В школе нам рассказывали, что осмос - это явление при котором происходит диффузия растворителя из одной части сосуда, где концентрация растворённого вещества мала, в другую, где она высока, и тут самое главное - наличие полупроницаемой мембраны, которая пропускает молекулы растворителя и не пропускает молекулы растворённого вещества.
Однако я вообще не помню, чтобы нам на уроках физики или химии говорили о наличии так называемого "обратного осмоса" - в отличие от вышеупомянутого, который можно считать "прямым".
А суть, на самом деле, проста и очень интересна, потому что если, наоборот, в той части сосуда, где концентрация растворённых веществ высока, создать достаточно высокое давление, то растворитель начнёт через тут самую мембрану переходить в другую часть, где растворённого вещества мало. То есть концентрация веществ в одном месте, где она и так высока, увеличится ещё больше, а в другом, где она низка, понизится ещё сильнее. Фактически, таким образом можно "выжать" из солёной воды пресную.
Как раз на принципе обратного осмоса и основана работа очень многих опреснительных установок, который морскую воду превращают в питьевую безо всякого нагревания, выпаривания и конденсации пара.
Не знаю, как сейчас, в 2025 году, но если верить источникам, по состоянию на 2013 год самая крупная установка Sorek компании Israel Desalination Enterprise по опреснению воды таким вот методом находилась в Израиле, в кибуце Пальмахим. Её проектная мощность составляет 228 миллионов м³ в год. А если учесть, что в этой стране не один, а целых пять таких заводов, то евреи могут себе позволить не только полностью удовлетворять собственные нужды в плане потребления пресной воды, но и даже экспортировать её в другие страны. Хотя не знаю, делают ли они это.
Такое стало реальным, благодаря изобретению израильско-американского учёного Сиднея Лёба и его индийско-американского коллеги Шринивасы Сурираджана. Независимо друг от друга, они разработали уникальные материалы на основе ацетилцеллюлозы с тонким и плотным активным слоем, узкими порами и толстым слоем с широкими порами, которые теперь называются МЕМБРАНАМИ ЛЁБА - СУРИРАДЖАНА, или просто МЕМБРАНАМИ ЛЁБА.
Конечно же, аналогичные работы проводили и задолго до них причём в самых разных странах самыми разными людьми. Но, говорят, именно у Лёба и Сурираджана получилось лучше всех, то есть - эффективнее всех. Благодаря их открытию, ультрафильтрация получила широкое распространение для эффективного отделения коллоидных растворов и растворов высокомолекулярных соединений, для которых мембрана непроницаема, от растворов электролитов, для концентрирования фруктовых соков, кофе, белков из молочной сыворотки, изготовления яичного порошка.
То есть одним только опреснением воды дело не ограничивается. Ключевые области применения мембран и систем на их основе:
- очистка воды (37%) – бытовая и промышленная водоподготовка;
- переработка промышленных отходов и возврат ценных веществ в производственный цикл (17%);
- биотехнологии и медицина (9%) – получение чистой воды, сбор клеточных структур, концентрирование биологически активных веществ и препаратов, процедуры в области переливания крови и генной инженерии;
- пищевая промышленность (14%) – получение чистой воды (для производства пива, вина, ликероводочной продукции, бутилированной воды и т.п.), извлечение белков из молочной сыворотки и другие операции молочной промышленности и т.п.;
- химическая промышленность (11%) – разделения, очистка, изменение концентрации жидких смесей, выделение всевозможных летучих веществ;
- разделение газовых смесей (12%) – нефтегазодобывающая и нефтегазоперерабатывающая промышленности, обогащение кислородом воздуха и т.п.
Источник - https://diasel.ru/article/istoriya-vozniknoveniya-i-razvitiya-membrannoj-tehnologii/
Честно говоря, помимо пространных описаний МЕМБРАНЫ ЛЁБА у меня нет ни её фото, ни микроскопической и молекулярной структуры, ни даже опреснительного агрегата, в котором она установлена. В общем, поверьте на слово.
Сидни Лёб, он же Лоеб (1917 - 11 декабря 2008) - израильский и американский учёный, химик.
Родился в Канзас-Сити, штат Миссури. Получил степень бакалавра по химическому машиностроению в Университете штата Иллинойс, потом там же - степень магистра, а в в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе - докторскую степень.
В 1967 году переехал на свою историческую родину, в Израиль, поселился в городе Беер-Шева, где обучал израильских специалистов в области водоснабжения, а также работал в Университете имени Бен-Гуриона в Негеве.
Именно там он разработал и внедрил опреснительную систему, основанную на процессе обратного осмоса.
Полагаю, до возраста 91 года ему удалось дожить, употребляя не абы какую, а очень качественную пресную воду, добытую по его же технологии.
Шриниваса Сурираджан, он же Сурираян (1923 - 2022) - индийский и американский химик.
Родился в сельской местности штата Тамилнад. Он был одним из первых индийцев, получивших докторскую степень по химии. Благодаря своим научным достижениям юноша поступил в Йельский университет, где получил вторую докторскую степень - по химической инженерии.
Перейдя на инженерный факультет Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Сурираджан начал исследовательскую работу по УРАВНЕНИЮ АДСОРБЦИИ ГИББСА, которое позволяет оценить степень адсорбции на поверхности жидкости на основе данных о поверхностном натяжении. Это совпало по времени с работой Лёба, и они вместе занимались созданием коммерческих ультрафильтрационных мембран, что в итоге привело к получению патента.
За своё изобретение Сурираджан и Лёб были трижды номинированы на Нобелевскую премию, но так её и не получили.
Переехав в Канаду в 1961 году, Сурираджан начал 25-летнюю карьеру в качестве научного сотрудника в Национальном исследовательском совете. После выхода на пенсию он основал Институт исследований промышленных мембран в Оттавском университете, а потом и лабораторию исследований мембран в Национальном университете Сингапура.
P.S. Стоит отметить, что в СССР работы по опреснению воды методом обратного осмоса тоже велись где-то с середины прошлого века. Были даже сделаны открытия в этой области - в частности, некий учёный Ю.И. Дытнерский предложил новый метод разделения, получивший название "испарение через мембрану". С этого времени и можно вести отсчет развития мембранной технологии в нашей стране.
Но одно дело - заниматься темой опреснения там, где питьевой воды жизненно не хватает, и совсем другое - в стране, где её хоть залейся, девать некуда. Думаю, именно поэтому сегодня самые крупные опреснительные установки действуют где угодно, только не в России. Хотя у нас тоже немало мест, где они откровенно не помешали бы (вспомним недавнюю эпопею с обеспечением водой Крыма). Вот только если покупать готовое, то оно будет иностранным. А если пытаться опять развить своё, оно будет технологически отставшим - сами понимаете, почему.
Вы можете поддержать канал, перечислив любую доступную вам сумму на кошелёк ЮMoney 4100 1102 6253 35 (или на карту Райффайзенбанка 2200 3005 3005 2776). И поучаствовать в создании книги по материалам этих статей. Заранее всем спасибо!