Осмос и обратный осмос
Осмос и обратный осмос
Процесс обратного осмоса как способ очищения воды используется с начала 60-х годов. Первоначально он применялся для опреснения морской воды. Сегодня по принципу обратного осмоса в мире производятся сотни тысяч тонн питьевой воды в сутки.
Усовершенствование технологии позволило применение возвратноосмотических систем в домашних условиях. На сегодняшний день в мире уже установлены тысячи таких систем. Вода, получаемая обратным осмосом, имеет уникальную степень очистки. По своим свойствам она близка к талой воде древних ледников, которая признается наиболее экологически чистой и полезной для человека.
Явление осмоса является основой для обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему каждую живую клеточку поступают питательные вещества и, напротив, выводятся шлаки.
Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной.
Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но является барьером для веществ с более крупными молекулами. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей – нет.
Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из-за явлений осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением.
Разница в высоте уровней двух растворов разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила называется "осмотическим давлением".
В случае, когда на раствор с большей концентрацией влияет превышающее осмотическое внешнее давление, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, т.е. более концентрированного раствора в менее концентрированный.
Этот процесс называется "обратным осмосом". По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса.
В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны скапливается практически идеально чистая вода, однако загрязнения остаются с другой стороны. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо большую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ посредством активированного угля.
В системах обратного осмоса бытового назначения давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. Если давление увеличивается, поток воды через мембрану также растет.
В самом деле, мембрана в полном объеме задерживает растворенные в воде вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к увеличению содержания солей в воде после мембраны. Напротив, большее давление воды увеличивает не только производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.
В процессе очистки воды концентрация солей со стороны входа растет, поэтому мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж.
Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов. Давление, температура, рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы систем обратного осмоса.
Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотической мембраной. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет преимущественно неорганических элементов 85%-98%.
Мембрана обратного осмоса удаляет также из воды и органические вещества. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим – могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и микробов практически исключает возможность их проникания через мембрану.
В то же время мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса выходит свежая, вкусная, столь чистая вода, что она, строго говоря, не требует даже кипячения.
