ออสโมซิสเป็นปรากฏการณ์ที่น้ำบริสุทธิ์ไหลจากสารละลายเจือจางผ่านเยื่อกั้นกึ่งซึมผ่านได้ไปยังสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่า เยื่อกั้นกึ่งซึมผ่านได้หมายความว่าโมเลกุลขนาดเล็กและไอออนจะผ่านได้ แต่จะทำหน้าที่เป็นกำแพงกั้นโมเลกุลขนาดใหญ่หรือสารละลายอื่นๆ ออสโมซิสย้อนกลับคือกระบวนการออสโมซิสในทิศทางตรงกันข้าม สารละลายที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าจะมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ไปยังสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่า

ระบบรีเวอร์สออสโมซิสทำงานอย่างไร?

ระบบรีเวิร์สออสโมซิสเป็นกระบวนการที่กำจัดสิ่งปนเปื้อนแปลกปลอม สารแข็ง โมเลกุลขนาดใหญ่ และแร่ธาตุออกจากน้ำ โดยใช้แรงดันในการผลักน้ำผ่านเยื่อกรองชนิดพิเศษ เป็นระบบการกรองน้ำที่ใช้เพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำสำหรับการดื่ม การปรุงอาหาร และการใช้งานที่สำคัญอื่นๆ

หากไม่มีแรงดันน้ำ น้ำสะอาด (น้ำที่มีความเข้มข้นต่ำ) ที่บริสุทธิ์ด้วยกระบวนการออสโมซิสจะเคลื่อนที่ไปยังน้ำที่มีความเข้มข้นสูง น้ำจะถูกดันผ่านเยื่อกึ่งซึมผ่านได้ เยื่อกรองนี้มีรูพรุนจำนวนมาก ขนาดเล็กถึง 0.0001 ไมครอน ซึ่งสามารถกรองสิ่งปนเปื้อนได้ประมาณ 99% เช่น แบคทีเรีย (ประมาณ 1 ไมครอน) ควันบุหรี่ (0.07 ไมครอน) ไวรัส (0.02-0.04 ไมครอน) เป็นต้น และมีเพียงโมเลกุลน้ำบริสุทธิ์เท่านั้นที่ผ่านเข้าไปได้

ระบบกรองน้ำแบบรีเวิร์สออสโมซิสอาจกรองแร่ธาตุที่มีประโยชน์ต่อร่างกายออกไปได้ทั้งหมด แต่เป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพและได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถผลิตน้ำที่สะอาดบริสุทธิ์ เหมาะสำหรับการดื่ม ระบบ RO ควรให้คุณภาพน้ำบริสุทธิ์สูงได้นานหลายปี คุณจึงสามารถดื่มได้อย่างไร้กังวล

เหตุใดแผ่นกรองเมมเบรนจึงมีประสิทธิภาพในการกรองน้ำ?

โดยทั่วไป เครื่องกรองน้ำที่พัฒนาขึ้นมาจนถึงปัจจุบันนั้น แบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ คือ ระบบกรองแบบไม่ใช้เยื่อกรอง และระบบกรองน้ำแบบรีเวิร์สออสโมซิสโดยใช้เยื่อกรอง

การกรองแบบไม่ใช้เยื่อส่วนใหญ่ใช้ไส้กรองคาร์บอน ซึ่งกรองเฉพาะรสชาติไม่พึงประสงค์ กลิ่น คลอรีน และสารอินทรีย์บางชนิดในน้ำประปาเท่านั้น อนุภาคส่วนใหญ่ เช่น สารอนินทรีย์ โลหะหนัก สารเคมีอินทรีย์ และสารก่อมะเร็ง ไม่สามารถถูกกำจัดออกไปได้ ในทางกลับกัน วิธีการกรองน้ำแบบรีเวิร์สออสโมซิสโดยใช้เยื่อกรอง เป็นวิธีการกรองน้ำที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในโลก โดยใช้เยื่อกึ่งซึมผ่านได้ที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีวิศวกรรมพอลิเมอร์ที่ทันสมัย ​​เป็นวิธีการกรองน้ำที่สามารถกรองและแยกแร่ธาตุอนินทรีย์ โลหะหนัก แบคทีเรีย ไวรัส และสารกัมมันตรังสีต่างๆ ที่ปนเปื้อนอยู่ในน้ำประปา เพื่อให้ได้น้ำบริสุทธิ์

ผลที่ได้คือ สารละลายจะถูกกักไว้ที่ด้านที่มีแรงดันของเยื่อ และตัวทำละลายบริสุทธิ์จะผ่านไปยังอีกด้านหนึ่ง เพื่อให้เยื่อนี้ "เลือกผ่านได้" เยื่อนี้ไม่ควรยอมให้โมเลกุลหรือไอออนขนาดใหญ่ผ่านรูพรุน (ช่อง) แต่ควรยอมให้ส่วนประกอบขนาดเล็กกว่าของสารละลาย (เช่น โมเลกุลของตัวทำละลาย เช่น น้ำ H2O) ผ่านได้อย่างอิสระ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแคลิฟอร์เนีย ที่น้ำประปามีความกระด้างสูงมาก ดังนั้นทำไมไม่ลองใช้ระบบกรองน้ำแบบรีเวอร์สออสโมซิสเพื่อดื่มน้ำที่สะอาดและปลอดภัยยิ่งขึ้นล่ะ?

ไส้กรองเมมเบรน RO

ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 ดร. ซิดนีย์ โลบ แห่ง UCLA ได้ทำให้กระบวนการรีเวิร์สออสโมซิส (RO) สามารถใช้งานได้จริง โดยการพัฒนาร่วมกับศรีนิวาส สุริราจัน ในการสร้างเยื่อกึ่งซึมผ่านได้แบบแอนไอโซโทรปิก เยื่อออสโมซิสเทียมเป็นเยื่อกึ่งซึมผ่านได้ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ โดยมีรูพรุนขนาด 0.0001 ไมครอน ซึ่งเล็กกว่าความหนาของเส้นผมถึงหนึ่งในล้าน เยื่อนี้เป็นตัวกรองพิเศษที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีวิศวกรรมพอลิเมอร์ ซึ่งไม่มีสารปนเปื้อนทางเคมี รวมถึงแบคทีเรียและไวรัส สามารถผ่านได้

เมื่อมีการใช้แรงดันกับน้ำที่ปนเปื้อนเพื่อให้ไหลผ่านเยื่อพิเศษนี้ สารเคมีที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น น้ำปูนใสที่ละลายในน้ำ และสารเคมีที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น ปูนขาวที่ละลายในน้ำ จะผ่านเยื่อกึ่งซึมได้ไปพร้อมกับน้ำบริสุทธิ์ที่มีโมเลกุลขนาดเล็ก ออกซิเจนที่ละลายอยู่ และแร่ธาตุอินทรีย์ในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น สารเหล่านี้ถูกออกแบบมาให้ถูกระบายออกจากเยื่อโดยแรงดันของน้ำใหม่ที่ไม่สามารถผ่านเยื่อกึ่งซึมได้และไหลเข้ามาอย่างต่อเนื่อง

ผลที่ได้คือ สารละลายจะถูกกักไว้ที่ด้านที่มีแรงดันของเยื่อ และตัวทำละลายบริสุทธิ์จะผ่านไปยังอีกด้านหนึ่ง เพื่อให้เยื่อนี้ "เลือกผ่านได้" เยื่อนี้ไม่ควรยอมให้โมเลกุลหรือไอออนขนาดใหญ่ผ่านรูพรุน (ช่อง) แต่ควรยอมให้ส่วนประกอบขนาดเล็กกว่าของสารละลาย (เช่น โมเลกุลของตัวทำละลาย เช่น น้ำ H2O) ผ่านได้อย่างอิสระ

เยื่อกรองซึ่งถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์ ได้รับการพัฒนาต่อยอดเพื่อใช้ในการสงคราม หรือเพื่อจัดหาน้ำดื่มที่สะอาดปราศจากสิ่งปนเปื้อนให้แก่ทหาร และยังใช้ในการกรองปัสสาวะของนักบินอวกาศที่เก็บรวบรวมไว้เมื่อเกิดเหตุการณ์ไม่คาดฝันระหว่างการสำรวจอวกาศ ปัจจุบันมีการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศเพื่อผลิตน้ำดื่ม และเมื่อไม่นานมานี้ บริษัทเครื่องดื่มรายใหญ่หลายแห่งได้นำเครื่องกรองน้ำอุตสาหกรรมขนาดใหญ่มาใช้ในการผลิตขวด และยังมีการนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องกรองน้ำสำหรับใช้ในครัวเรือนอีกด้วย