Odwrócona osmoza

Odwrócona osmoza – wymuszona dyfuzja rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną rozdzielającą dwa roztwory o różnym stężeniu. W przeciwieństwie do osmozy spontanicznej, odwrócona osmoza zachodzi od roztworu o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej do roztworu o stężeniu niższym, czyli prowadzi do zwiększenia różnicy stężeń obu roztworów.

Schemat odwróconej osmozy (odsalanie):
1 - napływ wody morskiej,
2 - odpływ słodkiej wody (40%),
3 - odpływ słonej wody (60%),
4 - przepływ wody morskiej (60%),
5 - odpływ,
A - Pompa wysokiego ciśnienia (40%),
B - pompa obiegowa,
C - zbiornik z membraną półprzepuszczalną,
D - odzyskiwanie energii ciśnienia
Urządzenie okrętowe wykorzystujące proces odwróconej osmozy i służące do odsalania wody morskiej.

Odwrócona osmoza, w odróżnieniu od spontanicznej, musi zostać wywołana przyłożeniem do membrany ciśnienia o większej wartości i skierowanego przeciwnie niż ciśnienie osmotyczne naturalnie występujące w układzie.

HistoriaEdytuj

Proces osmozy przez półprzepuszczalne membrany po raz pierwszy zaobserwowano w roku 1748 przez Jeana Antoine Nolleta. Przez następne 200 lat, osmoza była zjawiskiem obserwowanym tylko w laboratorium. W 1949 Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles (UCLA) po raz pierwszy badał odsalanie wody morskiej wykorzystując do tego celu półprzepuszczalne membrany. W połowie roku 1950 naukowcy z UCLA i Uniwersytetu florydzkiego, z powodzeniem wyprodukowali wodę słodką z wody morskiej, jednakże strumień był zbyt mały, aby było to ekonomicznie opłacalne[1]. Tak było do czasu odkrycia przez Loeba i Sourirajana techniki tworzenia asymetrycznej membrany charakteryzującej się skutecznie cienką warstwą, wysoce porowatą i z grubszym podłożem membrany. Do końca 2001 roku na świecie pracowało lub było na etapie planowania około 15.200 zakładów odsalania wody morskiej[2].

ZastosowanieEdytuj

Odwrócona osmoza jest podstawą jednej z metod odsalania wody morskiej. Stosuje się też ją do oczyszczania i zatężania ścieków przemysłowych, szczególnie pochodzących z przemysłu spożywczego, papierniczego i galwanicznego. Metoda ta pozwala na odzyskanie wody oraz cennych substancji zawartych w ściekach. Główną zaletą tej metody jest stosunkowo małe zużycie energii, gdyż proces zachodzi bez przemiany fazowej.

Domowe zestawy filtrów oparte na odwróconej osmozie zużywają duże ilości wody. Do uzyskania 5 litrów wody oczyszczonej od 40 do 90 litrów wody trafia do ścieków - uzysk 5-15%. Wynika to z niewielkiej różnicy ciśnień w takich instalacjach. W zastosowaniach przemysłowych, przy znacznie większej różnicy ciśnień, można uzyskać do 75%. Jednocześnie stopień odsolenia wynieść może ok. 95%-99%. Uzależnione jest to od wielu czynników m.in. od jakości wody zasilającej oraz zastosowanej technologii.

Zobacz teżEdytuj

PrzypisyEdytuj

  1. J. Glater. The early history of reverse osmosis membrane development. „Desalination”. 117, s. 297-309, 1998. DOI: (98) 00122-2 10.1016/S0011-9164 (98) 00122-2 (ang.). 
  2. Crittenden, John; Trussell, Rhodes; Hand, David; Howe, Kerry and Tchobanoglous, George. Water Treatment Principles and Design, Edition 2. John Wiley and Sons. New Jersey. 2005 ​ISBN 0-471-11018-3