Povratna osmoza, obrnuta osmoza ili reverzna osmoza je metoda koja služi za dobijanje pitke vode iz slane vode. Postupak koristi polupropustljivu membranu kroz koju prolazi čista voda, a zaostaju soli. Pritisak slane vode mora biti oko 25 bar, što ovu metodu čini skupom za proizvodnju većih količina sveže vode. Hloridi, amonijak i ugljendioksid su mali molekuli koji prolaze polupropustljivu membranu, pa ih treba naknadno ukloniti aktivnim ugljem. Neke bakterije i virusi takode prolaze polupropustljivu membranu, pa i njih treba dezinfikovati (hlorisanje, ozon, UV lampa, sunčeva dezinfekcija).
Povratna osmoza ili reverzna osmoza je skoro savršen proces filtriranja vode. Ovaj proces omogućuje odstranjivanje najsitnijih čestica iz vode. Povratna osmoza se koristi za pročišćavanje vode i odstranjivanje neorganskih minerala, soli i ostalih nečistoća u cilju poboljšanja izgleda, ukusa i ostalih svojstava vode. Tako se dobija kvalitet voda za piće koji zadovoljava sve standarde voda za piće. Nakon poznatih načina prečišćavanje vode industrijskom filtracijom (gradski vodovod i fabrike), prokuvavanjem i hlorisanjem, došlo se do tehnički skoro savršenog načina filtriranja vode, koji gotovo od svake zagađene vode može napraviti zdravu pitku vodu. Osmotske membrane koje se koriste u ovom postupku imaju toliko sitne otvore da kroz njih mogu proći gotovo samo molekuli čiste vode, a sve nečistoće ostaju na membrani i izbacuju se preko odvoda kao tehnička otpadna voda. Ovakvim načinom filtracije vode dobija se voda za piće visokog kvaliteta, koja se može koristiti i u medicinske svrhe (voda za bebe).
Osmoza je prirodan postupak koji je izvodljiv i u obrnutom pravcu. Na soni rastvor delujemo s pritiskom viših od osmotskog, te iz rastvora soli kroz membranu prolazi čista voda. Rastvorene soli i primese kao koloidi, bakterije,virusi i sl. ostaju u rastvoru, a na drugoj strani membrane dobijemo čistu vodu. Povratna osmoza je postupak odvajanja rastvorenih jedinjenja od rastvarača (vode). Sam postupak dobijanja vode, kojoj oduzmemo do 99% nepoželjnih nečistoća, dobijemo na način da vodu pod višim pristiskom usmerimo na membranu, gde se odvaja čista voda od kontaminata.
Osmoza i povratna osmoza[]
Difuzija je kretanje molekula iz područja veće koncentracije u područje niže koncentracije. Osmoza je poseban slučaj difuzije u kojoj molekuli vode i koncentracija čestica nastaju preko polupropustljive membrane. Polupropustljiva membrana omogućava prolaz vode, ali ne i jona (npr. Na+, Ca2+, Cl-) ili većih molekula (npr. glukoza, urea, bakterije). Difuzija i osmoza su termodinamički povoljne, i to će se nastaviti dok se ne postigne ravnoteža. Osmoza može biti usporena, zaustavljena, pa čak i obrnuta ukoliko se primenjuje dovoljan pritisak na membranu s "koncentrisanije" strane membrane.
Reverzna osmoza nastaje kada se voda premešta kroz polupropustljivu membranu protiv koncentriranih čestica, od niže do više koncentracije. Vodeni pritisak se koristi da tera molekule vode kroz membranu koja ima jako sitne pore ostavljajući veće kontaminante iza sebe. Prečišćena voda je sakupljena sa čiste strane membrane, a voda koja sadrži koncentraciju kontaminanata ispušta se u odvod s kontaminirane strane. Prosečan sistem reverzne osmoze sadrži filter za talog (hlor), membranu povratne osmoze, spremnik za vodu i filter aktivnog uglja.
Povratna osmoza se često koristi u tržišne (komercijalne) i stambene svrhe filtriranja vode. To je takođe jedna od metoda koja se koristi za desalinizaciju (odstranjenje soli iz morske vode). Ponekad se povratna osmoza koristi za pročišćavanje tečnosti u kojima je voda nepoželjna nečistoća (npr. etanola). Sistemi povratne osmoze su odlični za gotovo sve potrebe za filtriranje vode. Uglavnom su najbolji izbor za vodu zagađenu (kontaminiranu) s visokim nivoom nitrita, kakvu možemo naći u poljoprivrednim područjima. Arsen, bakterije i viruse, loš okus i miris, hlor, fluor, teške metale, nitrite, naslage, talog, mulj i gvožđe - sve ovo uspešno uklanja sistem povratne osmoze, dok vodik-sulfat, benzen i trihalometane značajno smanjuje, a jedino radon minimalno ili nikako ne uklanja. Iako je povratna osmoza uspe[na u uklanjanju bakterija i virusa, u područjima gde je voda zagađena isključivo virusima i bakterijama, preporuča se UV (ultraljubičasta) sterilizacija (UV sterilizator ili UV lampa).
Postupak povratne osmoze[]
Povratna osmoza nastaje kada se voda premešta kroz polupropustljivu membranu protiv koncentrisanih čestica, od niže do više koncentracije, savladavajući osmotski pritisak. Najvažnija primena povratne osmoze je izdvajanje slatke vode iz morske vode ili bočate (poluslane) vode. Na morsku vodu ili bočastu vodu se primenjuje pritisak, a kroz polupropustljivu membranu prolazi slatka voda. Polupropustljiva membrana za povratnu osmozu se izrađuje uglavnom od gustih slojeva polimernih materijala. U većini slučajeva polupropusna membrana dozvoljava prolaz samo slatke vode. Da bi se to omogućilo na bočatu vodu ili zagađenu slatku vodu se primenjuje pritisak od 2 do 17 bar, dok se za morsku vodu primenjuje od 40 do 82 bar (osmotski pritisak je oko 27 bar i on se mora savladati). Danas se povratna osmoza primenjuje sve više u medicini, industriji, pa i u domaćinstvima.
Istorijat[]
Postupak osmoze kroz polupropusnutljivu membranu prvi je zapazio Jean-Antoine Nollet 1748. Sledećih 200 godina osmoza je bila pojava koja se proučavala samo u labaratoriji. 1949. počela su istraživanja na Kalifornijskom univerzitetu u Los Angelesu (UCLA) u vezi dobijanja slatke vode iz morske vode korišćenjem polupropustljive membrane. Istraživači s Kalifornijskog univerziteta su uspeli dobiti pitku vodu iz morske vode, ali količina je bila toliko mala da se nije uspelo primeniti na tržištu. Tek sredinom 1950-tih dobijeni su bolji rezultati korišćenjem nesimetrične membrane (Loeb i Sourirajan). Do 2001. u radu je oko 15.200 postrojenja u svetu koji dobijaju slatku vodu iz morske vode (desalinizacija).
Primena[]
Pročišćavanje pitke vode - Povratna osmoza se često koristi u tržišne (komercijalne) i stambene svrhe filtriranja vode. Takvi sistemi za povratnu osmozu uglavnom imaju:
- filter za taloženje čestica kao što su korozivne čestice i kalcijum-karbonat,
- ponekad i drugi filter za još sitnije čestice,
- filter s aktivnim ugljem za hvatanje organskih jedinjenja i hlora, koji mogu oštetiti polupropustljivu membranu od TFC ili TFM materijala (engl. Thin Film Composite Membrane),
- filter (polupropustljiva membrana) obično od TFC ili TFM materijala,
- obično se dodaje i naknadni filter s aktivnim ugljem za uklanjanje hemikalija koje su zaostale nakon prolaskaa kroz polupropustljivu membranu,
- obično se dodaje i UV lampa za sterilizaciju mikroba koji su prošli kroz polupropustljivu membranu.
Ponekad se izostavlja filter s aktivnim ugljem (pre polupropusne membrane) ako je membrana od celuloznog triacetate CTA (engl. Cellulose Triacetate). Celulozni triacetat će istrunuti ako nije zaštićen s hlorisanom vodom (s druge strane TFC ili TFM materijali su osetljivi na hlor). Nakon membrane od celuloznog triacetata CTA potrebno je postaviti naknadni filter s aktivnim ugljem za uklanjanje hemikalija koje su zaostale nakon prolaska kroz polupropustljivu membranu (uključujući hlor).
U Europskoj uniji nije dozvoljeno korišćenje pitke vode nakon obrade vode reverznom osmozom, ukoliko naknadno ta ista voda nije sterilisana (hlorisanje, UV lampa ili ozon), budući da mala količina bakterija može proći kroz nepravilnosti u polupropustljivoj membrani ili kroz lošu zaptivač. Sistemi s povratnom osmozom postaju sve popularniji za morske akvarijume, pogotovo za uzgoj korala.
Šupljine kod polupropustljive membrane za reverznu osmozu mogu biti od 0,1 nm do 5.000 nm, zavisno od vrste filtra. Mikrofiltracija uklanja čestice veće od 50 nm, ultrafiltracija uklanja čestice veće od 3 nm, nanofiltracija uklanja čestice veće od 1 nm i hiperfiltracija uklanja čestice veće od 0,1 nm.
Povratna osmoza za prehrambenu industriju[]
U zadnje vreme reverzna osmoza se sve češće koristi za bistrenje voćnih sokova umesto toplotne obrade zbog niže cene postupka. U mlečnoj industriji reverzna osmoza se sve češće koristi za proizvodnju sirutke i mleka u prahu.
Nedostaci povratne osmoze
Kuhinjski aparati za reverznu osmozu koriste velike količine ulazne vode budući da je pritisak u vodovodnim cevima nizak (od 6 do 8 bar). Zbog toga je stupanj iskoristljivosti samo 5 do 15%. Ostatak vode, koji nije filtriran, treba tretirati kao otpadnu vodu (zbog veće koncentracije zagađivača). Tako na primer tipični kućni aparat za povratnu osmozu koji daje oko 20 litara pitke vode na dan, stvara od 80 do 180 litara otpadne vode na dan. Zbog toga samo velika postrojenja imaju stepen iskoristljivosti od 75% do 85%.
Reverzna osmoza osim što uklanja štetna jedinjenja, uklanja i korisne minerale, kao što su kalcijum i magnezijum (demineralizirana voda). Zbog toga je vodu za piće nakon reverzne osmoze potrebno mineralizirati (primer je voda za piće Dasani - The Coca-Cola Company).
Preuzeto sa: https://hr.wikipedia.org/wiki/Povratna_osmoza