Kaj je povratna osmoza in kako deluje

Povratna osmoza ali RO je a filtracija metoda, ki se uporablja za odstranjevanje ionov in molekul iz raztopine z uporabo pritiska na raztopino na eni strani polprepustne ali selektivne membrane. Velike molekule (topljene) ne morejo prečkati membrane, zato ostanejo na eni strani. Voda (topilo) lahko prečka membrano. Rezultat tega je, da molekule topljene postanejo bolj koncentrirane na eni strani membrane, medtem ko nasprotna stran postane bolj redčena.

Da bi razumeli obratno osmozo, pomaga najprej razumeti, kako se masa prevaža s pomočjo difuzije in redne osmoze. Difuzija je gibanje molekul iz regije višje koncentracija na območje nižje koncentracije. Osmoza je poseben primer difuzije, pri kateri so molekule vode in koncentracijski gradient nastane čez polprepustno membrano. Polprepustna membrana omogoča prehod vode, vendar ne (npr. Na⁺, Ca²⁺, Cl^-) ali večje molekule (npr. glukoza, sečnina, bakterije). Difuzija in osmoza sta termodinamično ugodna in se bosta nadaljevala, dokler ne bo doseženo ravnovesje. Osmozo lahko upočasnimo, zaustavimo ali celo razveljavimo, če na membrano pritisnemo zadostni pritisk s 'koncentrirane' strani membrane.

Povratna osmoza se pojavi, ko se voda premika po membrani glede na koncentracijski gradient, od nižje koncentracije do višje koncentracije. Za ponazoritev si predstavljajte polprepustno membrano s sladko vodo na eni strani in koncentrirano vodno raztopino na drugi strani. Če pride do normalne osmoze, bo sladka voda prešla membrano, da bo razredčila koncentrirano raztopino. Pri obratni osmozi se s koncentrirano raztopino izvaja pritisk na stran, da se molekule vode skozi membrano potisnejo na stran s sladko vodo.

Obstajajo različne velikosti membran membran, ki se uporabljajo za reverzno osmozo. Medtem ko majhna pora poraja boljše delo filtracije, traja dlje časa premikanje vode. To je nekako tako, kot da bi poskusili naliti vodo skozi cedilo (velike luknje ali pore) v primerjavi s poskusom, da ga natočite skozi papirnato brisačo (manjše luknje). Vendar pa je obratna osmoza drugačna od preproste membranske filtracije, ker vključuje difuzijo in nanjo vplivata pretok in pritisk.

Povratna osmoza se pogosto uporablja pri filtraciji vode v komercialnih in stanovanjskih prostorih. To je tudi ena od metod, ki se uporabljajo za razsoljevanje morske vode. Povratna osmoza ne zmanjšuje le soli, ampak lahko tudi filtrira kovine, organske onesnaževalce in patogene. Včasih se reverzna osmoza uporablja za čiščenje tekočin, v katerih je voda nezaželena nečistoča. Na primer, obratno osmozo lahko uporabimo za čiščenje etanola ali zrnatega alkohola, da se poveča njen dokaz.

Povratna osmoza ni nova tehnika čiščenja. Prve primere osmoze skozi polprepustne membrane je leta 1748 opisal Jean-Antoine Nollet. Medtem ko je bil postopek znan v laboratorijih, so ga za razsoljevanje morske vode uporabljali šele leta 1950 na kalifornijski univerzi v Los Angelesu. Več raziskovalcev je izpopolnilo metode uporabe povratne osmoze za čiščenje vode, vendar je bil postopek tako počasen, da v komercialnem obsegu ni bil praktičen. Novi polimeri omogočajo izdelavo učinkovitejših membran. Na začetku 21. stoletja so naprave za razsoljevanje postale sposobne za razsoljevanje vode s hitrostjo 15 milijonov galonov na dan, približno 15.000 obratov pa je obratovalo ali načrtovalo.