I. บทนำสู่เมมเบรนออสโมซิสย้อนกลับ
RO หมายถึงเมมเบรนออสโมซิสย้อนกลับ- โดยปกติน้ำจะไหลจากความเข้มข้นต่ำไปสู่ความเข้มข้นสูง อย่างไรก็ตามภายใต้ความดันการไหลกลับมาจากความเข้มข้นสูงถึงความเข้มข้นต่ำ สิ่งนี้เรียกว่าหลักการของการออสโมซิสย้อนกลับ
ขนาดรูขุมขนของเยื่อหุ้มเซลล์ประมาณ 0. 000 1 ไมครอน-รอบ 1/5,000 ขนาดของแบคทีเรียหรือไวรัส-ดังนั้นมันจะช่วยให้โมเลกุลของน้ำและไอออนแร่ที่เป็นประโยชน์บางอย่างผ่าน สิ่งสกปรกและโลหะหนักอื่น ๆ จะถูกปล่อยออกมาผ่านทางออกน้ำเสีย เยื่อหุ้มเซลล์ RO ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการกลั่นน้ำทะเลและการรีไซเคิลน้ำเสียอวกาศและดังนั้นจึงมักเรียกกันว่าไตเทียมไฮเทค
เมมเบรน RO เป็นเยื่อหุ้มกึ่งซึมผ่านสังเคราะห์ที่ออกแบบมาเพื่อเลียนแบบเยื่อหุ้มชีวภาพ พวกเขามักจะทำจากวัสดุพอลิเมอร์เช่นเซลลูโลสอะซิเตท, โพลีอะโรเมตอะโรเมติกหรือโพลีอะไมด์อะโรมาติก รูขุมขนบนพื้นผิวเมมเบรนมักจะมีตั้งแต่ 0. 5 ถึง 10 นาโนเมตรและการซึมผ่านของมันขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของเมมเบรน วัสดุบางชนิดปฏิเสธเกลือได้ดี แต่มีการซึมผ่านของน้ำช้าลงในขณะที่แหล่งอื่นที่มีกลุ่มที่ชอบน้ำมากขึ้นจะช่วยให้การไหลของน้ำเร็วขึ้น
1. หลักการของ reverse osmosis
เพื่อให้เข้าใจ RO ก่อนอื่นเราต้องรู้ว่า "ออสโมซิส" คืออะไร: เมื่อสารละลายสองวิธีที่มีความเข้มข้นของเกลือแตกต่างกันถูกคั่นด้วยเยื่อหุ้มกึ่งซึมผ่านได้น้ำจะไหลออกมาจากด้านข้างที่มีความเข้มข้นของเกลือต่ำลงไปด้านข้างที่มีความเข้มข้นของเกลือสูงขึ้น เกลือของตัวเองไม่ผ่าน กระบวนการนี้ยังคงดำเนินต่อไปจนกว่าจะถึงสมดุลและขับเคลื่อนด้วยแรงดันออสโมติก
หากความดันสูงกว่าความดันออสโมติกถูกนำไปใช้กับด้านที่มีความสม่ำเสมอสูงการไหลของน้ำสามารถย้อนกลับได้-นี่คือการเกิดออสโมซิสแบบย้อนกลับ ด้วยวิธีนี้โมเลกุลของน้ำจะถูกบังคับผ่านเมมเบรนไปอีกด้านหนึ่งทิ้งเกลือและสิ่งสกปรกไว้ข้างหลังทำให้บริสุทธิ์น้ำ
2. ต้นกำเนิดของเทคโนโลยี RO
ในปี 1950 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันดร. เอส. Souirajan ค้นพบเยื่อหุ้มบาง ๆ ในร่างกายของนกนางนวลซึ่งสามารถแยกน้ำจืดออกจากน้ำทะเลภายในร่างกายของนกโดยใช้แรงดัน แนวคิดนี้วางรากฐานสำหรับทฤษฎี RO
ในปี 1953 มหาวิทยาลัยฟลอริดาใช้เทคโนโลยีนี้กับอุปกรณ์กลั่นน้ำทะเล ในปีพ. ศ. 2503 รัฐบาลสหรัฐฯได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยที่ UCLA Medical School นำโดย Dr. Sidney Lode และ Dr. Sourirajan เพื่อพัฒนาเยื่อหุ้มเซลล์ RO สำหรับโครงการอวกาศ จุดมุ่งหมายคือลดความจำเป็นในการพกพาน้ำจำนวนมากไปสู่อวกาศ เมื่อเวลาผ่านไปนักวิจัยจำนวนมากมีส่วนร่วมเพิ่มคุณภาพและปริมาณของเทคโนโลยีเยื่อหุ้มเซลล์ RO อย่างมากและการแก้ปัญหาการทำให้บริสุทธิ์น้ำที่สำคัญสำหรับมนุษยชาติ
ii. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเมมเบรน Ultrafiltration
เมมเบรน Ultrafiltration (UF) มีขนาดรูขุมขนแบบสม่ำเสมอตั้งแต่ {{0}}. 001 ถึง 0.02 ไมครอน ภายใต้แรงกดดันเยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้จะกรองโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่กว่าขนาดรูขุมขนแยกอนุภาคอย่างมีประสิทธิภาพด้วยน้ำหนักโมเลกุลมากกว่า 500 daltons หรือขนาดที่มากกว่า 10 นาโนเมตร เมมเบรน UF เป็นหนึ่งในเยื่อหุ้มเซลล์แยกโพลิเมอร์ตัวแรกที่พัฒนาขึ้นและถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมมาตั้งแต่ปี 1960
การกรอง UF ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของความดันในการแยกสารละลายและสารสมาธิ เยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้มักจะทำจากเซลลูโลสอะซิเตทหรือวัสดุพอลิเมอร์ที่คล้ายกัน พวกเขามีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการแยกสารแขวนลอยคอลลอยด์ที่ยากต่อการจัดการกับวิธีการอื่น แอปพลิเคชัน UF Membrane ยังคงขยายตัวต่อไป
การกรองเมมเบรนที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดันประกอบด้วยสามประเภทหลัก:
Microfiltration (MF): 0.02–10 μm
Ultrafiltration (UF): 0.001–0.02 μm
Reverse Osmosis (RO): 0.0001–0.001 μm
iii. คุณสมบัติของเยื่อหุ้ม RO
อัตราการแยกออกจากน้ำในระดับสูงแม้ในอัตราการไหลที่สูง
ความแข็งแรงเชิงกลที่แข็งแกร่งและอายุการใช้งานที่ยาวนาน
ประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพภายใต้แรงกดดันการทำงานต่ำ
ทนต่อปฏิกิริยาทางเคมีและชีวเคมี
ผลกระทบน้อยที่สุดจากค่า pH อุณหภูมิและปัจจัยอื่น ๆ
วัตถุดิบที่ง่ายต่อการผลิตการผลิตที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ
iv. คุณสมบัติของเยื่อหุ้ม UF
ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟสระหว่างกระบวนการ UF การทำงานที่มั่นคงที่อุณหภูมิห้อง
การออกแบบอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดรอยเท้าขนาดเล็กและใช้งานง่าย
กระบวนการแยกอย่างง่ายพร้อมระบบอัตโนมัติระดับสูง
ความสามารถในการแยกสารตามน้ำหนักโมเลกุล
การปรับตัวในวงกว้างให้เข้ากับคุณภาพน้ำที่แตกต่างกันและการใช้งานที่หลากหลาย
V. แอปพลิเคชันของเยื่อหุ้ม RO
เมมเบรน RO ใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึง:
การผลิตไฟฟ้า
ปิโตรเคมี
การผลิตเหล็ก
อิเล็กทรอนิกส์
เภสัชกรรม
อาหารและเครื่องดื่ม
การบำบัดน้ำเสียและการป้องกันสิ่งแวดล้อมของเทศบาล
พวกเขามีบทบาทสำคัญใน:
น้ำทะเลและน้ำกร่อย
ผลิตน้ำป้อนหม้อไอน้ำ
การสร้างน้ำบริสุทธิ์อุตสาหกรรมและน้ำที่บริสุทธิ์เป็นพิเศษสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ทำน้ำดื่ม
บำบัดน้ำเสีย
กระบวนการแยกและการทำให้บริสุทธิ์เป็นพิเศษ
