Jak działa odwrócona osmoza
Odwrócona osmoza działa technicznie poprzez odwrócenie funkcji naturalnej osmozy środkami technicznymi.
Osmoza
Siły osmotyczne występują zawsze, gdy między dwiema cieczami o różnym stężeniu rozpuszczonych substancji znajduje się półprzepuszczalna membrana. Membrany półprzepuszczalne są przepuszczalne tylko w jednym kierunku.
Powstaje teraz ciśnienie między dwiema cieczami o różnych stężeniach. To ciśnienie wynika z faktu, że obie ciecze mają tendencję do wyrównania stężenia rozpuszczonych substancji.
W zależności od tego, która strona membrany jest przepuszczalna, albo ciecz będzie przepływać od strony o niższym stężeniu w celu rozcieńczenia wyższego stężenia - lub ciecz o wyższym stężeniu przejdzie na stronę o niższym stężeniu, aż do tego samego stężenia po obu stronach przeważa.
Wynikowe ciśnienie nazywa się ciśnieniem osmotycznym. Zależy to od gradientu stężeń - czyli od różnicy między dwoma stężeniami.
Podobne zjawisko można również zaobserwować w komórkach. Gdybyś miał wprowadzić wodę do krwiobiegu, nastąpiłaby hemoliza: płyn komórkowy w płytkach krwi ma znacznie wyższe stężenie rozpuszczonych jonów niż woda otaczająca. Tak więc woda nieustannie napływała, aby stworzyć równowagę stężeń. To by pękło płytki krwi.
Odwrócona osmoza
Odwrócona osmoza odwraca teraz ciśnienie osmotyczne za pomocą środków technicznych w przeciwnym kierunku. Zamiast tworzyć równowagę stężeń, jak w przypadku ciśnienia osmotycznego, stosuje się pompę do przykładania wyższego ciśnienia w przeciwnym kierunku.
W rezultacie gradient stężeń nie jest mniejszy, ale większy. Płyn z jednej strony jest niezawodnie oczyszczany ze wszystkich rozpuszczonych w nim substancji. Jednak czasami wymaga to bardzo wysokiego ciśnienia do 30 barów. Dlatego też proces jest bardzo energochłonny.
Z drugiej strony po drugiej stronie membrany powstaje silnie stężony roztwór zawierający wszystkie jony. Ten roztwór należy wyrzucić. Procesy odwróconej osmozy oznaczają również stosunkowo dużą ilość ścieków.
Właściwości wody osmozowej
Woda z osmozy jest prawie tak czysta jak woda destylowana. Jednak produkcja jest bardziej opłacalna niż w przypadku wody destylowanej. W przeciwieństwie do wody, która była kilkakrotnie destylowana, woda osmotyczna nie jest sterylna.
Jednak bardzo czystą wodę można wytwarzać w wieloetapowych procesach odwróconej osmozy. Nie zawiera żadnych rozpuszczonych jonów i soli, a zatem również wody dejonizowanej.
Woda z osmozy to miękka woda o zerowym stopniu twardości, ponieważ odwrócona osmoza usuwa wszystkie jony wapnia i magnezu.
Zastosowania odwróconej osmozy
Zasada odwróconej osmozy może być wykorzystywana do różnych celów.
Uzdatnianie wody
Jeśli chodzi o uzdatnianie i oczyszczanie wody, odwrócona osmoza to wysoce skuteczny proces czyszczenia, który niezawodnie usuwa wszystkie niepożądane substancje.
Nawet silnie zanieczyszczoną wodę można skutecznie oczyścić za pomocą odwróconej osmozy. W niektórych przypadkach konieczne są filtry wstępne, aby najpierw usunąć grubsze zanieczyszczenia. Czasami należy również zastosować środki przeciwporostowe, aby zapobiec krystalizacji rozpuszczalników na membranie.
W większości systemów zużycie energii na oczyszczenie jednego metra sześciennego wody mieści się w zakresie od około 4 do 9 kWh.
Systemy odwróconej osmozy są często oferowane jako centralne systemy uzdatniania wody pitnej w gospodarstwie domowym.
Odsalanie wody morskiej
Wodę morską można odsalać na drodze destylacji. Jednak proces ten jest złożony i energochłonny. Dzięki odwróconej osmozie odsalanie wody morskiej jest znacznie tańsze.
Wiele statków oceanicznych ma również wbudowane systemy odsalania wody morskiej, dzięki czemu nie muszą nosić ze sobą tak dużej ilości wody pitnej.
Oczyszczanie ścieków
Proces odwróconej osmozy można również zastosować do usunięcia ze ścieków niepożądanych substancji - po odpowiednim wstępnym przefiltrowaniu. To również odfiltrowuje substancje, które w innym przypadku byłyby trudne do usunięcia.
Jednak proces ten jest zbyt kosztowny, aby można go było stosować powszechnie w gospodarce ściekowej. Jednak może również niezawodnie usuwać szkodliwe zanieczyszczenia, takie jak pozostałości leków lub pozostałości pestycydów, a nawet hormony.
Odwrócona osmoza w celu zwiększenia koncentracji
Odwrócona osmoza może służyć nie tylko do eliminacji pewnych substancji, ale także odwrotnie, do koncentracji pewnych pożądanych substancji w cieczach.
Zasada ta jest stosowana np. Przy produkcji koncentratów soków owocowych. Służy również jako sposób na piwo bezalkoholowe.
Rzekome skutki zdrowotne wody z osmozy
Wiele osób uważa, że woda oczyszczona metodą odwróconej osmozy jest bardziej korzystna dla zdrowia niż konwencjonalna woda mineralizowana. Ale są co do tego wyraźne kontrowersje.
Ogólnie rzecz biorąc, woda dejonizowana z większym prawdopodobieństwem szkodzi zdrowiu, niż faktycznie przynosi korzyści wypłukując niezbędne minerały i elektrolity.
porady i wskazówki
Systemy odwróconej osmozy są drogie i pochłaniają dużo energii - i wytwarzają w tym procesie wodę, która może być nawet szkodliwa dla zdrowia, jeśli jest się nią stale. Zastanów się więc z wyprzedzeniem, czy rzeczywiście chcesz dokonać tej inwestycji.
