Atvirkštinė osmozė arba RO yra a filtravimas metodas, naudojamas jonams ir molekulėms pašalinti iš tirpalo, spaudžiant tirpalą vienoje pusiau pralaidžios arba selektyviosios membranos pusėje. Didelės molekulės (tirpios) negali kirsti membranos, todėl jos lieka vienoje pusėje. Vanduo (tirpiklis) gali kirsti membraną. Rezultatas yra tas, kad tirpios molekulės tampa labiau koncentruotos vienoje membranos pusėje, o priešingos pusės - labiau atskiedžiamos.
Kaip veikia atvirkštinė osmozė
Norėdami suprasti atvirkštinę osmozę, ji pirmiausia padeda suprasti, kaip masė gabenama difuzijos ir įprastinės osmoso metu. Difuzija yra judėjimas molekulių iš aukštesnio regiono koncentracija į mažesnės koncentracijos regioną. Osmozė yra ypatingas difuzijos atvejis, kai molekulės yra vanduo, o koncentracijos gradientas vyksta per pusiau pralaidžią membraną. Pusiau pralaidi membrana leidžia praleisti vandenį, bet suprantama (pvz., Na+, Ca2+, Cl-) arba didesnės molekulės (pvz., gliukozė, karbamidas, bakterijos). Difuzija ir osmozė yra termodinamiškai palankūs ir tęsis tol, kol bus pasiekta pusiausvyra. Osmosą galima sulėtinti, sustabdyti ar net pakeisti, jei membranai iš „koncentruotos“ membranos pusės daromas pakankamas slėgis.
Atvirkštinė osmozė atsiranda, kai vanduo juda per membraną nuo koncentracijos gradiento, nuo mažesnės koncentracijos iki aukštesnės koncentracijos. Norėdami iliustruoti, įsivaizduokite pusiau pralaidžią membraną, kurios vienoje pusėje yra gėlo vandens, o kitoje - koncentruoto vandeninio tirpalo. Jei vyksta normali osmozė, gėlas vanduo kirs membraną, kad praskiestų koncentruotą tirpalą. Atvirkštinio osmozės metu koncentruoto tirpalo pusė yra veikiama slėgio, kad vandens molekulės per membraną būtų nukreiptos į gėlo vandens pusę.
Yra skirtingos membranų poros, naudojamos atvirkščiai osmozei. Nors mažas porų dydis geriau filtruojamas, vanduo juda ilgiau. Tai tarsi bandymas išpilti vandenį per sietelį (dideles skylutes ar poras), palyginti su bandymu išpilti jį per popierinį rankšluostį (mažesnės skylės). Tačiau atvirkštinė osmozė skiriasi nuo paprasto membraninio filtravimo, nes ji apima difuziją ir yra veikiama srauto greičio ir slėgio.
Atvirkštinės osmozės naudojimo būdai
Atvirkštinė osmozė dažnai naudojama komerciniam ir gyvenamųjų namų vandens filtravimui. Tai taip pat yra vienas iš metodų, naudojamų jūros vandeniui gėlinti. Atvirkštinė osmozė ne tik sumažina druską, bet ir gali išfiltruoti metalus, organinius teršalus ir patogenus. Kartais atvirkštinė osmozė naudojama skysčiams, kuriuose vanduo yra nepageidaujamas nešvarumas, išvalyti. Pavyzdžiui, atvirkštinė osmozė gali būti naudojama išvalyti etanolį arba grūdų alkoholį, kad padidėtų jos įrodymas.
Atvirkštinės osmozės istorija
Atvirkštinė osmozė nėra nauja gryninimo technika. Pirmuosius osmoso per pusiau pralaidžias membranas pavyzdžius aprašė Jean-Antoine Nollet 1748 m. Kol procesas buvo žinomas laboratorijose, jis nebuvo naudojamas jūros vandeniui gėlinti iki 1950 m. Kalifornijos universitete Los Andžele. Keli tyrėjai patobulino atvirkštinės osmozės vandens valymui metodus, tačiau procesas buvo toks lėtas, kad komerciniu mastu nebuvo praktiškas. Nauji polimerai leido gaminti efektyvesnes membranas. Iki 21-ojo amžiaus pradžios gėlinimo įrenginiai per dieną galėjo sunaikinti 15 milijonų galonų vandens gėlinimo įrenginius, kai veikė arba planuojama įrengti apie 15 000 augalų.