Odwrócona osmoza: Zasada działania i zastosowanie

Szczegóły: Opublikowano: 15. March 2026

Wiele doniosłych odkryć w rozwoju nowoczesnych społeczeństw było dziełem przypadków. Tak też stało się podczas badań i opracowywania metod odsalania wody morskiej w USA. W początkach lat 50-tych pracownik naukowy Sourirajan z Uniwersytetu w Kaliforni odkrył nową metodę odsalania wody morskiej poprzez zastosowanie systemu „Odwróconej osmozy”. Ta nowa technika była tak obiecująca, że Rząd Amerykański wspólnie z kilkoma znaczącymi firmami przygotował szeroki program prac w celu bliższego zbadania w/w metody.

Zasada działania osmozy biologicznej

Zanim więc przedstawiony zostanie mechanizm odwróconej osmozy, najpierw powiedzieć należy o osmozie biologicznej zachodzącej w naturze, z której wywodzi się w/w opis. Z codziennego życia wiadomym jest , że woda przepuszczana jest przez niektóre materiały jak np. tekstylia lub też metale. Istnieją jednak takie materiały, które przepuszczają płyny selektywnie, tzn w jednym kierunku. Do takich materiałów należy zaliczyć półprzepuszczalne membrany, które w zasadzie spotyka się rzadko.

Tę niezwykłą właściwość półprzepuszczalnej membrany (występującej w naturze ) zauważono przed 200 laty obserwując pęcherz świni ( membrana organiczna ) , przez który woda przechodzi tylko w jedną stronę. Ponieważ membrany organiczne ze skór zwierzęcych okazały się niepewne w działaniu, fenomen ten nie mógł być wówczas dobrze zbadany. Dopiero w 1860 roku udało się wykonać membranę syntetyczną i mechanizm osmozy mógł być naukowo opisany.

W środku pojemnika szklanego umieszczona zostaje półprzepuszczalna membrana. Z jednej strony membrany znajduje się woda z solą o dużym stężeniu, a z drugiej czystą woda bez soli. Normalnie należałoby oczekiwać, że poziom cieczy po obu stronach membrany będzie taki sam( zasada naczyń połączonych). Po pewnym czasie jednak zauważono, że poziom wody z solą wzrósł, natomiast poziom wody czystej zmniejszył się co jest pewnego rodzaju zaskoczeniem. Przyczyną takiego nieoczekiwanego wzrostu poziomu wody z solą jest osmoza poprzez membranę. Membrana jak gdyby próbuje wyrównać poziom soli w obu płynach i dlatego czysta woda przepływa na stronę dużego zasolenia.

Mechanizm ten ujawnia tę właściwość, że po jednej stronie membrany poziom cieczy jest wyższy niż po drugiej. Zjawisko to przyczyniło się do odkrycia w 1952 roku przez Sourirajana, że przebieg osmozy może zachodzić również odwrotnie i w ten sposób prawie wszystkie zanieczyszczenia znajdujące się w wodzie mogą być z niej usunięte. To zjawisko można dziś określić jako epokowe odkrycie, które spowodowało poważne zainteresowanie się Rządu i przemysłu USA, ponieważ wtedy już wiadomo było, że zasoby czystej wody w naturze są ograniczone, z uwagi na zanieczyszczenie środowiska, a tam gdzie tej wody prawie nie ma, (pustynie) należy korzystać z wody morskiej po jej odsoleniu.

Przeczytaj także: Sterowniki i usterki ASUS K52J

Odwrócona osmoza - przełom w uzdatnianiu wody

Metodę tę nazwano „Odwróconą Osmozą” i poparto ją dużym programem przyspieszenia, co spowodowało, że Odwrócona Osmoza została rozwinięta do wysoko efektywnego i korzystnego systemu pozwalającego z wody o dużym zanieczyszczeniu lub zasoleniu, usunąć szkodliwe substancje uzyskując wodę pitną. Biorąc to pod uwagę należy stwierdzić, że „Odwrócona Osmoza” ma w niektórych rejonach świata duże znaczenie i zrezygnowanie z niej byłoby już niemożliwe.

Około 30% urządzeń RO odsalających wodę morską pracuje w Zatoce Perskiej. Duże zapotrzebowanie przemysłu na czystą wodę spowodowało akceptacje systemu RO który to jest wykorzystywany przy wytwarzaniu artykułów spożywczych bez tej technologii "Odwróconej Osmozy” byłoby to niemożliwe.

Jak działa odwrócona osmoza?

Tłumacząc to zjawisko posłużyć się należy doświadczeniem. A więc biorąc szklany pojemnik, w środku którego umieszczona zostaje membrana osmozy jak w poprzednim modelu. Po jednej stronie membrany znajduje się woda o dużym zasoleniu, druga część jest pusta. Jeżeli więc na tę stronę o dużym zasoleniu wywrzemy nacisk to molekuły wody przejdą przez membranę na stronę pustą. Molekuły soli zaś zostaną po tej samej stronie, gdzie były poprzednio, ponieważ dla nich membrana jest barierą nie do pokonania.

Istnieje wiele przyczyn, dlaczego woda przechodzi przez membranę, a zanieczyszczenia pozostają:

Otwory membrany mają bardzo mały przekrój (około 0,0001 mikrona = 100 angstremów). Ponieważ większość molekuł obcych substancji w wodzie ma wymiary większe niż otwory w membranie, zostają więc zatrzymane.
Płaszczyzna membrany jest sitem spełniającym określoną funkcję. Funkcję tę nazwano hiperfiltracją. Membrana doskonale oddziela z wody wszystkie zawiesiny jak np. azbestu, rdzy, glonów, wodorostów, a także wszystkie bakterie, wirusy, metale ciężkie, pestycydy i herbicydy, jak również organiczne molekuły.

Filtracja membranowa jest zjawiskiem fizycznym polegającym na odseparowaniu cząsteczek o różnej masie przez półprzepuszczalne membrany. Wyróżniamy w tej technologii cztery rodzaje membran, w zależności od wielkości cząsteczek które chcemy usunąć dobieramy odpowiednią membranę filtracyjną:

Przeczytaj także: Zastosowanie wężyków do filtra osmozy

mikrofiltracja
ultrafiltracja
nanofiltracja
odwrócona osmoza

Mechanizm odwróconej osmozy

Technologia wytwarzania membrany przewiduje trwałe magnetyzowanie jej górnej warstwy za pomocą skomplikowanego technicznie procesu. Przyczynia się to do przyciągania przez membranę wszystkich molekuł wody, które przez nią przechodzą. Molekuły innych substancji, które nie posiadają właściwości magnetycznych wody, są przez membranę odpychane.

Skuteczność działania membrany

Mechanizm działania „ odwróconej osmozy „ powoduje oddzielenie przez membranę metali ciężkich jak: arsenu, kadmu, ołowiu, rtęci, srebra itp. , a także rozpuszczone w wodzie sole baru, chloru, chromu, miedzi, fluoru, manganu, azotu, selenu, sulfatu itp. Oprócz tego oddzielone zostają ciężkie trucizny jak np. dioxin, a także produkty odpadowe przemysłu chemicznego i prawie wszystkie radioaktywne pierwiastki i ich izotopy jak np. radu i strontu.

To dokładne i niezawodne oddzielenie na poziomie molekularnym jest tym, co „odwróconą osmozę „ tak bardzo odróżnia od innych sposobów oczyszczania wody. Magnetyzacja membrany praktycznie sprawdza każdą molekułę w surowej wodzie wodociągowej pojedynczo i przepuszcza ją lub zatrzymuje. Dużym niebezpieczeństwem dzisiejszego zanieczyszczenia wody są przede wszystkim trucizny, które są rozpuszczone w wodzie ( chociażby tylko w małych ilościach).

Molekularny sposób oddzielania zachodzący w „ odwróconej osmozie „ zapewnia rzeczywiście w 98% , że wszystkie te substancje znajdujące się w wodzie, a mogące szkodzić ludziom, będą usunięte. ( Taką niebezpieczną substancją jest „DIOXIN” , który już w ekstremalnie małych ilościach może spowodować ciężkie schorzenia ).

Usuwanie zanieczyszczeń - separacja

Wszystkie szkodliwe substancje są rozdzielane na membranie, strumień wody płynący wewnątrz po powierzchni dystansowej membrany spiralnej kierowany jest do kanalizacji proporcjonalnie do odzysku wody zgodnie z założeniem producenta membran. Przebieg ten jest ułatwiony przez istniejącą warstwę czystej wody, która wskutek magnetyzacji tworzy się bezpośrednio na powierzchni membrany.

Przeczytaj także: Odwrócona osmoza: Twój przewodnik

Na warstwie magnetycznej swobodnie pływają molekuły i cząstki, które nie zostały przepuszczone nie wchodząc w kontakt z powierzchnią membrany. Ten ciągły strumień przemywania nie pozwala, aby otwory membrany zostały zatkane lub nieprzepuszczone substancje na niej osiadły. Technologa ciągłego przemywania zachowuje przez długi okres w dobrej kondycji membrany cienkowarstwowe.

Duża wydajność i żywotność systemu odwróconej osmozy szybko zdobyła swój rosnący udział w zakładach: przemyśle spożywczym, szpitalach, restauracjach i innych obiektach użyteczności publicznej mających dobry wpływ na zdrowie ludzi.

Zastosowanie odwróconej osmozy

Coraz częściej odwróconą osmozę stosuje się do odzysku wody słodkiej poprzez zatężanie roztworów brudnej wody aby odzyskać wodę czystą. Odwrócona osmoza jest jak na razie jedynym najtańszym systemem separacji wody słodkiej z zasolonej. Nasza firma dobiera na zlecenie inwestora najlepsze i ekonomiczne stacje RO do odzysku lub produkcji najczystszej wody jaką daje technologia odwróconej osmozy.

Technologia systemów odwróconej osmozy ma szerokie zastosowanie w przemyśle tam gdzie potrzebna jest bardzo czysta woda. Obecnie do zastosowania odwróconej osmozy przekonały się małe zakłady produkcyjne. Poprzez zastosowanie odwróconej osmozy mogli oni uzyskać bardzo wysokiej jakości produkt końcowy, co przyczyniło się do zwiększenia obrotu firmy.

Coraz częściej w małych firmach jest zapotrzebowanie na ultra czystą wodę pozyskiwaną z procesów membranowych bez, których nie mam możliwości uzyskania dobrej jakości produktu. Poprzez wprowadzenie na rynki Europejskie technologi odwróconej osmozy zakłady zmniejszyły zrzut zanieczyszczeń technologicznych z procesów demineralizacji wody na kationitach i anionitach.

Filtracja membranowa nie wymaga dużych pomieszczeń do przygotowania wody czystej. Odwrócona osmoza na życzenie klienta może zostać zabudowana w kontenerze. Jako kompletny system filtracyjny wystarczy doprowadzić do niej zasilanie wody odpływ do kanalizacji i energię elektryczną. Po podłączeniu i przeszkoleniu pracowników w obsłudze można przez wiele lat czerpać wodę spożywczą lub technologiczną w zależności od konfiguracji stacji.

Dostępne membrany do systemów odwróconej osmozy przemysłowej o dużych wydajnościach:

Dostępne modele dla obudów membran 4 i 8 calowych:

LP21-4040
LP21-8040
LP22-8040
ULP21-2514
ULP21-2521
ULP21-2540
ULP21-4021
ULP21-4040
ULP31-4040
ULP22-8040
ULP32-8040
SW11-2521
SW11-2540
SW12-4040
SW22-8040

Uwaga: Wszystkie membrany wykończone są otuliną z włókna szklanego (Fiberglass Finished). Wszystkie membrany wyposażone są w łącznik. Wydajność membran podawana jest przy temperaturze 25 oC.

Membrany sprzedawane przez naszą firmę posiadają gwarancje rozruchową, jakościową i wydajnościową pod warunkiem że są instalowane przez autoryzowany serwis Wigo Gąsiorowski.

Informacje techniczne

Systemy odwróconej osmozy są bardzo prostym procesem separacji wody, na których można uzyskać wodę o bardzo małym zasoleniu pod warunkiem spełnienia norm stawianym dla błon osmotycznych gdzie z reguły index SDI wynosi 5. Wody z których przeważnie zasila się jednostki RO nie spełniają tych warunków dlatego też zachodzi potrzeba instalacji zawsze filtracji wstępnej oraz urządzeń zmiękczających dla ochrony membrany, w zależności od technologi stosuje się dla ochrony antyskalant (poziom opłacalności dozowania antyskalantu zaczyna się przy dużych systemach RO).

Z reguły przyjmuje się opcjonalnie że na system odwróconej osmozy podajemy wodę bez: żelaza, manganu, twardości, chloru i poniżej SDI 5 jest to dobry kierunek aczkolwiek nie raz kosztowny i niezastąpiony. Dla dużych jednostek odwróconej osmozy gdzie stosuje się membrany 8" typu zwinięcia spiralnego niezastąpionym produktem wspomagającym i utrzymującym w bardzo dobrej kondycji membrany są antyskalanty oparte na bazie fosforanów lub polimerów nie należą do tanich produktów ale biorąc pod uwagę koszty wymiany membran stają się opłacalne.

Antyskalanty przedłużają żywotność membran jak i powodują że związki soli które podczas przestoju pracy systemu jak i w trakcie nie wytrącają się i nie powodują krystalizacji na powierzchniach błon. Podczas kiedy to dojdzie do pierwszej krystalizacji wewnątrz membranowej to niejednokrotnie kiedy nie ma obsługi serwisowe zaczopowanie całej powierzchni następuje w bardzo krótkim czasie. Można starać się odratować membrany poprzez kąpiele w odpowiednich preparatach dopuszczonymi przez producenta membran. W takich przypadkach możemy dokonać płukania membrany z twardych nalotów ale nigdy nie ma na to gwarancji w 100% że uzyskamy zadowalający efekt.

Inne problemy powstające na powierzchniach membran to bakterie, film bakteriologiczny potrafi też zaczopować membrany. Nie należ dopuszczać do skażenia membrany od strony wody surowej. Jeżeli dojdzie do takiej sytuacji należy cały układu systemu RO i filtracji wstępnej zdezynfekować środkami przy zachowaniu ostrożności dla wymaganych komponentów z których zbudowany jest cały układ.

Jednostki osmozy dobiera się zawsze do zapotrzebowania godzinowego i technologiczna wydajność jest określana prawie zawsze w stosunku 75% permeatu do 25 odrzutu i to są prawidłowe parametry.

Bardzo dobrą opcją w systemach odwróconej osmozy jest sterowanie procesem płukania, zanim się zdecydujesz na zakup spytaj sprzedawcę o DTR i zabezpieczenia RO. Zakup dobrej firmy sterownika to spory wydatek, jeżeli zdecydowałeś się na tańszy system to możesz być pewny że w tym układzie go nie ma. Ogólnie RO można podłączyć pod pompę wysokociśnieniową i działa ale jak długo, ponoć im prostsze rozwiązanie tym lepsze ale nie w tym przypadku.

Sterownik systemowy ma szereg opcji do wykonania które zazwyczaj w większych systemach prawie zawsze się wykorzystuje, najważniejszym jest sterowanie nastawne dla płukania membran czasowe lub wymuszone pomaga to w utrzymaniu dobrej kondycji RO.

Drogi użytkowniku osmozy pamiętaj jeżeli posiadasz RO i chcesz z niej wycisnąć jak najwięcej wody czystej (permeatu) przy skręconym zaworze wody zrzutowej pamiętaj że robisz to kosztem membran ponieważ nie zachowujesz ciągłości liniowej płukania membrany z odpowiednim przepływem zalecanym przez dostawcę membran. Z doświadczenia mieliśmy już takie przypadki że woda odrzutowa była skręcona na max i klient się cieszył że ma dużo wody czystej ale zadowolenie trwało bardzo krótko. Dlatego też zawsze postępuj zgodnie z otrzymaną dokumentacją techniczną.

Dezynfekuj systemy RO z ostrożnością Większość utleniaczy może uszkadzać elementy membrany. Większość zajmujących się zawodowo uzdatnianiem wody spotyka się z faktem, że elementy RO oraz filtry są zanieczyszczone przez mikroorganizmy. Odpowiedzią na to jest dezynfekcja wody i systemów, która jednak sama ze swej natury tworzy nowe problemy.

Mikroorganizmy mogą się rozmnażać w każdym miejscu i w każdym czasie z szybkością, która przechodzi ludzką wyobraźnię. Większość z nich to bakterie. Inne to glony wyróżniające się zielonym kolorem oraz grzyby.

Oferta naszej firmy na modele odwróconej osmozy o wydajnościach:

Odwrócona osmoza przemysłowa WGRO o wydajności od 7 - 25 l/h
Odwrócona osmoza przemysłowa WGRO o wydajności od 15 - 300 l/h
Odwrócona osmoza przemysłowa WGRO o wydajności od 300 -4000 l/h
Odwrócona osmoza przemysłowa WGRO o wydajności od 5000 - 45000 l/h
Odwrócona osmoza WGRO zabudowy kontenerowe

Wszystkie jednostki odwróconej osmozy które budowane są na państwa zlecenie wykonane są zgodnie z normą i sztuką inżynierską. Istnieje możliwość zamówić konfiguracje różnego rodzaju wykonania począwszy od ramy poprzez materiały montażowe, pompy, orurowanie itp.

Przykładowe modele odwróconej osmozy i ich wydajności
Model	Wydajność (l/h)
WGRO 7-25	7 - 25
WGRO 15-300	15 - 300
WGRO 300-4000	300 - 4000
WGRO 5000-45000	5000 - 45000

tags: #toray #odwrocona #osmoza #zasada #działania