Odwrócona Osmoza: Zasada Działania i Zastosowanie
- Szczegóły
Odwrócona osmoza to sposób uzdatniania wody, którego odkrycie i wdrożenie w różnych systemach oczyszczania wody spowodowały znaczne polepszenie jakości życia. Technologia ta jest dziś jedną z najbardziej użytecznych, znacznie zwiększa dostęp do wody pitnej, co jest szczególnie ważne w przypadku coraz mniejszych jej zasobów na świecie.
Co to jest odwrócona osmoza?
Aby odpowiedzieć na to pytanie warto na moment cofnąć się w czasie o dwa stulecia. To wtedy zaobserwowano zjawisko naturalnie występującej osmozy biologicznej, czyli faktu, że woda przepuszczana jest przez niektóre półprzepuszczalne materiały tylko w jednym kierunku. Badacze doszli wtedy do wniosku, że jeśli mamy dwa roztwory o różnych stężeniach soli, to gdy zastosuje się półprzepuszczalną membranę, rozdzielającą mechanicznie roztwory, wówczas woda z części o niższym stężeniu przejdzie przez membranę do części o wyższym stężeniu. Efektem przechodzenia roztworów zawsze było zbilansowanie stężeń w obu częściach rozdzielonych membraną.
Choć z początku jako membrany służyły wyroby organiczne, np. pęcherz świński, to z biegiem czasu ewoluowały one w ogromnym stopniu, aż do czasu, kiedy wyprodukowane zostały pierwsze sztuczne membrany. W latach 50. XX wieku odkryto zaś, że gdyby odwrócić nieco kierunek procesu osmozy biologicznej (czyli zastosować odwróconą osmozę) to może być to skutecznym sposobem na pozbywanie się z wody różnego rodzaju zanieczyszczeń.
Zasada działania odwróconej osmozy
Odwrócona osmoza zachodzi wówczas, kiedy do wody o wyższym stężeniu zanieczyszczeń dodane zostanie odpowiednio duże ciśnienie. Ciśnienie spowoduje bowiem odwrócenie przepływu kierunku wody, przez co cząsteczki wody przedostają się przez membranę do części, gdzie znajduje się woda o niższym stężeniu zanieczyszczeń. Jednocześnie zaś cząsteczki “brudu” zostaną w części pierwotnej, to znaczy nie przejdą przez membranę, która stanowić będzie dla nich mechaniczną przeszkodę.
Omawiany sposób uzdatniania wody pozwala na optymalne pozbycie się z niej niechcianych, szkodliwych substancji, a całość procesu odbywa się w sposób, który nie odbija się negatywnie na środowisku. skuteczność ta dochodzi nawet do 90%. Nie jest jednak pozbawiona wad. Wraz z zanieczyszczeniami usuwane są z wody również składniki mineralne. Przefiltrowana dzięki procesowi odwróconej osmozy woda jest zatem dużo mniej zmineralizowana, niż woda nieuzdatniona i warto mieć to na uwadze. Aby jednak być obiektywnym trzeba wspomnieć, że organizm ludzki z wody pobiera i tak niewielki procent minerałów - najwięcej dostarcza nam ich pożywienie.
Przeczytaj także: Zastosowanie wężyków do filtra osmozy
Procesy osmotyczne polegają na przenikaniu rozpuszczalnika (wody) z roztworu o niższym stężeniu do roztworu o stężeniu wyższym przez półprzepuszczalną membranę. Odwrócona osmoza - Zasada działania procesu odwróconej osmozy, jak sama nazwa wskazuje jest przeciwna do standardowej osmozy. Proces ten wymaga nakładu dodatkowej siły i polega na przepływie rozpuszczalnika z roztworu o stężeniu wyższym do roztworu o stężeniu niższym. W praktyce uzdatniania wody istotą odwróconej osmozy jest zatrzymywanie mikrozanieczyszczeń na półprzepuszczalnej membranie. Dzięki temu uzyskuje się krystalicznie czystą wodę. Odciek (woda zanieczyszczona) kierowany jest do kanalizacji. Osiągana skuteczność w uzdatnianiu wody poprzez RO sięga nawet do 99%. Membrany umożliwiają zatrzymanie cząstek o wielkości powyżej 0,0001 mikrona. Dzięki temu woda otrzymana jest gotowa do spożycia przez ludzi.
Co to jest i do czego służy filtr odwróconej osmozy?
Filtr odwróconej osmozy to urządzenie, które służy do oczyszczania wody. Jego zasada działania jest jednak zupełnie inna niż w przypadku konwencjonalnych filtrów wykorzystujących węgiel. Dzięki temu można też uniknąć największej wady takich rozwiązań, czyli drobinek pozostających w cieczy.
Przy pracy takiego filtra główną rolę odgrywa odwrócona osmoza, czyli proces polegający na przepuszczaniu wody pod wysokim ciśnieniem przez specjalną membranę półprzepuszczalną. Jej zadaniem jest zatrzymywanie różnego rodzaju zabrudzeń, takich jak sole mineralne, wirusy, bakterie, a nawet szkodliwe związki organiczne. Warto zaznaczyć, że ciecz przepuszczona przez filtr RO (ang. „reverse osmosis” - odwrócona osmoza) może być pozbawiona nawet 99% zanieczyszczeń i innych substancji.
Proces filtrowania wody zaczyna się od momentu wprowadzenia cieczy do filtra. Tam woda zostaje poddana działaniu wysokiego ciśnienia, które jest niezbędne, aby móc przeprowadzić ją przez membranę półprzepuszczalną. Element ten zbudowany jest w taki sposób, aby woda przepływała przez mikroskopijne oczka. Gdy woda zostanie przeprowadzona przez membranę, trafia do zbiornika znajdującego się na dole konstrukcji. Wszystkie zanieczyszczenia zatrzymane przez membranę zostają wypłukane i odprowadzone za pomocą rury odpływowej - dzięki temu można uzyskać krystalicznie czystą ciecz.
Tego typu rozwiązania znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach - mogą być używane również w domu, zarówno do uzdatniania wody pitnej, jak i m.in. w akwariach. Filtr odwróconej osmozy jest wykorzystywany także np. w rolnictwie i przemyśle.
Przeczytaj także: Analiza dzbanków filtrujących wodę z RO
Zalety i wady filtrów odwróconej osmozy
Jedną z największych zalet, które zapewnia odwrócona osmoza, jest bardzo wysoka skuteczność eliminowania zanieczyszczeń z wody. W efekcie można również poprawić smak i zapach cieczy. Sam filtr odwróconej osmozy jest też łatwy w utrzymaniu, a ewentualna wymiana jest dość prosta i można wykonać ją samodzielnie. W przypadku wykorzystania domowego filtr może być świetnym sposobem na ograniczenie zużycia plastiku przez redukcję zapotrzebowania na wodę butelkowaną.
Wśród wad warto wskazać wyższe koszty w stosunku do innych podobnych rozwiązań. Filtr odwróconej osmozy potrzebuje również cieczy do odprowadzania zanieczyszczeń z membrany półprzepuszczalnej; ponadto jednostka filtrująca wykorzystuje nie tylko wodę, lecz także prąd. Dodatkowo należy pamiętać, że filtr tego typu usuwa zarówno zanieczyszczenia, jak i związki organiczne, które mogą pozytywnie wpływać na kondycję organizmu. Aby z powrotem dodać minerały do filtrowanej wody, można zastosować specjalne wkłady mineralizujące.
Odwrócona osmoza schemat swojego działania wzięła z odwrócenia naturalnie występującej osmozy biologicznej. Dzięki niemu możliwe jest usuwanie z wody wszelkich zanieczyszczeń, a więc i różnego rodzaju bakterii. Otwory na półprzepuszczalnej błonie osmotycznej są tak małe, że nie przepuszczają większości mikroorganizmów, w tym wirusów. Niemniej, pierwiastki takie jak fluor czy mangan również mogą być z niej usunięte. Osad z manganu sprzyja rozwojowi różnego rodzaju mikroorganizmów oraz warstwy biofilmu, a co za tym idzie, wystąpienia skażenia bakteriologicznego wody, dlatego warto go usuwać. Decydując się na filtry membranowe wykorzystujące procesy odwróconej osmozy należy odpowiednio dobrać otwory membrany. Otwory odpowiedzialne będą za blokowanie zawiesin.
Odwrócona osmoza w ogrodnictwie
Odwrócona osmoza, znana również jako hiperfiltracja, jest powszechnie stosowaną w ogrodnictwie techniką filtrowania wody pozwalającą na jej oczyszczanie z soli, minerałów, nawozów i środków ochrony roślin. Zaletą odwróconej osmozy jest to, że technika ta nie wykorzystuje środków chemicznych, lecz filtrowanie odbywa się za pomocą membrany.
Wpływ pH wody po odwróconej osmozie
Twarda i miękka woda mają różne pH. Twarda woda z reguły ma wyższe pH (na poziomie około 8 pH). Woda uzdatniana za pomocą odwróconej osmozy jest bardziej miękka niż ta bezpośrednio z kranu, waha się między 5,2 do 6 pH. Takie pH nie tylko jest korzystniejsze w przypadku korzystania z wody do celów bytowych, ale chwalone jest np. Dodatkowo, woda pitna, do której uzyskania została zastosowana odwrócona osmoza z jonizatorem, reguluje odczyn płynów ustrojowych w naszym organizmie.
Przeczytaj także: Parametry membran w systemach RO
Porównanie z innymi metodami uzdatniania wody
Domowe filtry do wody dzielą się na dwie grupy: sorpcyjne i membranowe. Membrana odwróconej osmozy wykonana jest z materiału, który „wiąże” cząsteczki wody i po związaniu pod ciśnieniem przenosi je na drugą stronę. Wkłady wstępne chronią membranę przed uszkodzeniami mechanicznymi (np. piaskiem) lub chemicznymi (np. chlorem). Zbiornik również jest niezbędny, ponieważ membrana filtruje wolno, kroplę po kropli i aby nie czekać 20 minut aż wypełni się czajnik, woda filtrowana jest w tzw.
Proces destylacji polega na usunięciu z wody substancji powodujących przewodność właściwą wody. Nie zapewnia natomiast całkowitej demineralizacji, którą można uzyskać podczas RO.
Mity na temat wody po odwróconej osmozie
Technologia odwróconej osmozy ma również przeciwników, którzy twierdzą, że woda, która przeszła przez system odwróconej osmozy, staje się „martwa” pozbawiona wszystkich minerałów. Głównym „odstraszaczem” jest stwierdzenie: jeżeli w wodzie nie ma wapnia, to woda wypłucze go z kości i zębów. Gdyby odparować ok. 2 litry wody o umiarkowanej mineralizacji i zważyć suchy osad, to jego waga wyniesie tylko ok. 1 gram. Innymi słowy, musielibyśmy pić wodę w ilości dziesiątek i setek szklanek, aby zapewnić naszemu organizmowi potrzebną ilość mikroelementów. Nawiasem mówiąc, wapń praktycznie nie jest wchłaniany wraz z wodą. Skład mineralny wody ma jednak wpływ na nasze samopoczucie, w szczególności na pracę przewodu pokarmowego. Przyzwyczajamy się do wody o określonej mineralizacji, ale organizm nie zawsze przyjaźnie reaguje na zmiany.
Systemy AQUAPHOR
Systemy AQUAPHOR zajmują bardzo mało miejsca pod zlewem. Ani zbyt duży zbiornik na czystą wodę (w RO jest wbudowany i kompaktowy), ani zbyt duży odrzut wody do kanalizacji (w tradycyjnych systemach stosunek czystej wody do wody odrzucanej do kanalizacji wynosi około 1:10, w systemach RO wynosi od 1: 1 do 1:5, w zależności od modelu), brak kosztów utrzymania przestrzeni (wkład wstępny, który nie tylko usuwa z wody piasek i rdzę, ale także „chroni” membranę, której wydajność jest większa niż w przypadku tradycyjnych systemów ze zbiornikiem). Ciśnienie w wodociągu również nie wpłynie na szybkość filtracji. Gdy tradycyjne systemy pracują przy ciśnieniu 3,5 atm, to RO wystarczy 0,8-1,5 atm, w zależności od modelu. O minerały też nie ma co się martwić, gdyż dolomit „ożywi” Twoją wodę.
Czy warto inwestować w system odwróconej osmozy?
Wiele ludzi uważa, ze woda osmotyczna jest niezdrowa, a co więcej szkodliwa dla organizmu człowieka. Odwrócona osmoza gwarantuje uzyskanie nieskazitelnie czystej, zdemineralizowanej wody. Jednak to nie z wody czerpiemy największą ilość składników mineralnych. Najbardziej przyswajalne formy dostarczane są z substancjami pokarmowymi. Z tego powodu nie ma podstawy, żeby sądzić, że woda osmotyczna jest nienaturalna i niezdrowa. Woda uzyskana po procesie odwróconej osmozy jest najczystszą wodą, którą można uzyskać za pomocą urządzeń i systemów dostępnych na rynku. Pozwala na usunięcie do 99,99% zanieczyszczeń, większych od 0,0001 mikrona (komórki bakteryjne mają wielkość średnio 1 mikron).
Tak, powyższe stwierdzenie jest prawdziwe. Na jeden litr uzdatnionej wody przypada od 2 do nawet 8 litrów wody zużytej. Faktycznie jest to spora ilość ale należy pamiętać, że woda zużyta odpływająca z systemu odwróconej osmozy nie ma gorszych parametrów od wody doprowadzanej. Membrany zatrzymują większość zanieczyszczeń w swoich porach, przez co woda odpływowa nadaje się do ponownego użytku.
Nie ma nic bardziej mylnego. Owszem, na rynku jest wiele dostępnych systemów, których cena jest naprawdę duża i osiąga wartości rzędu kilku tysięcy. Jednak ceny standardowych systemów zaczynają się już od ok. Co więcej zakup systemu RO to inwestycja na przyszłość. System jest trwalszy i o wiele bardziej skuteczniejszy niż stosowanie pojedynczych filtrów.
Jak sprawdzić jakość wody?
Jeśli chcemy sprawdzić jakość wody i zbadać ilość substancji rozpuszczonych w wodzie w naszym mieszkaniu, domu można zakupić jednorazowe testy wody lub skorzystać z urządzenia, które pozwoli na regularny pomiar jakości wody. Takim urządzeniem jest choćby multitester Soeks Ecovisor F4, który posiada także wiele innych funkcji (sprawdzi on także jakość żywności).
Inne procesy wykorzystujące osmozę
Osmoza jest podstawą ważnych procesów życiowych. To dzięki niej do komórek trafiają substancje niezbędne dla naszego organizmu. Ścianki żywych komórek tzw. Membrany półprzepuszczalne zostały wynalezione w połowie XVIII wieku przez francuskiego duchownego i członka Francuskiej Akademii Nauk Jean-Antoine Nolleta, który wlał wino do pęcherza moczowego świni z zamiarem schłodzenia go w beczce z wodą. Do środka przedostała się woda, rozcieńczając wino, a pęcherz się rozszerzył. Gdyby bukłak z winem się nie rozciągał, napełniająca go woda podniosłaby ciśnienie powłoki i proces zostałby zatrzymany. Ciśnienie, które należy zastosować, aby woda nie rozrzedziła wina, nazywa się ciśnieniem osmotycznym. Jeżeli od strony roztworu zostanie zastosowane ciśnienie przekraczające ciśnienie osmotyczne, to woda popłynie w przeciwnym kierunku. Odwrócona osmoza to obecnie najlepsza technologia uzdatniania wody. Nowoczesne instalacje nie przypominają już wprawdzie pęcherza moczowego świni i z pewnością mieszczą się w kuchni, jednak zasada rozdzielenia membranowego działa tu równie bezbłędnie, ponieważ wynika to z naturalnych procesów.
Podsumowanie
Podsumowując, odwrócona osmoza jest skuteczną metodą uzdatniania wody, pozwalającą na uzyskanie czystej i bezpiecznej wody pitnej. Mimo pewnych wad, takich jak usuwanie minerałów, korzyści płynące z jej stosowania przeważają, szczególnie w kontekście dostępu do czystej wody w obliczu globalnych wyzwań związanych z jej zasobami.
tags: #odwrocona #osmoza #zasada #działania
