Что такое обратный осмос (RO) Определение

Обратный осмос (RO) основан на принципе обратного осмотического процесса. Ученые обнаружили, что все, что требуется для того, чтобы обратить вспять процесс осмоса, является подходящей полупроницаемой мембраной и прикладывает давление к концентрированному раствору соли над нанесенным и осмотическим обратным давлением, тем самым заставляя чистую воду проходить через полупроницаемую мембрану. Другими словами, обратный осмос - это процесс, при котором вода, содержащая неорганические соли (минералы), взвешенные твердые вещества, растворимые и нерастворимые органические вещества, водные микроорганизмы и растворенные газы (вместе называемые исходными водными компонентами или загрязняющими веществами), подвергается под давлением через полупроницаемую мембрану. Полупроницаемый относится к мембране, которая избирательно позволяет воде проходить через нее с гораздо большей скоростью, чем скорость переноса любых составляющих, содержащихся в воде. Узнайте больше о мембранах, работающих под давлением. Если вода с высокой минерализацией отделяется от воды с низкой соленостью через полупроницаемую мембрану, естественный процесс переноса воды будет происходить от стороны с низкой соленостью до поверхности с высокой соленостью мембраны, пока соленость с обеих сторон не достигнет того же концентрация. Этот естественный процесс переноса воды через мембрану, обусловленную градиентом солености, происходит в каждой живой клетке; он известен как осмос.

Гидравлическое давление, прикладываемое к мембране водой при ее переходе со стороны низкой солености мембраны на сторону с высокой соленостью, называется осмотическим давлением. Осмотическое давление является естественной силой, подобной гравитации, и пропорционально разнице в концентрации всех растворенных твердых веществ (TDS) с обеих сторон мембраны, температуре исходной воды и типах ионов, которые образуют содержание TDS в исходной воде , Это давление не зависит от типа мембраны. Чтобы удалить свежую (с низкой соленостью) воду из воды с высоким содержанием солености с использованием мембранного разделения, естественное движение воды, вызванное осмосом, должно быть отменено, т. Е. Пресная вода должна быть перенесена со стороны высокой солености мембрану к стороне с низкой соленостью. Для такого поворота естественного направления пресноводного потока вода с высоким содержанием солености должна находиться под давлением на уровне выше, чем естественное осмотическое давление.

Если вода с высоким содержанием солености постоянно находится под давлением на уровне выше осмотического давления и потерях давления для переноса воды через мембрану, установившийся поток пресной воды с поверхности с высокой соленостью мембраны до низкой солености будет происходить, что приведет к отторжению и накоплению соли на одной стороне мембраны и производству пресной воды, с другой. Этот процесс принудительного перемещения воды через мембрану в противоположном направлении к осмотической силе, обусловленной градиентом солености, известен как обратный осмос (RO).

Скорость переноса воды через мембрану на несколько порядков выше скорости прохождения солей. Это существенное различие между скоростью прохождения воды и солей позволяет мембранным системам производить пресную воду с очень низким содержанием минералов. Приложенное давление подаваемой воды учитывает осмотическое давление и преодолевает потери давления, которые возникают, когда вода проходит через мембрану, тем самым сохраняя пресную воду на стороне с низкой соленостью (пермеат) мембраны, пока эта вода не выйдет из мембранного сосуда.

Осмоз и обратный осмос

Соли, содержащиеся на исходной водяной (мембраной) стороне мембраны, сохраняются и концентрируются; они в конечном счете эвакуируются из мембранного сосуда для удаления. В результате процесс обратного осмоса приводит к двум потокам - одной из пресной воды с низкой минерализацией (пермеат) и одной из исходной воды с повышенным содержанием соли (концентрат, рассол или ретентат), как показано на рисунке выше. В то время как полупроницаемые мембраны обратного осмоса отбрасывают все взвешенные твердые вещества, они не являются абсолютным барьером для растворенных твердых веществ (минералы и органические вещества). Некоторое прохождение растворенных твердых веществ будет сопровождать прохождение пресной воды через мембрану. Скорость прохождения воды и соли является двумя ключевыми характеристиками мембран обратного осмоса.