Осмос та зворотний осмос
Осмос та зворотний осмос
Процес зворотного осмосу як спосіб очищення води використовується з початку 60-х років. Спочатку він застосовувався для опріснення морської води. Сьогодні за принципом зворотного осмосу у світі виробляються сотні тисяч тонн питної води на добу.
Удосконалення технології уможливило застосування зворотноосмотичних систем у домашніх умовах. На сьогодні у світі вже встановлено тисячі таких систем. Вода, що отримується зворотним осмосом, має унікальний ступінь очищення. За своїми властивостями вона близька до талої води древніх льодовиків, яка визнається найбільш екологічно чистою та корисною для людини.
Явище осмосу є основою обміну речовин всіх живих організмів. Завдяки йому кожну живу клітину надходять поживні речовини і, навпаки, виводяться шлаки.
Явище осмосу спостерігається, коли два соляні розчини з різними концентраціями розділені напівпроникною мембраною.
Ця мембрана пропускає молекули та іони певного розміру, але є бар'єром для речовин з молекулами більшого розміру. Таким чином, молекули води здатні проникати через мембрану, а молекули розчинених у воді солей – ні.
Якщо по різні боки напівпроникної мембрани знаходяться солевмісні розчини з різною концентрацією, молекули води будуть переміщатися через мембрану із слабо концентрованого розчину більш концентрований, викликаючи в останньому підвищення рівня рідини. Через явища осмосу процес проникнення води через мембрану спостерігається навіть у тому випадку, коли обидва розчини перебувають під однаковим зовнішнім тиском.
Різниця у висоті рівнів двох розчинів різної концентрації пропорційна силі, під дією якої вода проходить через мембрану. Ця сила називається "осмотичним тиском".
У випадку, коли на розчин з більшою концентрацією впливає зовнішній тиск, що перевищує осмотичний, молекули води почнуть рухатися через напівпроникну мембрану у зворотному напрямку, тобто більш концентрованого розчину в менш концентрований.
Цей процес називається "зворотним осмосом". За цим принципом і працюють усі мембрани зворотного осмосу.
У процесі зворотного осмосу вода і розчинені у ній речовини поділяються на молекулярному рівні, у своїй з одного боку мембрани накопичується практично ідеально чиста вода, проте забруднення залишаються з іншого боку. Таким чином, зворотний осмос забезпечує набагато більший ступінь очищення, ніж більшість традиційних методів фільтрації, заснованих на фільтрації механічних частинок та адсорбції ряду речовин за допомогою активованого вугілля.
У системах зворотного осмосу побутового призначення тиск вхідної води на мембрану відповідає тиску води у трубопроводі. Якщо тиск зростає, потік води через мембрану також зростає.
Насправді, мембрана в повному обсязі затримує розчинені у питній воді речовини. Вони проникають через мембрану, але у мізерно малих кількостях. Тому очищена вода все-таки містить незначну кількість розчинених речовин. Важливо, що підвищення тиску на вході не призводить до зростання вмісту солей у воді після мембрани. Навпаки, більший тиск води не лише збільшує продуктивність мембрани, а й покращує якість очищення. Іншими словами, чим вищий тиск води на мембрані, тим більше чистої води кращої якості можна отримати.
У процесі очищення води концентрація солей з боку входу зростає, через що мембрана може засмічитися та перестати працювати. Для запобігання цьому вздовж мембрани створюється примусовий потік води, що змиває "розсіл" у дренаж.
Ефективність процесу зворотного осмосу щодо різних домішок та розчинених речовин залежить від низки факторів. Тиск, температура, рівень рН, матеріал, з якого виготовлена мембрана, та хімічний склад вхідної води, впливають на ефективність роботи систем зворотного осмосу.
Неорганічні речовини дуже добре відокремлюються зворотньоосмотичною мембраною. Залежно від типу застосовуваної мембрани (ацетатцелюлозна або тонкоплівкова композитна) ступінь очищення становить переважно неорганічних елементів 85%-98%.
Мембрана зворотного осмосу також видаляє з води та органічні речовини. Органічні речовини з молекулярною вагою понад 100-200 видаляються повністю; а з меншим – можуть проникати через мембрану у незначних кількостях. Великий розмір вірусів та бактерій практично виключає ймовірність їх проникнення через мембрану.
У той же час мембрана пропускає розчинені у воді кисень та інші гази, що визначають її смак. В результаті, на виході системи зворотного осмосу виходить свіжа, смачна, настільки чиста вода, що вона, строго кажучи, не вимагає навіть кип'ятіння.
