Обратным осмосом обычно называют процесс, при котором происходит деминерализация или деионизация воды путем проталкивания ее под давлением через полупроницаемую обратноосмотическую мембрану.

Чтобы узнать цель и процесс обратного осмоса, сначала следует понять процесс естественного осмоса.

Осмос - это природное явление и один из самых важных процессов в природе. Это процесс, при котором жидкость из более слабого солевого раствора будет иметь тенденцию мигрировать к раствору с большей концентрацией солей. Пример естественного осмоса - когда корни растений впитывают воду из почвы и почки поглощают воду из нашей крови.

Вода из раствора с меньшей концентрацией будет иметь естественную тенденцию мигрировать к раствору с большей концентрацией. Например, если у вас был контейнер, полный воды с низкой концентрацией солей и другой контейнер, полный воды с высокой концентрацией солей и они были разделены полупроницаемой мембраной, то вода с меньшей концентрацией соли начнет мигрировать в сторону контейнера с водой с высокой концентрацией соли.

Полупроницаемые мембраны-это многослойные пленочные листы, через которые могут пройти только определенные атомы или молекулы (например, молекулы воды). Простой пример - сетка на окне. Она позволяет воздуху беспрепятственно проходить через ячейки, но насекомые или что-либо, крупнее размера ячейки, остается с внешней стороны сетки. Другой пример-гортекс (материал для одежды и обуви), который содержит очень тонкую полиэтиленовую пленку, в которой миллиарды мелких пор сжаты до определенного размера. Поры достаточно велики, чтобы позволить водяному пару беспрепятственно проходить через материал, но достаточно маленькие, чтобы предотвратить прохождение жидкости.

Обратный осмос - это процесс осмоса в обратном направлении. В то время, как естественный осмос происходит без потребления энергии, для организации процесса обратного осмоса нужно подать энергию (приложить давление) к более насыщенному раствору. Обратноосмотическая мембрана - это полупроницаемый мембранный элемент, через который проходят молекулы воды, но не большинство растворенных солей, органики, бактерий и пирогенов. Однако, необходимо протолкнуть воду через осмотическую мембрану, применяя давление, превышающее осмотическое сопротивление прямого (естественно происходящего) осмоса для обессоливания (деминерализации или деионизации) воды, тем самым получая идеально очищенную воду и оставляя все примеси снаружи мембранной пленки.

Когда давление прикладывается к концентрированному раствору, молекулы воды проходят через полупроницаемую мембрану, а загрязняющие вещества не пропускаются.

Как работает обратный осмос?

Процесс обратного осмоса происходит с помощью насоса (или давления в магистральном водопроводе) для повышения давления на засоленой стороне ОО (обратного осмоса) и приложения усилия к воде для проталкивания ее через полупроницаемую мембрану ОО, оставляя почти все (от 95% до 99%) растворенные соли снаружи и смывая их в дренажную линию. Уровень требуемого давления зависит от концентрации солей во входящей воде. Чем больше концентрация примесей во входящей воде, тем большее осмотическое давление требуется преодолевать.

Опресненная вода, деминерализованная или деионизированная, называется пермеатом или продуктом. Поток воды, несущий в себе концентрированные загрязняющие вещества, которые не проходят через мембрану ОО называется рассолом или концентратом.

Поступающая вода подается в ОО мембрану под давлением, достаточным для преодоления осмотического давления и прохождения молекулы воды через полупроницаемую мембрану. Соли и другие загрязнения не проходят и смываются в дренаж (также называемый как поток концентрата или рассола), который идет на слив или может подаваться обратно на вход воды в некоторых промышленных системах; таким образом, эффективность промышленных систем в части соотношения полезная вода - дренаж может достигать 75% против 20% в бытовых фильтрах обратного осмоса.

Важно понимать, что система ОО использует метод кросс-фильтрации, а не стандартной адсорбционной очистки, где загрязняющие вещества собираются в фильтрующем материале. При методе кросс-фильтрации, раствор проходит через фильтр, или пересекает фильтр в двух направлениях: отфильтрованная вода идет в одну сторону, а загрязненная вода идет по другому пути. Чтобы избежать накопления загрязнений, организация кросс-потока фильтрации позволяет воде избавиться от загрязнений, а также выстраивает достаточную турбулентность на внешней стороне мембранной пленки, чтобы сохранить поверхность мембраны чистой.

Что Обратный осмос удаляет из воды?

Обратный осмос способен удалять до 99%+ растворенных солей (ионов), механические загрязнения, коллоидные примеси, органические вещества, бактерии и пирогены из входящей воды (хотя при использовании системы обратного осмоса на неблагополучной в микробиологическом плане воде не следует полагаться на способность фильтра удалить 100% бактерий и вирусов). С помощью мембраны ОО отторгаются загрязняющие вещества, исходя из их размера и заряда. Любой загрязнитель, который имеет молекулярный вес выше 200, скорее всего, отвергнут корректно работающей системой обратного осмоса (для сравнения молекула воды имеет 18 МВт). Аналогично, чем больше ионный заряд в примеси, тем более вероятно, что он будет не в состоянии пройти через мембрану ОО. Например, ион натрия имеет заряд только в одну единицу (моновалентный) и не отторгается обратноосмотической мембраной, а также чистый кальций (не путать с карбонатными солями кальция), например, который имеет два заряда. Аналогично, именно поэтому ОО система не удаляет газы, такие как СО2 очень хорошо, потому что они не сильно ионизированы (заряжены), пока находятся в растворе и имеют очень низкий молекулярный вес. Так как ОО система не удаляет газы, очищенная вода может иметь несколько ниже, чем нормальный, уровень рН; для удаления газов из воды и коррекции рН на финишной стадии очистки используют постфильтры с активированнымуглем из скорлупы кокосового ореха.

Обратный осмос очень эффективен при очистке солоноватых, поверхностных и подземных вод для больших и малых объемов потребления. Некоторые примеры отраслей, где используется вода ОО включают фармацевтику, системы отопления, производство продуктов питания и напитков, обработка металлов и производство полупроводников