Hvad omvendt osmose er, og hvordan det fungerer

Omvendt osmose eller RO er a filtrering metode, der bruges til at fjerne ioner og molekyler fra en opløsning ved at påføre tryk på opløsningen på den ene side af en semipermeabel eller selektiv membran. Store molekyler (opløst) kan ikke krydse membranen, så de forbliver på den ene side. Vand (opløsningsmiddel) kan krydse membranen. Resultatet er, at opløste molekyler bliver mere koncentrerede på den ene side af membranen, mens den modsatte side bliver mere fortyndet.

For at forstå omvendt osmose hjælper det først at forstå, hvordan masse transporteres via diffusion og regelmæssig osmose. Diffusion er Bevægelsen af molekyler fra et område med højere koncentration til et område med lavere koncentration. osmose er et specielt tilfælde af diffusion, hvor molekylerne er vand, og koncentrationsgradienten forekommer over en semipermeabel membran. Den semipermeable membran tillader passage af vand, men forestillinger (f.eks. Na⁺, Ca²⁺, Cl^-) eller større molekyler (f.eks. glukose, urinstof, bakterier). Diffusion og osmose er termodynamisk gunstig og vil fortsætte, indtil ligevægt er nået. Osmose kan nedsættes, stoppes eller endda vendes, hvis der påføres tilstrækkeligt tryk på membranen fra den 'koncentrerede' side af membranen.

Omvendt osmose opstår, når vandet bevæges hen over membranen mod koncentrationsgradienten, fra lavere koncentration til højere koncentration. For at illustrere, forestil dig en semipermeabel membran med frisk vand på den ene side og en koncentreret vandig opløsning på den anden side. Hvis normal osmose finder sted, vil det ferske vand krydse membranen for at fortynde den koncentrerede opløsning. Ved omvendt osmose udøves tryk på siden med den koncentrerede opløsning for at tvinge vandmolekylerne gennem membranen til ferskvandssiden.

Der er forskellige porestørrelser af membraner, der bruges til omvendt osmose. Mens en lille porestørrelse gør et bedre job med filtrering, tager det længere tid at flytte vand. Det er som at prøve at hælde vand gennem en sil (store huller eller porer) sammenlignet med at prøve at hælde det gennem et papirhåndklæde (mindre huller). Omvendt osmose adskiller sig imidlertid fra simpel membranfiltrering, fordi den involverer diffusion og påvirkes af strømningshastighed og tryk.

Omvendt osmose bruges ofte til kommerciel vandfiltrering. Det er også en af ​​de metoder, der anvendes til afsaltning af havvand. Omvendt osmose reducerer ikke kun salt, men kan også filtrere ud metaller, organiske kontaminanter og patogener. Undertiden bruges omvendt osmose til at rense væsker, hvor vand er en uønsket urenhed. F.eks. Kan omvendt osmose anvendes til at rense ethanol eller kornalkohol for at forøges det er beviset.

Omvendt osmose er ikke en ny rensningsteknik. De første eksempler på osmose gennem semipermeable membraner blev beskrevet af Jean-Antoine Nollet i 1748. Mens processen var kendt i laboratorier, blev den ikke brugt til afsaltning af havvand indtil 1950 på University of California i Los Angeles. Flere forskere raffinerede metoder til at anvende omvendt osmose til at rense vand, men processen var så langsom, at den ikke var praktisk i kommerciel skala. Nye polymerer muliggjorde produktion af mere effektive membraner. I begyndelsen af ​​det 21. århundrede blev afsaltningsanlæg i stand til at afsaltning af vand med en hastighed på 15 millioner gallon pr. Dag med omkring 15.000 planter i drift eller planlagt.