یکی از قدیمی‌ترین اسناد ثبت‌شده در مورد ممبرین‌های نیمه‌تراوا مربوط به سال 1748 است، که در مورد مشاهده‌ی پدیده‌ی اسمز توسط Abbe Nollet می‌باشد. در سال 1850 افراد دیگری مانند Pfeffer و Traube پدیده‌ی اسمز را با استفاده از ممبرین‌های سرامیکی مورد مطالعه قرار دادند. به‌هرحال تاریخ فن‌آوری کنونی به 1940 برمی‌گردد، زمانی‌که دکتر Gerard Hassler از دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس (UCLA)، در سال 1948 بررسی خواص اسمز سلوفان(cellophane) را آغاز نمود. او پیشنهاد کرد که لایه‌ی نازکی از هوا در مجاورت دو ممبرین از جنس سلفون قرار گیرد. Hassler فرض کرد که با انجام عمل تبخیر بر روی سطح یک ممبرین، بخار آب با استفاده از پدیده‌ی اسمز از میان هوای موجود عبور کرده و بر روی سطح مقابل پدیده‌ی چگالش اتفاق می‌افتد. امروزه می‌دانیم که پدیده‌ی اسمز در انجام عمل تبخیر نقشی ندارد، اما شبیه‌ترین حالت به محلول و پدیده‌ی نفوذ جسم حل شده در ممبرین می‌باشد.  

شکل 1 رخدادهای مهم در تکامل فن‌آوری RO را بر روی خط زمان نشان می‌دهد. خطوط پررنگ در زیر توضیح داده شده‌اند.
در سال 1959، C.E.Reid و E.J.Breton از دانشگاه فلوریدا، قابلیت‌ عمل نمک‌زدایی را در لایه‌ی نازکی از استات سلولز اثبات کردند. آنها ممبرین‌های نیمه‌تراوای انتخابی را با روش سعی و خطا ارزیابی کردند، و بیش‌تر به لایه‌های نازک پلیمری حاوی گروه‌های هیدروفیلی (آب‌دوست) توجه نشان دادند. مواد آزمایش شده عبارت بودند از سلوفان، هیدروکلراید لاستیکی، پلی‌استایرن و استات سلولز. بسیاری از این مواد در فشارهای کمتر از 800 psi، جریان آب تصفیه‌شده تولید نکردند و مقدار دفع کلراید در آنها کمتر از 35٪ بود. به‌هرحال، استات سلولز  ( مخصوصاً DuPont 88 CA-43 ) مقدار دفع کلراید بیش از 96٪ نشان داد، حتی در فشارهای کمتر از 400 psi . حدود شدت جریان نفوذی، تقریباً از 2 گالن در فوت مربع – روز (gfd) برای یک لایه‌ی نازک از استات سلولز با ضخامت 22 میکرون، تا بیش از 14 gfd برای لایه‌ای با ضخامت 3.7 میکرون، در فشار 600psi  و با محلول سدیم کلراید 0.1 M، مورد آزمایش قرار گرفت. Reid و Breton نتیجه گرفتند که استات سلولز دارای خاصیت نیمه‌تراوایی لازم جهت کاربردهای عملی می‌باشد، اما باید شدت نفوذ و دوام آن‌ها برای موارد تجاری اصلاح شود.
یک دهه پس از تلاش دکتر Hassler، Sidney Loeb و Srinivasa Sourirajan از UCLA در مورد پدیده‌ی اسمز و اسمز معکوس شروع به تحقیقاتی متفاوت با آنچه که دکتر Hassler انجام داده بود، کردند. رویکرد آنها عبارت بود از تحت فشار قرار دادن یک محلول، مستقیماً بر روی لایه‌ای نازک و صاف از پلاستیک. عمل آنها باعث تکامل اولین ممبرین استات سلولز نامتقارن در سال 1960 گردید.


A. 1948- تحقیقات Hassler بر روی خواص اسمزی ممبرین سلوفان در UCLA
B. 1955- اولین استفاده‌ی گزارش شده از عبارت "اسمز معکوس"
C. 1955- Reid مطالعه در مورد غشاء‌های جداکننده‌ی مواد معدنی را در دانشگاه فلوریدا آغاز نمود
D. 1959- Breton و Reid ظرفیت نمک‌زدایی لایه‌ی نازکی از استات سلولز را نشان دادند
E. 1960-  Loebو Sourirajan ممبرین استات سلولز نامتقارن را در UCLA تکمیل نمودند
F. 1963- اولین مدول مارپیچی (spiral wound) عملی توسط General Atomics تکمیل گردید
G. 1965- ساخت اولین تاسیسات تجاری RO برای آب لب‌شور در Coalinga , CA
H. 1965- توضیح مدل انتقال از طریق نفوذ در محلول توسط Lonsdale , et. al
I. 1967- اولین مدول فیبر تو خالی (hollow fiber) با موفقیت به‌طور تجاری توسط DuPont تکمیل گردید
J. 1968-  اولین مدول مارپیچی چند لایه‌ای توسط Fluid System تکمیل شد
K. 1971- Richter–Hoehn از DuPont ممبرین پلی‌آمید آروماتیک را به ثبت رسانید
L. 1972- Cadotte غشای کامپوزیتی دو رویه را تکمیل نمود
M. 1974- اولین تاسیسات تجاری RO برای آب دریا در Bermuda
N. 1994- TriSep اولین ممبرین با قابلیت رسوب‌گذاری کم را معرفی نمود
O. 1995- Hydranautics اولین ممبرین پلی‌آمیدی با مصرف کم انرژی را معرفی نمود
P. 2002- سیستم‌های ممبرینی Koch، اولین مدول “MegaMagnum” با قطر 18 اینچ را معرفی نمود
Q. ممبرین نانوکامپوزیت با لایه‌ی نازک در UCLA تکمیل شد

به‌علت اصلاحات قابل توجهی در مقدار شدت نفوذ، از این ممبرین برای ساخت RO با قابلیت‌های تجاری استفاده شد، زیرا شدت نفوذ در آن ده برابر شدت نفوذ در ممبرین‌های با مواد شناخته شده تا آن زمان بود (مانند ممبرین‌های Reid و Breton ). این ممبرین‌ها در ابتدا به‌طور دستی به‌شکل ورقه‌هایی صاف قالب‌ریزی می‌شدند. در ادامه‌ی تکامل در این زمینه‌، ممبرین‌ها را به‌شکل لوله‌ای (tubular) قالب‌ریزی کردند. شکل 2 طرحی از لوازم قالب‌گیری لوله‌ای استفاده شده توسط Loebو Sourirajan می‌باشد. شکل 3 چاه درپوش‌دار با کف غوطه‌ور را که Leob و دانشجویان از آن استفاده می‌کردند، نشان می‌دهد، این چاه هنوز در                            Boelter Hall UCLA قرار دارد.
به‌دنبال Loeb و Sourirajan، محققان از سال 1960 تا حوالی 1970 پیشرفت سریعی در راه تکامل ممبرین‌های بادوام RO تجاری داشتند. Harry Lonsdale، U.Merten و Robert Riley مدل " محلول – نفوذ " در مورد انتقال جرم در ممبرین RO را تنظیم کردند. اگرچه بیشتر ممبرین‌ها در آن زمان از جنس استات سلولز بودند، اما این مدل توانست داده‌های تجربی بسیار خوبی را ارائه دهد، حتی در مورد ممبرین‌های پلی‌آمیدی کنونی نیز بدین‌گونه است.


شکل 3 مخزن درپوش‌دار با کف غوطه‌ور واقع در Boelter Hall که توسط Loeb و Sourirajan برای قالب‌گیری ممبرین‌های استات سلولزی لوله‌ای در UCLA مورد استفاده قرار گرفت، همان‌طوری‌که در سال 2008 دیده شد.


درک مکانیزم انتقال برای تکامل ممبرین‌هایی که عملکرد اصلاح‌شده‌ای از خود نشان می‌دادند ( از نظر شدت نفوذ و مقدار دفع )، اهمیت داشت.
در سال 1971، E.I.Du Pont De Nemours & Company Inc. (DuPont) یک پلی‌آمید آروماتیک خطی متصل به گروه‌های اسید سولفونیک را ثبت اختراع نمودند و نام تجاری آن ‌را ممبرین PermasepTM B-9 , B-10  گذاشتند. (Permasep علامت تجاری ثبت‌شده‌ی شرکت                        DuPont Company , Inc. Wilmington , DE می‌باشد ). این ممبرین‌ها نسبت به ممبرین‌های استات سلولز دارای شدت نفوذ آب زیادتری در فشارهای عملیاتی کمی پایین‌تر بودند. این ممبرین‌ها به‌گونه‌ای منحصربه‌فرد قالب‌گیری شدند تا نسبت به انواع ورقه‌ای یا لوله‌ای دارای فیبرهای توخالی ظریف‌تری باشند.
تا سال 1972 که John Cadotte در North Star Research اولین ممبرین پلی‌آمید کامپوزیتی دو رویه را تهیه نمود، ممبرین‌های استات سلولز و پلی‌آمید آروماتیک خطی به‌عنوان استاندارد صنعتی مورد استفاده قرار می‌گرفتند. این ممبرین جدید در فشار عملیاتی پایین‌تر نسبت به ممبرین‌های استات سلولزی و پلی‌آمید آروماتیک خطی آن‌زمان، دارای عملکرد و مقدار دفع مواد حل‌شده‌ی بیشتری بود. پس از آن، Cadotte براساس واکنش فنیلن دایمان و کلراید تریمزول، ممبرین کامپوزیتی کاملاً دو رویه‌ی آروماتیکی را تکمیل نمود. این ممبرین تبدیل به استاندارد صنعتی جدید شد و امروزه نام آن FT30 است، و مبنایی برای اکثر ممبرین‌های Dow Water و Process Solutions’ FilmTecTM می‌باشد ( مانند BW30 که به‌معنی ممبرین FT30 برای آب لب‌شور است (Brackish Water) و TW30 که به‌معنی ممبرین FT30 برای آب شهری است          (Tap Water) و غیره ) و در مورد بسیاری از ممبرین‌های تجاری موجود از تولیدکنندگان دیگر نیز چنین می‌باشد. (FilmTec نام تجاری تولیدات شرکت Dow Chemical واقع در Midland, Michigan می‌باشد ).

دیگر مراحل تکمیلی قابل توجه در فن‌آوری غشایی به‌شرح زیر می‌باشد :
• 1963- اولین مدول کاربردی از نوع بافت مارپیچی در Gulf General Atomics تکمیل شد. ( بعدها به Fluid Systems® تغییر نام داد و اکنون متعلق به Koch Membrane Systems , Wilmington , MA. می‌باشد ). افزایش تراکم بسته‌بندی در مورد غشاءها در یک مدول باعث کاهش اندازه‌ی سیستم RO شد.
• 1965- اولین RO تجاری برای آب لب‌شور (BWRO) در ساختمان Raintree واقع در Coalinga , California وارد خط بهره‌برداری شد. ممبرین‌های استات سلولز لوله‌ای در UCLA تکمیل و آماده شدند و در تاسیسات مورد استفاده قرار گرفتند. علاوه بر این، سخت‌افزار سیستم در UCLA ساخته شد و به‌تدریج به محل تاسیسات برده شد.
• 1967- اولین مدول تجاری باا استفاده از ممبرین فیبر توخالی توسط DuPont تکمیل شد. نوع ترکیب‌بندی این مدول به‌گونه‌ای بود که تراکم بسته‌بندی در مدول‌های ممبرینی آن زیاد شده بود.
• 1968- اولین مدول غشایی دارای بافت مارپیچی چند لایه، توسط Don Bary و سایرین از    Gulf General Atomics در دسامبر 1968، تحت امتیاز  US با شماره‌ی 3,417,870 با نام “Reverse Osmosis Purification” تکمیل شد. ترکیب مارپیچی چند لایه از طریق حداقل کردن افت فشار ایجاد شده به‌وسیله‌ی جریان آب تصفیه شده، که به‌طور مارپیچی به‌سمت لوله‌ی جمع‌آوری مرکزی هدایت می‌شود، باعث بهبود خواص مربوط به شدت جریان در مدول RO می‌گردد.
• 1978- ممبرین FT-30 برای شرکت FilmTec به‌ثبت رسید و تحت مالکیت این شرکت قرار گرفت ( اکنون متعلق به شرکت Dow Chemical در Midland , MI می‌باشد ).


برچسپ: