Fordított ozmózis vagy RO a szűrés módszer, amelyet ionok és molekulák eltávolításához oldatból nyomással gyakorolnak az oldatra egy félig áteresztő vagy szelektív membrán egyik oldalán. A nagy molekulák (oldott anyag) nem képesek átjutni a membránon, így az egyik oldalon maradnak. Víz (oldószer) átjuthat a membránon. Ennek eredményeként az oldott molekulák koncentráltabbak lesznek a membrán egyik oldalán, míg az ellenkező oldal hígulnak.
Hogyan működik a fordított ozmózis?
A fordított ozmózis megértése érdekében először megérti, hogy a tömeg hogyan jut el diffúzióval és szabályos ozmózissal. A diffúzió a mozgalom molekulák egy magasabb régióból koncentráció alacsonyabb koncentrációjú régióba. Ozmózis A diffúzió speciális esete, ahol a molekulák víz és a koncentráció-gradiens egy féligáteresztő membránon megy keresztül. A féligáteresztő membrán lehetővé teszi a víz átjutását, de a fogalmak (például Na+, Ca2+Cl-) vagy nagyobb molekulák (például glükóz, karbamid, baktériumok). A diffúzió és az ozmózis termodinamikailag kedvező, és az egyensúly eléréséig folytatódik. Az ozmózis lelassulhat, megállhat, vagy akár megfordulhat, ha a membránnak a membrán „koncentrált” oldaláról megfelelő nyomást gyakorolnak.
Fordított ozmózis akkor fordul elő, amikor a vizet átviszik a membránon a koncentráció-gradienshez viszonyítva, alacsonyabb koncentrációtól magasabb koncentrációig. A szemléltetés céljából képzeljünk el egy féligáteresztő membránt, amelynek egyik oldalán édesvíz, a másik oldalon koncentrált vizes oldat található. Normál ozmózis esetén az édesvíz áthalad a membránon, hogy meghígítsa a koncentrált oldatot. Fordított ozmózis esetén a koncentrált oldat oldalára nyomást gyakorolnak, hogy a vízmolekulákat a membránon keresztül az édesvízi oldalra kényszerítsék.
A fordított ozmózishoz különböző membránok pórusméretei vannak. Míg a kis pórusméret jobb szűrést eredményez, a víz mozgatása tovább tart. Olyan ez, mintha megpróbálnánk vizet önteni egy szűrőn (nagy lyukak vagy pórusok), összehasonlítva azzal, hogy megpróbáljuk önteni egy papír törülközőn (kisebb lyukak). A fordított ozmózis azonban különbözik az egyszerű membránszűréstől, mivel diffúzióval jár, és az áramlási sebesség és a nyomás befolyásolja.
A fordított ozmózis felhasználása
A fordított ozmózist gyakran használják a kereskedelmi és lakossági vízszűrésben. Ez a tengervíz sótalanításának egyik módszere. A fordított ozmózis nemcsak a sót csökkenti, hanem a fémeket, szerves szennyező anyagokat és kórokozókat kiszűrheti. Időnként fordított ozmózist alkalmaznak olyan folyadékok tisztítására, amelyekben a víz nemkívánatos szennyeződés. Például fordított ozmózissal tisztíthatjuk az etanolt vagy a gabona-alkoholt a növekedés érdekében annak bizonyítéka.
A fordított ozmózis története
A fordított ozmózis nem új tisztítási technika. A féligáteresztő membránokon keresztüli ozmózis első példáit Jean-Antoine Nollet írta le 1748-ban. Míg a folyamat laboratóriumokban ismert volt, 1950-ig a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetemen nem használták a tengervíz sótalanítására. Több kutató finomította a fordított ozmózis módszerét a víz tisztításához, ám a folyamat annyira lassú volt, hogy kereskedelmi szempontból nem volt praktikus. Az új polimerek lehetővé tették a hatékonyabb membránok előállítását. A 21. század elejére a sótalanító üzemek napi 15 millió gallon sebességű vízmegoldó képessé váltak, körülbelül 15 000 növény működve vagy tervezve.