Reversā osmoze (RO) ir membrānas atdalīšanas tehnoloģija, kas, pielietojot spiedienu, var atdalīt no ūdens sāli un citas izšķīdušas vielas. RO ir plaši izmantota jūras ūdens atsāļošanai, iesāļūdens atsāļošanai, dzeramā ūdens attīrīšanai un notekūdeņu atkārtotai izmantošanai.
Stāsts par reversās osmozes membrānu
Vai esat kādreiz domājuši, kā darbojas reversās osmozes membrāna? Kā tā var izfiltrēt sāli un citus piemaisījumus no ūdens, padarot to drošu un tīru dzeršanai? Stāsts aiz šī apbrīnojamā izgudrojuma ir diezgan aizraujošs, un tas ir saistīts ar dažām ziņkārīgām kaijām.
Viss sākās 20. gs. piecdesmitajos gados, kad zinātnieks Sidnijs Lēbs strādāja Kalifornijas Universitātē Losandželosā. Viņš interesējās par osmozes procesa izpēti, kas ir dabiska ūdens pārvietošanās pa puscaurlaidīgu membrānu no apgabala ar zemu šķīstošo vielu koncentrāciju uz apgabalu ar augstu šķīstošo vielu koncentrāciju. Viņš vēlējās atrast veidu, kā mainīt šo procesu un panākt, lai ūdens pārvietotos no augstas šķīstošo vielu koncentrācijas uz zemu šķīstošo vielu koncentrāciju, izmantojot ārēju spiedienu. Tas ļautu viņam atsāļot jūras ūdeni un ražot saldūdeni cilvēku patēriņam.
Tomēr viņš saskārās ar lielu izaicinājumu: atrast piemērotu membrānu, kas izturētu augsto spiedienu un novērstu sāls un citu piesārņotāju radīto aizsērēšanu. Viņš izmēģināja dažādus materiālus, piemēram, celulozes acetātu un polietilēnu, taču neviens no tiem nebija pietiekami labs. Viņš jau grasījās padoties, kad pamanīja kaut ko dīvainu.
Kādu dienu viņš pastaigājās gar pludmali un ieraudzīja kaiju baru lidojam pāri okeānam. Viņš novēroja, ka tās ienirst ūdenī, noķer dažas zivis un tad lido atpakaļ uz krastu. Viņš prātoja, kā tās var dzert jūras ūdeni, nesaslimstot un nedehidrējoties. Viņš nolēma turpināt izpēti un atklāja, ka kaijām acu tuvumā ir īpašs dziedzeris, ko sauc par sāls dziedzeri. Šis dziedzeris caur nāsīm no asinīm izdala lieko sāli sāls šķīduma veidā. Tādā veidā tās var uzturēt ūdens līdzsvaru un izvairīties no saindēšanās ar sāli.
Kopš tā laika RO tehnoloģija ir strauji attīstījusies un pakāpeniski virzījusies uz komercializāciju. 1965. gadā Koalingā, Kalifornijā, tika uzbūvēta pirmā komerciālā RO sistēma, kas dienā saražoja 5000 galonu ūdens. 1967. gadā Cadotte izgudroja plānslāņa kompozītmateriāla membrānu, izmantojot starpfāžu polimerizācijas metodi, kas uzlaboja RO membrānu veiktspēju un stabilitāti. 1977. gadā FilmTec Corporation sāka pārdot sausā tipa membrānas elementus, kuriem bija ilgāks uzglabāšanas laiks un vieglāka transportēšana.
Mūsdienās RO membrānas ir pieejamas dažādos veidos un izmēros atkarībā no padeves ūdens kvalitātes un pielietojuma prasībām. Vispārīgi runājot, ir divi galvenie RO membrānu veidi: spirālveida un dobšķiedru. Spirālveida membrānas ir izgatavotas no plakanām loksnēm, kas aptītas ap perforētu cauruli, veidojot cilindrisku elementu. Dobšķiedru membrānas ir izgatavotas no plānām caurulēm ar dobiem serdeņiem, veidojot saišķa elementu. Spirālveida membrānas biežāk izmanto jūras ūdens un iesāļūdens atsāļošanai, savukārt dobšķiedru membrānas ir piemērotākas zema spiediena lietojumiem, piemēram, dzeramā ūdens attīrīšanai.
Lai izvēlētos pareizo RO membrānu konkrētam pielietojumam, jāņem vērā vairāki faktori, piemēram:
- Sāls atgrūšana: sāls procentuālā daļa, ko aizvada membrāna. Augstāka sāls atgrūšanas pakāpe nozīmē augstāku ūdens kvalitāti.
- Ūdens plūsma: ūdens daudzums, kas iziet cauri membrānai laukuma vienībā un laikā. Lielāka ūdens plūsma nozīmē augstāku produktivitāti un zemāku enerģijas patēriņu.
- Izturība pret piesārņojumu: membrānas spēja pretoties organisko vielu, koloīdu, mikroorganismu un kaļķakmens minerālu radītajam piesārņojumam. Augstāka izturība pret piesārņojumu nozīmē ilgāku membrānas kalpošanas laiku un zemākas uzturēšanas izmaksas.
- Darba spiediens: spiediens, kas nepieciešams, lai ūdens virzītos cauri membrānai. Zemāks darba spiediens nozīmē zemāku enerģijas patēriņu un iekārtu izmaksas.
- Darbības pH: pH diapazons, ko membrāna var izturēt bez bojājumiem. Plašāks darbības pH nozīmē lielāku elastību un saderību ar dažādiem padeves ūdens avotiem.
Dažādām RO membrānām var būt atšķirīgi kompromisi starp šiem faktoriem, tāpēc ir svarīgi salīdzināt to veiktspējas datus un izvēlēties vispiemērotāko atbilstoši konkrētajiem lietošanas apstākļiem.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 2. novembris