Osmozė yra reiškinys, kai grynas vanduo teka iš praskiesto tirpalo per pusiau pralaidžią membraną į didesnės koncentracijos tirpalą. Pusiau pralaidi reiškia, kad membrana praleidžia mažas molekules ir jonus, bet veikia kaip barjeras didesnėms molekulėms ar ištirpusioms medžiagoms. Atvirkštinė osmozė yra atvirkštinio osmoso procesas. Mažiau koncentruotas tirpalas turės natūralią tendenciją migruoti į didesnės koncentracijos tirpalą.

Kaip veikia atvirkštinio osmoso sistema?

Atvirkštinis osmozė – tai procesas, kurio metu iš vandens pašalinami pašaliniai teršalai, kietos medžiagos, didelės molekulės ir mineralai, spaudžiant vandenį per specializuotas membranas. Tai vandens valymo sistema, naudojama gerti vandenį, tinkamą gerti, virti ir naudoti kitais svarbiais tikslais.

Jei nėra vandens slėgio, švarus vanduo (mažos koncentracijos vanduo), išvalytas osmoso būdu, pereis į didelės koncentracijos vandenį. Vanduo stumiamas per pusiau pralaidžią membraną. Šis membraninis filtras turi daug porų, mažų, vos 0,0001 mikrono, kurios gali filtruoti apie 99 % teršalų, tokių kaip bakterijos (maždaug -1 mikronas), tabako dūmai (0,07 mikrono), virusai (0,02–0,04 mikrono) ir kt. Ir pro jį praeina tik gryno vandens molekulės.

Atvirkštinio osmoso vandens valymas gali pašalinti visus naudingus mineralus, kurių reikia mūsų organizmui, tačiau tai yra veiksminga ir patikrinta technologija, leidžianti pagaminti švarų ir tyrą vandenį, tinkamą gerti. RO sistema turėtų tiekti daug metų labai gryną vandenį, kad galėtumėte jį gerti be rūpesčių.

Kodėl membraninis filtras yra efektyvus vandens valymui?

Paprastai iki šiol sukurti vandens valymo įrenginiai skirstomi į be membranų veikiančius vandens valymo įrenginius ir atvirkštinio osmoso vandens valymo įrenginius, naudojant membraną.

Be membranų filtravimas dažniausiai atliekamas su anglies filtru, kuris filtruoja tik blogą skonį, kvapą, chlorą ir kai kurias organines medžiagas iš vandentiekio vandens. Dauguma kietųjų dalelių, tokių kaip neorganinės medžiagos, sunkieji metalai, organinės cheminės medžiagos ir kancerogenai, negali būti pašalintos ir praleistos. Kita vertus, atvirkštinio osmoso vandens valymo metodas naudojant membraną yra labiausiai pasaulyje pageidaujamas vandens valymo metodas, naudojant pusiau pralaidžią vandens membraną, pagamintą naudojant pažangiausias polimerų inžinerijos technologijas. Tai vandens valymo metodas, kuris praleidžia, atskiria ir pašalina įvairius neorganinius mineralus, sunkiuosius metalus, bakterijas, virusus, bakterijas ir radioaktyviąsias medžiagas, esančias vandentiekio vandenyje, kad būtų gautas grynas vanduo.

Dėl to ištirpusi medžiaga išlieka slėgio veikiamoje membranos pusėje, o grynas tirpiklis gali praeiti į kitą pusę. Kad membrana būtų „selektyvi“, ji neturėtų praleisti didelių molekulių ar jonų per poras (skyles), bet turėtų laisvai praleisti mažesnius tirpalo komponentus (pvz., tirpiklio molekules, t. y. vandenį, H2O).

Tai ypač aktualu čia, Kalifornijoje, kur vandentiekio vanduo yra labai kietas. Tad kodėl gi nepasimėgavus švaresniu ir saugesniu vandeniu su atvirkštinio osmoso sistema?

R/O membraninis filtras

Šeštojo dešimtmečio pradžioje dr. Sidney Loeb iš UCLA pritaikė atvirkštinį osmosą (RO), kartu su Srinivasa Sourirajan sukurdamas pusiau pralaidžias anizotropines membranas. Dirbtinės osmoso membranos yra specialiai sukurtos pusiau pralaidžios membranos, kurių porų dydis yra 0,0001 mikrono – milijoninė plauko storio dalis. Ši membrana yra specialus filtras, pagamintas naudojant polimerų inžinerijos technologiją, pro kurį negali prasiskverbti jokie cheminiai teršalai, bakterijos ir virusai.

Kai užterštam vandeniui taikomas slėgis, kad jis praeitų pro šią specialią membraną, didelės molekulinės masės cheminės medžiagos, tokios kaip vandenyje ištirpęs kalkių vanduo, ir didelės molekulinės masės cheminės medžiagos, tokios kaip vandenyje ištirpusios kalkės, praleidžiamos per pusiau laidžią membraną, kurioje yra tik grynas mažos molekulinės masės vanduo, ištirpęs deguonis ir organinių mineralų pėdsakai. Jos sukurtos taip, kad jas iš membranos išstumtų naujo vandens, kuris nepraeina pro pusiau laidžią membraną ir toliau spaudžiasi, slėgis.

Dėl to ištirpusi medžiaga išlieka slėgio veikiamoje membranos pusėje, o grynas tirpiklis gali praeiti į kitą pusę. Kad membrana būtų „selektyvi“, ji neturėtų praleisti didelių molekulių ar jonų per poras (skyles), bet turėtų laisvai praleisti mažesnius tirpalo komponentus (pvz., tirpiklio molekules, t. y. vandenį, H2O).

Medicininiais tikslais pradėtos gaminti membranos buvo sukurtos kariniams tikslams arba tam, kad kareiviai gautų švaraus, neužteršto geriamojo vandens, ir toliau valytų astronautų šlapimą, surinktą nenumatytais atvejais kosmoso tyrinėjimų metu. Jos naudojamos aviacijos ir kosmoso pramonėje geriamojo vandens gamybai, o pastaruoju metu didžiosios gėrimų kompanijos naudoja didelio našumo pramoninius vandens valymo įrenginius butelių gamybai ir yra plačiai naudojamos buitiniams vandens valymo įrenginiams.