Hur omvänd osmos fungerar

Omvänd osmos eller RO är en filtreringsmetod som används för att ta bort joner och molekyler från en lösning genom att applicera tryck på lösningen på ena sidan av ett semipermeabelt eller selektivt membran. Stora molekyler (lösta ämnen) kan inte korsa membranet, så de förblir på en sida. Vatten (lösningsmedel) kan korsa membranet. Resultatet är att lösta molekyler blir mer koncentrerade på en sida av membranet, medan den motsatta sidan blir mer utspädd.

Hur omvänd osmos fungerar

För att förstå omvänd osmos hjälper det först att förstå hur massa transporteras via diffusion och regelbunden osmos. Diffusion är rörelsen av molekyler från en region med högre koncentration till en region med lägre koncentration. Osmos är ett speciellt fall av diffusion där molekylerna är vatten och koncentrationsgradienten inträffar över ett semipermeabelt membran. Det semipermeabla membranet tillåter passage av vatten, men föreställningar (t.ex. Na⁺, Ca²⁺, cl^-) eller större molekyler (t.ex. glukos, urea, bakterier). Diffusion och osmos är termodynamiskt gynnsamma och kommer att fortsätta tills jämvikt har uppnåtts. Osmos kan bromsas, stoppas eller till och med vändas om tillräckligt tryck appliceras på membranet från membranens "koncentrerade" sida.

Omvänd osmos uppstår när vattnet förflyttas över membranet mot koncentrationsgradienten, från lägre koncentration till högre koncentration. För att illustrera, föreställ dig ett semipermeabelt membran med färskt vatten på ena sidan och en koncentrerad vattenlösning på andra sidan. Om normal osmos äger rum kommer det färska vattnet att korsa membranet för att späda den koncentrerade lösningen. Vid omvänd osmos utövas tryck på sidan med den koncentrerade lösningen för att tvinga vattenmolekylerna genom membranet till sötvattensidan.

Det finns olika porstorlekar av membran som används för omvänd osmos. Medan en liten porstorlek gör ett bättre jobb med filtrering tar det längre tid att flytta vatten. Det är som att försöka hälla vatten genom en sil (stora hål eller porer) jämfört med att försöka hälla det genom en pappershandduk (mindre hål). Omvänd osmos skiljer sig dock från enkel membranfiltrering eftersom den involverar diffusion och påverkas av flödeshastighet och tryck.

Användning av omvänd osmos

Omvänd osmos används ofta vid kommersiell filtrering av vatten och bostäder. Det är också en av de metoder som används för att avsaltning av havsvatten. Omvänd osmos minskar inte bara salt utan kan också filtrera bort metaller, organiska föroreningar och patogener. Ibland används omvänd osmos för att rena vätskor där vatten är en oönskad förorening. Till exempel kan omvänd osmos användas för att rena etanol eller kornalkohol för att öka dess bevis.

Historia om omvänd osmos

Omvänd osmos är inte en ny reningsteknik. De första exemplen på osmos genom semipermeabla membran beskrevs av Jean-Antoine Nollet 1748. Medan processen var känd i laboratorier användes den inte för avsaltning av havsvatten förrän 1950 vid University of California i Los Angeles. Flera forskare förfinade metoder för att använda omvänd osmos för att rena vatten, men processen var så långsam att den inte var praktisk i kommersiell skala. Nya polymerer möjliggjorde produktion av mer effektiva membran. I början av 2000-talet blev avsaltningsanläggningar avsedda att avsaltning av vatten med en hastighet av 15 miljoner liter per dag, med cirka 15 000 anläggningar i drift eller planerade.