Odwrócona Osmoza: Zasada Działania i Zastosowanie w Oczyszczaniu Wody
- Szczegóły
Odwrócona osmoza, znana również jako hiperfiltracja, jest powszechnie stosowaną techniką filtrowania wody pozwalającą na jej oczyszczanie z soli, minerałów, nawozów i środków ochrony roślin. W tym artykule nasi specjaliści podają więcej informacji na temat odwróconej osmozy.
Co to jest Osmoza?
Osmoza jest naturalnym procesem, w którym dwie ciecze mieszają ze sobą za pośrednictwem półprzepuszczalnej membrany. Membrana ta przepuszcza pewne cząsteczki (takie jak cząsteczki wody), ale inne nie (takie jak cząsteczki soli). Woda przepływa przez tę półprzepuszczalną membranę do cieczy o niższym stężeniu. Odbywa się to do momentu osiągnięcia równowagi w procentach rozpuszczonych substancji po obu stronach membrany.
Wody zwiększa się po stronie membrany, do której przepływa woda. Powoduje to wzrost ciśnienia po tej stronie. Jeśli ciśnienie jest wystarczająco wysokie, aby zatrzymać przepływ wody przez membranę, proces zatrzymuje się.
Co to jest Odwrócona Osmoza?
Zasada działania odwróconej osmozy jest - jak sama nazwa wskazuje - odwrotna do zasady osmozy. W tym przypadku membrana jest stosowana jako wyjątkowo delikatny filtr, za pomocą którego rozpuszczone substancje są odfiltrowywane z wody. Osmotyczne i przepychając w ten sposób wodę pod ciśnieniem przez membranę, małe cząsteczki wody mogą przechodzić przez membranę, ale większe cząsteczki lub cząsteczki chemiczne nie mogą.
Czysta woda po drugiej stronie membrany może być następnie ponownie użyta (ale uważaj: nie może być odprowadzona do ścieków!).
Przeczytaj także: Osmoza: Definicja i zastosowania
Przepływy Krzyżowe
Odwrócona osmoza wykorzystuje prądy krzyżowe. Technika ta zapewnia, że membrana nie ulega zatkaniu.
Wartości Szczątkowe
Oczyszczona woda z osmozy zawsze zawiera małe ilości szczątkowe. Dla większości membran obowiązuje minimalna wartość wody oczyszczonej wynosząca od 95 do 97% (są to minimalne wartości testowe; w praktyce wartości te są zazwyczaj wyższe).
Zasada działania odwróconej osmozy
Żeby wyjaśnić zjawisko osmozy musimy sobie wyobrazić następujące doświadczenie. W jednym zbiorniku z wodą na środku umieszczamy półprzepuszczalną błonę. Z jednej strony membrany mamy wodę z dużą ilością soli, a z drugiej wodę czystą. Zgodnie z zasadą naczyń połączonych przypuszczalibyśmy, że poziom wody się wyrówna. Po pewnym czasie jednak poziom wody z solą wzrasta, natomiast poziom wody czystej zmniejsza się. Odkrycie tego faktu było dużym zaskoczeniem.
Dzieje się tak, ponieważ membrana próbuje wyrównać poziom soli/stężenia po obydwu stronach, dlatego woda przepływa w kierunku większego zasolenia. Jak się okazało, w przypadku pojawienia się wody o dwóch stężeniach (zanieczyszczonej i czystej) i rozdzieleniu ich błoną osmotyczną, na powierzchni membrany pojawia się tzw. ciśnienie osmotyczne, które powoduje ruch wody z roztworu mniej stężonego (woda czysta) do roztworu gęstego (woda brudna).
Aby zrozumieć dlaczego tak się dzieje, musimy wiedzieć, że błona osmotyczna to bardzo cienki materiał o wyjątkowo małej porowatości. Dokładność filtracyjna błony (pory, przez które przepływa woda) to 0,0001 mikrona. Na wyobraźnię działa fakt, że wielkość ta jest 10 000 000 razy mniejsza niż jeden milimetr. Okazuje się, że czysta cząsteczka wody ma wielkość bardzo podobną właśnie do porowatości membrany osmotycznej. To jednocześnie jedna z najmniejszych cząsteczek chemicznych jaką znamy.
Przeczytaj także: Różnice między wodami mineralnymi
Dzięki właśnie tak małej porowatości przez błonę osmotyczną przedostają się cząsteczki wody, natomiast większość zanieczyszczeń pozostaje na membranie. Wyobraźmy sobie pojemnik w środku którego umieszczona zostanie membrana osmotyczna, podobnie jak w poprzednim przykładzie. Po jednej stronie znajduje się woda o dużym zasoleniu, a po drugiej stronie pusta część. Jeżeli na 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. Otwory membrany mają przekrój 0,0001 mikrona. Większość molekuł znajdujących się w wodzie ma wymiary większe niż otwory w membranie, więc zostają zatrzymane. Mamy wówczas do czynienia z hiperfiltracją.
Membrana doskonale oddziela z wody wszystkie zawiesiny azbestu, rdzy, glonów, wodorostów, bakterie, wirusy, metale ciężkie. Zatrzymuje arsen, kadm, ołów, rtęć, srebro, pestycydy, herbicydy oraz molekuły organiczne takie, jak sole baru, chloru, chromu, miedzi, fluoru, manganu, azotu, selenu czy sulfatu. Membrana radzi sobie nawet z produktami odpadowymi przemysłu chemicznego takimi, jak radioaktywne pierwiastki i ich izotopy.
W 1952 roku nastąpiło odkrycie tzw. membran poliamidowych (TFC) Sourirajana, które pokazało, ze przebieg osmozy może zachodzić również odwrotnie. Zauważono, że w ten sposób praktycznie wszystkie zanieczyszczenia znajdujące w wodzie mogą zostać z niej usunięte. Metodę tą nazwano właśnie "ODWRÓCONĄ OSMOZĄ". Działa ona przeciwnie do procesu naturalnego, czyli wykorzystywane jest ciśnienie wody, aby "przepchnąć" czystą cząsteczkę wody przez membranę osmotyczną.
Membrana osmotyczna stosowana w systemach odwróconej osmozy wygląda jak rolka folii nawiniętej na walec. Woda wciskana jest pod ciśnieniem na błonę membrany. Zanieczyszczona woda przesuwa się równolegle do powierzchni membrany. Woda przedostając się przez membranę, zostaje oczyszczona. Pozostała część (brudna woda) kierowana jest do ścieku. Dlatego wszystkie systemy osmotyczne muszą być podpięte do kanalizacji, a proces odwróconej osmozy jest procesem stratnym. Czysta woda to ok. 20-35% wody zanieczyszczonej.
Dzięki temu jednak, że woda brudna spłukiwana jest do ścieku nasze membrany osmotyczne mogą służyć przez długi okres czasu. Membrany osmotyczne podlegają naturalnemu zużyciu. Określa się, że ich żywotność to ok. 3 lata.
Przeczytaj także: Zrozumieć osmozę
Podczas użytkowania membran:
- ściera się ich powierzchnia zewnętrzna
- powiększają się pory - zjawisko nazywane dekalibracją membrany
- w przypadku dużej ilości zanieczyszczeń, może zachodzić zjawisko zarastania membran kamieniem
- przy stosowaniu węgla aktywnego niskiej jakości, który nie zatrzymuje chloru z odpowiednią skutecznością, membrany mogą pokrywać się, zarastać, tzw. śluzem bakteryjnym.
Powiększanie się por membrany powoduje, że przepuszczają one coraz większe pierwiastki i związki chemiczne. Określa się, że nowa membrana przepuszcza ok. 10% związków chemicznych zawartych w wodzie nieoczyszczonej natomiast już po 3-4 latach membrana będzie przepuszczała aż 40% związków chemicznych.
Zastosowanie odwróconej osmozy
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.
Technologia odwróconej osmozy od lat jest uznawana za najskuteczniejszy sposób oczyszczania wody. Właśnie dlatego jest stosowana nie tylko w domowych systemach, ale także w laboratoriach, przemyśle spożywczym i farmaceutycznym.
Kompaktowa odwrócona osmoza znajduje zastosowanie do:
- przygotowania czystej, smacznej wody do spożycia, która idealnie zastępuje wodę butelkowaną, ze względu na możliwość nasycenia wody minerałami niezbędnymi dla organizmu człowieka przez tzw. mineralizator. Warto dodać, że woda po odwróconej osmozie wypada zdecydowanie korzystniej pod względem ekonomii oraz ekologii w porównaniu do wód butelkowanych.
- wykorzystania kulinarnego, gdzie woda pozbawiona wszelkich zanieczyszczeń nadaje potrawom i gorącym napojom głęboki smak i aromat
- wykorzystania przy eksploatacji małych urządzeń AGD bez ryzyka obrastania osadami z kamienia kotłowego (filtry odwróconej osmozy usuwają między innymi twardość wody)
Waterdrop A1 to nablatowy filtr wody z odwróconą osmozą (RO), który oczyszcza wodę w chwili poboru i podaje ją w temperaturze zimnej, pokojowej lub gorącej. System wyposażono w lampę UV wspierającą higienę wody na etapie podawania.
Waterdrop X12 to bezzbiornikowy filtr wody pod zlew z odwróconą osmozą (RO) i sterylizacją UV. Filtruje wodę w chwili poboru i podaje ją bezpośrednio z instalacji domowej, zapewniając stały dostęp do czystej, filtrowanej wody bez magazynowania i bez potrzeby korzystania z wody butelkowanej.
Waterdrop X16 to bezzbiornikowy filtr wody pod zlew z odwróconą osmozą (RO) i lampą UV, przeznaczony do stałej filtracji wody kranowej. Oczyszcza wodę w chwili poboru i podaje ją bezpośrednio z instalacji, zapewniając ciągły dostęp do filtrowanej wody bez magazynowania.
Zalety odwróconej osmozy
W porównaniu z tradycyjnymi metodami, takimi jak filtracja węglowa czy dzbanki filtrujące, systemy RO oferują zupełnie inny poziom czystości i bezpieczeństwa.
- Skuteczność potwierdzona badaniami - Membrana RO zatrzymuje nawet 99% zanieczyszczeń, w tym metale ciężkie, mikroplastik, bakterie, wirusy i związki organiczne. To poziom filtracji, którego nie są w stanie zapewnić inne rozwiązania domowe.
- Czystość mikrobiologiczna - Filtracja na poziomie 0,0001 mikrona usuwa mikroorganizmy i drobnoustroje, których nie wychwytują standardowe filtry mechaniczne. Dzięki temu woda z filtra RO jest bezpieczna nawet dla niemowląt.
- Lepszy smak i aromat - Usunięcie chloru, siarczanów i lotnych związków organicznych sprawia, że woda zyskuje neutralny, delikatny smak. Kawa, herbata i posiłki przygotowywane z takiej wody są wyraźnie smaczniejsze.
- Ekologia i oszczędność - Korzystanie z filtra wody z odwróconą osmozą to realny sposób na ograniczenie zużycia plastiku. Zamiast kupować butelkowaną wodę, wystarczy nalać ją prosto z kranu. W skali roku oznacza to setki zaoszczędzonych butelek i niższe koszty domowe.
- Wygoda i nowoczesność - Nowoczesne systemy Waterdrop RO działają automatycznie, posiadają czujniki zużycia filtrów i systemy szybkiej wymiany wkładów.
Odwrócona osmoza - Fakty i Mity
W internecie jest bardzo dużo artykułów i opracowań na temat RO. Metoda posiada wielu zwolenników, setki tysięcy ludzi posiada takie systemy w domach od 20-30 lat. Oczywiście, jak w każdej dziedzinie, znajdują się przeciwnicy tego rozwiązania, podnosząc kwestię „za czystej” (jałowej wody).
Mit: Woda osmotyczna jest niezdrowa i 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.
Fakt: Odwrócona osmoza obniża pH wody.
Poprzez usuwanie minerałów odpowiadających za zasadowość wody, odwrócona osmoza faktycznie obniża odczyn pH. Jednak ta obniżka nie jest znaczna i nie ma negatywnego wpływu na organizm ludzki.
Fakt: 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.
Mit: Systemy odwróconej osmozy są bardzo drogie.
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.
tags: #odwrócona #osmoza #oczyszczanie #wody #zasada #działania
