קלה יותר.

כיום, ממברנות RO זמינות בסוגים וגדלים שונים, בהתאם לאיכות מי ההזנה ולדרישות היישום. באופן כללי, ישנם שני סוגים עיקריים של ממברנות RO: ממברנות ספירליות וממברנות סיבים חלולים. ממברנות ספירליות עשויות מיריעות שטוחות המגולגלות סביב צינור מחורר, ויוצרות אלמנט גלילי. ממברנות סיבים חלולים עשויות צינורות דקים עם ליבות חלולות, היוצרות אלמנט צרור. ממברנות ספירליות נפוצות יותר להתפלת מי ים ומים מליחים, בעוד שממברנות סיבים חלולים מתאימות יותר ליישומים בלחץ נמוך כגון טיהור מי שתייה.

כדי לבחור את ממברנת ה-RO המתאימה ליישום ספציפי, יש לקחת בחשבון מספר גורמים, כגון:

- דחיית מלח: אחוז המלח שמוסר על ידי הממברנה. דחיית מלח גבוהה יותר פירושה איכות מים גבוהה יותר.

- שטף מים: כמות המים שעוברת דרך הממברנה ליחידת שטח וליחידת זמן. שטף מים גבוה יותר פירושו פרודוקטיביות גבוהה יותר וצריכת אנרגיה נמוכה יותר.

- עמידות בפני זיהום: יכולתה של הממברנה להתנגד לזיהום על ידי חומר אורגני, קולואידים, מיקרואורגניזמים ומינרלים מתקלפים. עמידות גבוהה יותר בפני זיהום פירושה חיי ממברנה ארוכים יותר ועלות תחזוקה נמוכה יותר.

- לחץ הפעלה: הלחץ הנדרש כדי להניע את המים דרך הממברנה. לחץ הפעלה נמוך יותר פירושו צריכת אנרגיה נמוכה יותר ועלות ציוד נמוכה יותר.

- pH הפעלה: טווח ה-pH שהממברנה יכולה לסבול ללא נזק. pH הפעלה רחב יותר פירושו גמישות רבה יותר ותאימות עם מקורות מי הזנה שונים.

לממברנות RO שונות עשויות להיות פשרות שונות בין גורמים אלה, לכן חשוב להשוות את נתוני הביצועים שלהן ולבחור את המתאימה ביותר בהתאם לתנאי היישום הספציפיים.