Обратный осмос или обратный осмос фильтрация метод, который используется для удаления ионов и молекул из раствора путем приложения давления к раствору на одной стороне полупроницаемой или селективной мембраны. Большие молекулы (растворенные вещества) не могут пересекать мембрану, поэтому они остаются на одной стороне. Вода (растворитель) может пересечь мембрану. В результате молекулы растворенного вещества становятся более концентрированными на одной стороне мембраны, тогда как противоположная сторона становится более разбавленной.
Как работает обратный осмос
Чтобы понять обратный осмос, сначала необходимо понять, как переносится масса посредством диффузии и регулярного осмоса. Диффузия Движение молекул из области выше концентрация в область более низкой концентрации. осмос это особый случай диффузии, при котором молекулы представляют собой воду, а градиент концентрации возникает через полупроницаемую мембрану. Полупроницаемая мембрана позволяет проходить воде, но понятия (например, Na+
, Ca2+Cl-) или более крупные молекулы (например, глюкоза, мочевина, бактерии). Диффузия и осмос являются термодинамически благоприятными и будут продолжаться, пока не будет достигнуто равновесие. Осмос может быть замедлен, остановлен или даже полностью изменен, если достаточное давление приложено к мембране с «концентрированной» стороны мембраны.Обратный осмос происходит, когда вода перемещается через мембрану против градиента концентрацииот более низкой концентрации к более высокой концентрации. Для иллюстрации представьте полупроницаемую мембрану со свежей водой с одной стороны и концентрированным водным раствором с другой стороны. Если происходит нормальный осмос, пресная вода пройдет через мембрану, чтобы разбавить концентрированный раствор. При обратном осмосе давление оказывается на стороне концентрированного раствора, чтобы вытолкнуть молекулы воды через мембрану на сторону пресной воды.
Существуют разные размеры пор мембран, используемых для обратного осмоса. В то время как небольшой размер пор лучше фильтрует, для перемещения воды требуется больше времени. Это похоже на попытку вылить воду через сито (большие отверстия или поры) по сравнению с попыткой вылить ее через бумажное полотенце (меньшие отверстия). Однако обратный осмос отличается от простой мембранной фильтрации, поскольку он включает диффузию и зависит от скорости потока и давления.
Использование обратного осмоса
Обратный осмос часто используется в коммерческой и жилой фильтрации воды. Это также один из методов опреснения морской воды. Обратный осмос не только уменьшает количество соли, но также может отфильтровывать металлы, органические загрязнители и патогенные микроорганизмы. Иногда обратный осмос используется для очистки жидкостей, в которых вода является нежелательной примесью. Например, обратный осмос может быть использован для очистки этанола или зернового спирта для увеличения его доказательство.
История обратного осмоса
Обратный осмос не является новой техникой очистки. Первые примеры осмоса через полупроницаемые мембраны были описаны Жаном-Антуаном Нолле в 1748 году. Хотя этот процесс был известен в лабораториях, он не использовался для опреснения морской воды до 1950 года в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Многочисленные исследователи усовершенствовали методы использования обратного осмоса для очистки воды, но процесс был настолько медленным, что он не был практичным в коммерческом масштабе. Новые полимеры позволили получить более эффективные мембраны. К началу 21-го века опреснительные установки стали способны опреснять воду со скоростью 15 миллионов галлонов в день, при этом около 15 000 установок эксплуатируются или планируются.