Odwrócona Osmoza: Zaawansowana Metoda Filtracji Wody
- Szczegóły
Odwrócona osmoza (RO) to proces uzdatniania wody z wykorzystaniem specjalnych membran, stosowany do oddzielania substancji (zanieczyszczeń) rozpuszczonych w wodzie od samej wody. Jest to obecnie najefektywniejsza i najlepsza metoda uzdatniania wody. Jest to najdoskonalszy i najefektywniejszy sposób oczyszczania wody, jaki obecnie istnieje. Jest to też metoda wykorzystywana przez producentów wody i soków butelkowanych. W rzeczywistości zapewnia ona najwyższy standard wśród powszechnie stosowanych metod filtracji.
Zasada Działania Odwróconej Osmozy
Odwrócona osmoza opiera się na różnicach między fizycznymi i chemicznymi właściwościami substancji rozpuszczonych w wodzie oraz wody w celu osiągnięcia ich separacji. Ujmując tę kwestię najprościej jak się da - jest to rodzaj dyfuzji rozpuszczalnika za pomocą błony (membrany) półprzepuszczalnej. Cóż, jest on bowiem dokładnym przeciwieństwem standardowego zjawiska osmozy. W “normalnej” wersji woda płynie z roztworu o mniejszym stężeniu do takiego, który ma większe stężenie. Pod wpływem ciśnienia rozpuszczalnik tłoczony jest z roztworu bardziej stężonego do tego o mniejszym stężeniu, a więc w kierunku przeciwnym niż ma to miejsce w przypadku tradycyjnej osmozy. Stąd też nazwa tego procesu brzmi odwrócona osmoza.
Strumień zasilający jest kierowany pod ciśnieniem w poprzek powierzchni materiału półprzepuszczalnego (membrany). Ze względu na różnicę ciśnień między stroną membrany po stronie zasilającej oraz wyjściowej, woda ze strumienia zasilającego przesiąka przez membranę. Gdy woda przesiąka przez membranę, substancje w niej rozpuszczone są odsiewane i pozostają po stronie zasilającej, przez co strumień zasilający staje się bardziej skoncentrowany i zanieczyszony. Przesiąk wypływa pod ciśnieniem zbliżonym do ciśnienia atmosferycznego, podczas gdy koncentrat pozostaje pod ciśnieniem zbliżonym do ciśnienia zasilającego.
Standardowy system odwróconej osmozy składa się: ze wstępnego filtra węglowego, membrany osmotycznej, pojemnika składującego czystą wodę oraz kranika (wlewki), który dostarcza oczyszczoną wodę.
Membrana Osmozy
Typowa membrana RO jest wykonana z syntetycznego materiału półprzepuszczalnego, który jest przepuszczalny dla niektórych składników w strumieniu zasilającym, lecz nieprzepuszczalny dla innych składników. Membrana osmotyczna ma całkowitą grubość mniejszą niż 1 mm. Odwrócona osmoza wykorzystuje membranę filtrującą, która przepuszcza czyste cząsteczki wody, zatrzymując zanieczyszczenia, które są zbyt duże, aby przedostać się przez jej mikropory (otwory te mają wielkość około 0,0005 mikrona). Pory w membranie osmotycznej mają średnicę około 0,0001-0,0005 mikrometra, czyli są w stanie zatrzymać bakterie (najmniejsze nanobakterie są wielkości 0,2 mikrometra[1], czyli 400-2000 razy większe niż pory membrany osmotycznej), wirusy (najmniejszy znany nauce wirus ma wielkość około 20 nanometrów[2], czyli jest 40-200 razy większy), niemal wszystkie substancje chemiczne (w tym metale ciężkie, pestycydy, związki organiczne, azotany i azotyny), a nawet pojedyncze jony. W efekcie, odwrócona osmoza to również najlepsza odpowiedź na pytanie jak usunąć PFAS z wody w warunkach domowych oraz jak usunąć fluor z wody.
Przeczytaj także: Korzyści i ograniczenia dzbanków filtrujących
System odwróconej osmozy za pomocą wstępnych filtrów i pół-przepuszczalnej membrany osmotycznej zatrzymuje wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia - chemiczne, fizyczne oraz mikrobiologiczne. W ten sposób uzyskiwana woda jest krystalicznie czysta, a przez to bezpieczna.
Wstępne Uzdatnianie Wody
Wstępne uzdatnianie wody zasilającej jest wymagane w praktycznie wszystkich systemach RO. Gdy obecne są trudno rozpuszczalne sole, jednym z celów obróbki wstępnej jest zapobieganie osadzaniu się kamienia. Bez wstępnego uzdatniania, sole te mogą wytrącać się na powierzchni membrany i nieodwracalnie ją uszkadzać (np. korodować lub zatykać). Kontrola kamienia polega na dostosowaniu pH i/lub dodaniu środka zapobiegającego osadzaniu się kamienia do strumienia zasilającego. Drugim etapem obróbki wstępnej jest filtracja w celu usunięcia cząstek zawieszonych w wodzie. Jako minimum stosuje się filtry siatkowe o wielkości ~5 μm. Dezynfekcja jest kolejnym typowym etapem obróbki wstępnej i jest stosowana w celu zapobiegania zakażeniu biologicznym.
Po wstępnej obróbce woda zasilająca jest sprężana za pomocą pomp zasilających. Ciśnienie wody zasilającej waha się od 5 do 10 bar (73 do 145 psi) dla membran NF, od 10 do 30 bar (145 do 430 psi) dla wody słonawej oraz od 55 do 85 bar (800 do 1200 psi) dla wody morskiej. W zastosowaniach domowych, woda w filtrze odwróconej osmozy nie jest zwykle dodatkowo sprężana a cały domowy system operuje pod ciśnieniem zastanym w ujęciu (np.
Zastosowanie Odwróconej Osmozy
Systemy odwróconej osmozy znajdą zastosowanie w naprawdę wielu dziedzinach przemysłu. Generalnie rzecz biorąc, wszędzie tam, gdzie niezbędna jest czysta woda. Od prozaicznych zastosowań w rodzaju myjni bezdotykowych, przez wszelkiego rodzaju kotłownie, lakiernie proszkowe, stacje dializ czy laboratoria medyczne. Odwrócona osmoza jest obecnie stosowana do oczyszczania wody pitnej zarówno w warunkach domowych, jak i na większą skalę. Przemysłowa odwrócona osmoza sprawdza się między innymi w produkcji elektroniki, żywności i farmaceutyków, czyli wszędzie tam, gdzie wymagana jest woda ultra-czysta.
Warto wiedzieć o tym, że stacje uzdatniania wody mogą znaleźć zastosowanie w domu. Odwrócona osmoza to obecnie jeden z najdokładniejszych filtrów kuchennych, który oczyszcza kranówkę z dokładnością do pojedynczych jonów. Wato natomiast pamiętać, że tego typu filtry kuchenne znacznie różnią się od siebie wyglądem, funkcjami oraz etapami uzdatniania wody. Co pewien czas producenci przedstawiają nowe propozycje w tym zakresie, dlatego nie zawsze wiadomo jaki filtr kuchenny wybrać do domu, a jaki sprawdzi się w małym mieszkaniu.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Odwrócona osmoza jest jednym z najczęściej stosowanych procesów membranowych w technologii uzdatniania wody. Sprawdza się przy różnorodnych zastosowaniach - od odsalania wody morskiej, po oczyszczanie ścieków przemysłowych. Odwrócona osmoza to nic innego jak bardzo dokładna metoda filtracji membranowej, która znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebna jest wysokiej jakości, zdemineralizowana woda.
Filtracja wody za pomocą odwróconej osmozy to rewolucyjne rozwiązanie, które dało ludzkości możliwość odzyskiwania wody słodkiej do picia. Woda oczyszczona tym sposobem jest także stosowana wielu procesach technologicznych, w których wymaga się wysokiej jakości wody i jej czystości.
Zalety i Wady Odwróconej Osmozy
Główne zalety tej technologii to wysoka wydajność filtracji, niski koszt pozyskania wody, kontrola czystości wody i zaawansowane funkcje dodatkowe. Jednak odwrócona osmoza też ma przeciwników, którzy uważają, że w taki sposób oczyszczona woda jest niezdrowa, ponieważ jest zbyt sterylna (nie posiada np. minerałów). Nic bardziej mylnego, ponieważ przez lata badań nie udokumentowano żadnych negatywnych skutków picia takiej wody.
Odwrócona osmoza generuje dużo wody odrzutowej, usuwa z wody minerały i jest stosunkowo droga. Na szczęście zakup urządzenia i wkładów to inwestycja, która szybka się zwraca.
Tabela: Porównanie parametrów wody przed i po filtracji RO
| Parametr | Woda przed filtracją RO | Woda po filtracji RO |
|---|---|---|
| Zanieczyszczenia | Obecne (metale ciężkie, bakterie, wirusy, itp.) | Usunięte do 99% |
| Minerały | Obecne | Usunięte (możliwość mineralizacji po filtracji) |
| pH | Zmienne | Niezmienione (możliwość regulacji) |
| Bakterie Coli | Mogą być obecne | Neutralizowane |
Montaż i Koszty
System odwróconej osmozy jest filtrem punktowym - zazwyczaj montowanym w kuchni pod zlewem. Nie trzeba mieć specjalnych umiejętności, aby podłączyć filtr odwróconej osmozy, ale podstawowa wiedza o hydraulice jest jednak wskazana. Urządzenie wymaga podłączenia do instalacji wody zimnej oraz do kanalizacji sanitarnej. Montaż wymaga zazwyczaj wywiercenia otworu na blacie kuchennym dla wlewki wody filtrowanej mającej postać kranu. Po montażu urządzenia należy dokładnie przepłukać jego wkłady filtracyjne.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Ceny są bardzo zróżnicowane z racji, że filtry do wody mają różną postać, funkcję oraz przeznaczenie. Popularne wkłady do dzbanków filtrujących to koszt w wysokości 15 zł za sztukę, choć w wielopakach ich cena jest znacznie niższa. Natomiast system odwróconej osmozy kosztuje już od kilkuset złotych do półtora tysiąca złotych. Z kolei wielofunkcyjne stacje do uzdatniania wody to koszt już rzędu kilku tysięcy zł.
tags: #filtrowanie #wody #morskiej #odwrocona #osmoza #zasada
