Często słyszysz o odwróconej osmozie, ale nie do końca wiesz na czym polega? Postaramy się wytłumaczyć najważniejsze kwestie w możliwie prosty sposób.

Czym jest osmoza (nie odwrócona)?

Osmoza, jest to dyfuzja rozpuszczalnika przez membranę półprzepuszczalną rozdzielającą dwa roztwory o różnym stężeniu. Jest to proces naturalnie zachodzący np. w komórkach organizmów żywych. Polega na tym, że woda z roztworu o niższym stężeniu (w której jest rozpuszczonych mniej substancji) spontanicznie przenika przez np. błonę komórkową do roztworu o wyższym stężeniu. W przeciwieństwie do zjawiska naczyń połączonych, przy rozdzieleniu roztworów półprzepuszczalną błoną równowagę osiąga się nie przy tym samym poziomie cieczy, a przy tym samym stężeniu. Podobne zjawisko można też odtworzyć, rozdzielając taką błoną dwa roztwory w naczyniu.

proces osmozy w naturze

Dzięki temu zjawisku np. warzywa po nasoleniu (robi się tak m.in. z bakłażanem) oddają wodę. Dzięki niemu również płukanie gardła roztworem soli pomaga pozbyć się znajdujących się tam bakterii – roztwór o większym stężeniu „wyciąga” wodę z komórek bakterii, powodując ich śmierć. Na poniższym rysunku pokazano co się dzieje z komórkami, kiedy w porównaniu do stężenia płynu wewnątrzkomórkowego, stężenie otaczającego je roztworu jest wyższe (roztwór hipertoniczny), równe (roztwór izotoniczny) lub niższe (roztwór hipotoniczny).

wpływ osmozy na komórki

Czym jest odwrócona osmoza?

Odwrócona osmoza zachodzi po przyłożeniu ciśnienia odwrotnego do naturalnego ciśnienia osmotycznego. Jeśli np. przy doświadczeniu z poprzedniego punktu zaczęlibyśmy tłoczyć bardziej stężony roztwór, zamiast je po prostu zostawić, to woda zaczęłaby przenikać przez błonę do roztworu o mniejszym stężeniu. Zastosowane ciśnienie musi być na tylko wysokie, żeby pokonać naturalne ciśnienie osmotyczne. Wzrasta ono wraz z różnicą w stężeniu roztworów. W praktyce przy uzdatnianiu wody metodą odwróconej osmozy oznacza to, że im większa zawartość substancji rozpuszczonych (TDS, częściowo związana z twardością wody), tym większe ciśnienie potrzebne jest do efektywnego zachodzenia procesu.

odwrócona osmoza schemat

Pory w membranie osmotycznej mają wielkość zbliżoną do cząsteczek wody. Wykorzystując ciśnienie z sieci wodociągowej (nieraz wspomagane dodatkową pompą), woda tłoczona jest przez membranę, przy czym część wody swobodnie przepływa obok błony i jest usuwana (odrzut, koncentrat), a tylko część przenika przez nią (permeat, woda czysta, woda osmotyczna). Dzięki temu membrana nie ulega zapchaniu i zapewnia usuwanie 99% zanieczyszczeń znajdujących się w wodzie.

membrana osmotyczna schemat działania

Historia – jak i kiedy zaczęto wykorzystywać to zjawisko

Zjawisko przenikania wody przez półprzepuszczalne membrany po raz pierwszy zostało zaobserwowane w roku 1748 przez Jeana Antoine Nolleta. Przez następne 200 lat osmoza była zjawiskiem obserwowanym tylko w laboratorium. Początki uzdatniania wody odwróconą osmozą to rok 1949, kiedy to Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles (UCLA) zaczął prowadzić doświadczenia w odsalaniu wody morskiej przy użyciu półprzepuszczalnych błon. W połowie roku 1950 naukowcom z UCLA i Uniwersytetu florydzkiego udało się wyprodukować wodę słodką z wody morskiej, jednakże strumień był zbyt mały, aby proces ten był opłacalny. Tak było do czasu odkrycia przez Loeba i Sourirajana techniki produkcji asymetrycznej membrany charakteryzującej się skutecznie cienką warstwą, wysoką porowatością i grubszą warstwą usztywniającą. Początkowo metoda ta była wykorzystywana przez wojsko jako metoda pozyskiwania wody pitnej dla żołnierzy w warunkach polowych. Z czasem membrany udoskonalono, a dzięki masowej produkcji obniżono ich ceny i tak trafiły do powszechnego użycia nie tylko do odsalania wody morskiej, ale też jako skuteczna metoda uzdatniania wody słodkiej.

Jakie zanieczyszczenia usuwa odwrócona osmoza?

Odwrócona osmoza jest w stanie usunąć nawet >99% rozpuszczonych soli (jonów), cząstek, koloidów, substancji organicznych, bakterii i patogenów z wody zasilającej (chociaż w celu usunięcia 100% bakterii i wirusów oprócz systemu RO należy stosować też sterylizację UV). Membrana RO odrzuca zanieczyszczenia na podstawie ich wielkości i ładunku elektrycznego. Wszelkie zanieczyszczenia o masie cząsteczkowej większej niż 200 powinny zostać usunięte przez prawidłowo działający system RO (dla porównania cząsteczka wody ma masę cząsteczkową 18). Podobnie, im większy ładunek jonowy zanieczyszczenia, tym większe prawdopodobieństwo, że nie będzie mogło przejść ono przez membranę RO. Dlatego też system RO nie usuwa niektórych gazów, takich jak CO2, ponieważ nie są one silnie zjonizowane (naładowane) w roztworze i mają bardzo niską masę cząsteczkową. Membrana osmotyczna nie usuwa też chloru, dlatego systemy RO muszą być wyposażone we wstępną filtrację węglową.

chłopiec pije wodę

Na co należy uważać, używając membran osmotycznych?

Przede wszystkim na trzy czynniki: utleniacze, wysuszenie i zamarznięcie. Membrana osmotyczna nie usuwa utleniaczy, takich jak chlor i jest bardzo podatna na uszkodzenia pod ich wpływem, dlatego systemy RO muszą być wyposażone we wstępną filtrację węglową. Należy pamiętać o regularnej wymianie wstępnego wkładu węglowego, szczególnie jeśli używasz systemu odwróconej osmozy do uzdatniania miejskiej wody z chlorem (sugerowany czas wymiany to czas, po którym węgiel aktywny zaczyna tracić zdolność usuwania zanieczyszczeń chemicznych).

Komplet wkładów do osmozy ro5

Drugi czynnik to wysuszenie – membrana nie powinna być nigdy sucha. Jeśli system ma być nieużywany przez czas dłuższy niż 1-2 tygodnie (jeśli w pomieszczeniu jest zimno, można ten czas wydłużyć do 2-4 tygodni), membranę należy zabezpieczyć przed wyschnięciem. W tym celu należy wyjąć ją z obudowy, szczelnie zamknąć w foliowym worku i włożyć do lodówki. Z oczywistych powodów nie wolno też wystawiać membrany, ani systemu bez membrany, na ujemne temperatury. Zamarzająca woda rozszerza się i powoduje nieodwracalne uszkodzenia.

Po czym poznać, że membrana RO działa prawidłowo?

W tym celu należy sprawdzić zmiany w podstawowych parametrach: zmiana prędkości przepływu, współczynnika odrzutu, albo odsalania (skuteczności filtracji).

 

Aby sprawdzić współczynnik odrzutu wody (a licząc odwrotnie – jej uzysku), należy wypiąć przewód z przyłącza odpływu i mierząc czas, pobrać wodę do dwóch naczyń z podziałką jednocześnie z przewodu wody czystej (permeatu) i z przewodu odrzutu do kanalizacji. Ilość wody pobrana w ciągu 1 minuty = prędkość przepływu w L/min. Następnie przy pomocy poniższego wzoru można obliczyć procentowy uzysk wody:

Odsalanie % =
Przewodność wody surowej – Przewodność permeatu/Przewodność wody surowej
× 100

Popularne systemy osmotyczne

Odwrócona osmoza RO5
340
Odwrócona osmoza RO5
  • Najpopularniejszy system w Polsce!
  • 5 stopniowy system filtracji
  • Membrana 75 gpd lub 100 gpd
  • Gwarancja Satysfakcji
Odwrócona osmoza RO7
619
Filtr wody osmoza RO7
  • Najlepsza konfiguracja w atrakcyjnej cenie!
  • 7 stopniowy system filtracji
  • Membrana 100 gpd
  • Gwarancja Satysfakcji
ODWRÓCONA OSMOZA RO7 Direct Flow
1 369
Filtr wody osmoza RO7 direct flow
  • Bez zbiornikowy!
  • 7 stopniowy system filtracji
  • Membrana 500 gpd
  • Gwarancja Satysfakcji

Polecane Posty

Jaki filtr do wody pitnej wybrać do domu?

Każdy z nas zdaje sobie sprawę z tego, że woda jest po prostu niezbędna do życia. Codziennie należy wypijać jej około 2 litry, jednak ważna jest nie tylko ilość spożywanych płynów, ale również ich jakość. Woda pochodząca zarówno z wodociągów, jak i ze studni, nie zawsze spełnia wszystkie wymagania...

Czytaj dalej