Μέγεθος πόρων μεμβράνης αντίστροφης ώσμωσης: τι σημαίνουν τα 0,0001 μm (και τι δεν σημαίνουν)

Στη σελίδα προϊόντος της μεμβράνης σταδίου 2 του Hydrion RO600, το μέγεθος πόρων αναφέρεται ως 0,0001 μm. Τα περισσότερα φυσίγγια ιζημάτων, συμπεριλαμβανομένου του φυσιγγίου σταδίου 1 στο ίδιο σύστημα, έχουν ονομαστική τιμή σε ακέραια μικρόμετρα, όπως 1 μm ή 5 μm, επομένως η μετατόπιση κατά τέσσερις δεκαδικές θέσεις είναι αυτή που κάνει δύσκολο να φανταστεί κανείς τον αριθμό της μεμβράνης. Βοηθά να τοποθετήσουμε τα 0,0001 μm σε μια κλίμακα δίπλα σε πράγματα για τα οποία έχεις ήδη μια αίσθηση του μεγέθους τους και, στη συνέχεια, να είμαστε ειλικρινείς για το τι ακριβώς περιγράφει αυτός ο αριθμός: το ενεργό στρώμα μιας μεμβράνης αντίστροφης ώσμωσης περιγράφεται γενικά ως ουσιαστικά συμπαγές και όχι γεμάτο με μετρήσιμες οπές, επομένως το «μέγεθος πόρων» εδώ είναι μια συγκριτική ονομαστική τιμή και όχι ένα μετρημένο κενό που εντόπισε κάποιος με χάρακα.

• Ανθρώπινη τρίχα: περίπου 20 έως 200 μm σε διάμετρο, κάτι που μπορείς να δεις και να αισθανθείς ανάμεσα στα δάχτυλά σου.
• Βακτήριο: περίπου 1 έως 10 μm σε μήκος, ήδη πολύ μικρό για να το δεις χωρίς μικροσκόπιο.
• Ιός: περίπου 0,02 έως 0,3 μm σε διάμετρο, ακόμη μικρότερος από τα περισσότερα βακτήρια.
• Ονομαστική τιμή μεμβράνης σταδίου 2: 0,0001 μm, μικρότερη ακόμη και από το εύρος μεγέθους των ιών, και η κλίμακα στην οποία περιγράφεται ότι λειτουργεί το στρώμα απόρριψης της μεμβράνης.

Τι περιγράφει στην πραγματικότητα το «0,0001 μm» σε ένα φύλλο προδιαγραφών

Ο αριθμός εμφανίζεται στον πίνακα προδιαγραφών της μεμβράνης σταδίου 2 του Hydrion RO600, στην κατηγορία «μέγεθος πόρων». Τα γειτονικά φυσίγγια της ίδιας κατηγορίας, συμπεριλαμβανομένων των συνηθισμένων φίλτρων ιζημάτων και άνθρακα, έχουν συνήθως ονομαστική τιμή 1 μm ή 5 μm, κάτι που είναι ήδη αρκετά μικρό για να συγκρατεί κόκκους και θολότητα, αλλά απέχει πολύ από τον αριθμό της συγκεκριμένης μεμβράνης. Αυτή η διαφορά είναι ο λόγος που ο αριθμός προκαλεί σύγχυση σε όσους έχουν συνηθίσει να διαβάζουν προδιαγραφές φίλτρων σε ακέραια μικρόμετρα: δεν πρόκειται απλώς για μια ελαφρώς λεπτότερη εκδοχή της ίδιας ονομαστικής τιμής, αλλά για αρκετές τάξεις μεγέθους μικρότερη. Το υπόλοιπο άρθρο τοποθετεί αυτόν τον αριθμό σε μια κλίμακα που ο αναγνώστης ήδη αναγνωρίζει και, στη συνέχεια, εξηγεί με ειλικρίνεια τι κάνει μια μεμβράνη αντίστροφης ώσμωσης σε αυτή την κλίμακα, καθώς και τι αποδεικνύει και τι δεν αποδεικνύει η ονομαστική τιμή για το νερό που παράγει.

Τοποθετώντας τα 0,0001 μm σε μια κλίμακα μεγεθών

Από μια τρίχα, σε έναν ιό και στην ονομαστική τιμή της μεμβράνης

Μια ανθρώπινη τρίχα έχει περίπου 20 έως 200 μm σε διάμετρο (πηγή: Μικρόμετρο – Wikipedia), γι' αυτό και είναι ένα από τα λίγα πράγματα σε αυτή τη λίστα το μέγεθος των οποίων μπορείς να εκτιμήσεις με τα ίδια σου τα μάτια. Ένα τυπικό βακτήριο έχει περίπου 1 έως 10 μm σε μήκος (πηγή: Μικρόμετρο – Wikipedia), δηλαδή είναι ήδη πολύ μικρό για να είναι χρήσιμη η γυμνή όραση. Πολλοί σφαιρικοί ιοί είναι ακόμη μικρότεροι, με διάμετρο περίπου 0,02 έως 0,3 μm (πηγή: Ιός – Wikipedia). Κάθε βήμα προς τα κάτω σε αυτή την κλίμακα αντιστοιχεί περίπου σε μία τάξη μεγέθους, και τα αναφερόμενα 0,0001 μm της μεμβράνης βρίσκονται κάτω από το εύρος μεγέθους των ιών, στην κλίμακα στην οποία περιγράφεται ότι λειτουργεί το στρώμα απόρριψής της. Αυτή η θέση στην κλίμακα είναι ο λόγος που επιλέγεται η αντίστροφη ώσμωση όταν ένα φυσίγγιο ιζημάτων από μόνο του δεν αρκεί: η ονομαστική τιμή περιγράφει ένα διαφορετικό είδος φραγμού και όχι απλώς μια αυστηρότερη εκδοχή του ίδιου.

Γιατί οι μεμβράνες RO δεν είναι στην πραγματικότητα κόσκινα με οπές

Το μοντέλο διάλυσης-διάχυσης, με απλά λόγια

Οι βαθμίδες διήθησης μεμβρανών συγκρίνονται συνήθως με βάση κατά προσέγγιση μεγέθη: πόρους γενικών μεμβρανών με εύρος περίπου 0,1 έως 5.000 νανόμετρα, μικροδιήθηση περίπου 50 νανόμετρα και άνω, υπερδιήθηση περίπου 3 νανόμετρα και άνω και νανοδιήθηση περίπου 1 νανόμετρο και άνω, ενώ η αντίστροφη ώσμωση απορρίπτει σωματίδια μεγαλύτερα από περίπου 0,2 νανόμετρα, ή περίπου 0,0002 μm, δηλαδή στην ίδια κλίμακα με την ονομαστική τιμή των 0,0001 μm της ίδιας της μεμβράνης (πηγή: Αντίστροφη ώσμωση – Wikipedia). Αυτοί οι αριθμοί είναι χρήσιμοι για τη σύγκριση των κατηγοριών, αλλά μια μεμβράνη αντίστροφης ώσμωσης περιγράφεται συνήθως διαφορετικά από τα στάδια που βρίσκονται πιο πάνω σε αυτή τη λίστα: το ενεργό στρώμα της θεωρείται γενικά μη πορώδες και απορρίπτει διαλυμένες ουσίες μέσω της διαλυτότητας και της διάχυσης, όχι μέσω ξεχωριστών οπών από τις οποίες ένα σωματίδιο είτε χωρά είτε δεν χωρά (πηγή: Αντίστροφη ώσμωση – Wikipedia). Σύμφωνα με το αποδεκτό μοντέλο, τα μόρια του νερού διαλύονται στη μία πλευρά του πυκνού πολυμερικού στρώματος και διαχέονται μέσα από αυτό προς την άλλη πλευρά, όπως ένα αέριο μπορεί να περάσει μέσα από ένα φύλλο καουτσούκ χωρίς να υπάρχει ορατή οπή σε αυτό, αντί να ρέουν μέσα από ανοιχτά κανάλια, όπως κινείται το νερό μέσα από ένα φίλτρο καφέ. Με αυτή την ερμηνεία, τα «0,0001 μm» είναι μια χρήσιμη ονομαστική τιμή απόρριψης για τη σύγκριση των βαθμίδων φίλτρου μεταξύ τους και όχι μια οπή που μετρήθηκε και καταμετρήθηκε με μικροσκόπιο.

Τι αποδεικνύει και τι δεν αποδεικνύει η ονομαστική τιμή

Η σελίδα προϊόντος της μεμβράνης σταδίου 2 αναφέρει ότι μειώνει τα διαλυμένα στερεά, τα βαρέα μέταλλα, το φθόριο και τα PFAS, καθώς και ότι απορρίπτει το νερό που δεν περνά από τη μεμβράνη στην αποχέτευση με αναλογία 2:1, ενώ παράγει έως περίπου 600 γαλόνια, δηλαδή περίπου 2.270 λίτρα, φιλτραρισμένου νερού την ημέρα. Αυτά είναι τα στοιχεία που δηλώνει ο κατασκευαστής για το συγκεκριμένο προϊόν και όχι αποτελέσματα ανεξάρτητου εργαστηριακού ελέγχου· ο ειλικρινής τρόπος να διαβάσεις ένα τέτοιο φύλλο προδιαγραφών είναι να προσέξεις αυτή τη διάκριση, αντί να υποθέσεις ότι ένας αριθμός συνεπάγεται πιστοποίηση την οποία η σελίδα στην πραγματικότητα δεν αναφέρει. Επειδή η απόρριψη στην αντίστροφη ώσμωση εξαρτάται από περισσότερα πράγματα πέρα από το μέγεθος, μεταξύ των οποίων το πόσο διαλυτή είναι μια διαλυμένη ουσία και πόσο εύκολα διαχέεται μέσα από τη μεμβράνη, ο ίδιος μηχανισμός που συγκρατεί τους ρύπους συγκρατεί και τα περισσότερα διαλυμένα ανόργανα άλατα. Αυτός είναι ένας από τους λόγους που η σειρά RO600 συνδυάζει αυτή τη μεμβράνη με ένα στάδιο εμπλουτισμού με ανόργανα άλατα στη συνέχεια, αντί να αφήνει το νερό εντελώς χωρίς διαλυμένες ουσίες· αξίζει να διαβάσεις ξεχωριστά το άρθρο για το πόσο διεξοδικά η αντίστροφη ώσμωση αφαιρεί τα ανόργανα άλατα και για τον λόγο ύπαρξης της επαναμεταλλικοποίησης, αν αυτός ο συμβιβασμός σε αφορά.

Πώς συνδυάζεται η μεμβράνη με τα προηγούμενα στάδια

Το πιο χονδρό φυσίγγιο ιζημάτων και άνθρακα του σταδίου 1 συγκρατεί πρώτα τα μηχανικά σωματίδια και τη γεύση του χλωρίου, ώστε η πολύ λεπτότερη μεμβράνη σταδίου 2 να μην αποτελεί την πρώτη γραμμή άμυνας του συστήματος απέναντι σε όσα ήδη συγκρατεί ένα βασικό φυσίγγιο· είναι το στάδιο που αναλαμβάνει όταν το νερό είναι ήδη σχετικά καθαρό. Το γεγονός ότι η μεμβράνη λειτουργεί σε αυτή την κλίμακα σημαίνει επίσης ότι μέρος του νερού που εισέρχεται σε αυτήν εκτρέπεται στην αποχέτευση αντί να καταλήξει στη βρύση, κάτι που αποτελεί τον πρακτικό συμβιβασμό πίσω από την αναφερόμενη αναλογία 2:1 του RO600 μεταξύ καθαρισμένου νερού και νερού που απορρίπτεται στην αποχέτευση. Το άρθρο Τι κάνει στην πράξη κάθε στάδιο σε ένα σύστημα αντίστροφης ώσμωσης 3, 5 ή 7 σταδίων καλύπτει αυτή την πλήρη ακολουθία με περισσότερες λεπτομέρειες απ' όσες χωρούν εδώ, ενώ η πλήρης εξήγηση της διαδικασίας της αντίστροφης ώσμωσης, από την αρχή έως το τέλος είναι το καλύτερο σημείο εκκίνησης αν θέλεις να μάθεις όλη τη διαδικασία και όχι μόνο γι' αυτόν τον αριθμό.

Πότε έχει σημασία ο αριθμός για την αντικατάσταση της μεμβράνης

Τίποτα από αυτά δεν αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο συντηρείς τη μεμβράνη καθημερινά, εξηγεί όμως γιατί η σελίδα προϊόντος συνδέει το διάστημα αντικατάστασής της με την απόδοσή της και όχι μόνο με μια σταθερή ημερομηνία. Η σελίδα προϊόντος της Hydrion αναφέρει ότι η αντικατάσταση γίνεται περίπου κάθε 24 μήνες ή μετά από περίπου 6.800 έως 7.600 λίτρα, νωρίτερα αν η ένδειξη TDS στην οθόνη ανέβει αρκετά πάνω από το συνηθισμένο επίπεδό της ή αν η ένδειξη RO γίνει κόκκινη. Η αύξηση της τιμής TDS μετά από μήνες σταθερών ενδείξεων είναι το πρακτικό σημάδι ότι η απόδοση απόρριψης της μεμβράνης μειώνεται, παρόλο που δεν θα δεις ποτέ να αλλάζει η ίδια η τιμή των 0,0001 μm· το άρθρο για το τι μετρά στην πραγματικότητα η ένδειξη TDS στην οθόνη εξηγεί γιατί αξίζει να παρακολουθείς αυτόν τον αριθμό και όχι την προδιαγραφή μεγέθους πόρων ανάμεσα στις αντικαταστάσεις. Για το πλήρες πρόγραμμα και των τριών φίλτρων RO600 μαζί, το άρθρο με το πλήρες χρονοδιάγραμμα αντικατάστασης για τα στάδια PPC, μεμβράνης και TC παρουσιάζει αναλυτικά κάθε στάδιο. Αν η δική σου μεμβράνη πλησιάζει σε αυτό το σημείο, στη σελίδα προϊόντος της μεμβράνης σταδίου 2 αναφέρονται η συμβατότητα και το διάστημα αντικατάστασης, δίπλα στο πλήρες σύστημα Hydrion Purity RO600 στο οποίο ανήκει.