Osmoza je pojav, pri katerem čista voda teče iz razredčene raztopine skozi polprepustno membrano v raztopino z višjo koncentracijo. Polprepustnost pomeni, da membrana prepušča majhne molekule in ione, vendar deluje kot ovira za večje molekule ali raztopljene snovi. Reverzna osmoza je proces osmoze v obratni smeri. Raztopina z manjšo koncentracijo bo imela naravno težnjo k migraciji v raztopino z višjo koncentracijo.

Kako deluje sistem reverzne osmoze?

Reverzna osmoza je postopek, ki iz vode s pomočjo tlaka odstranjuje tuje onesnaževalce, trdne snovi, velike molekule in minerale, tako da jo potiska skozi specializirane membrane. Gre za sistem za čiščenje vode, ki se uporablja za izboljšanje vode za pitje, kuhanje in druge pomembne namene.

Če ni vodnega tlaka, se čista voda (voda z nizko koncentracijo), prečiščena z osmozo, premakne v vodo z visoko koncentracijo. Voda se potisne skozi polprepustno membrano. Ta membranski filter ima veliko por, majhnih kot 0,0001 mikrona, ki lahko filtrirajo približno 99 % onesnaževalcev, kot so bakterije (približno -1 mikron), tobačni dim (0,07 mikrona), virusi (0,02-0,04 mikrona) itd. Skozi njega prehajajo samo molekule čiste vode.

Čiščenje vode z reverzno osmozo morda filtrira vse koristne minerale, ki jih naše telo potrebuje, vendar je učinkovita in preizkušena tehnologija za proizvodnjo čiste in neoporečne vode, primerne za pitje. Sistem RO bi moral zagotavljati dolgoletno visoko čisto vodo, tako da jo lahko pijete brez skrbi.

Zakaj je membranski filter učinkovit za čiščenje vode?

Na splošno so čistilniki vode, ki so bili razviti do sedaj, v veliki meri razvrščeni v metodo filtracije brez membrane in metodo čiščenja vode z reverzno osmozo z uporabo membrane.

Filtracija brez membrane se večinoma izvaja z ogljikovim filtrom, ki filtrira le slab okus, vonj, klor in nekatere organske snovi v vodi iz pipe. Večine delcev, kot so anorganske snovi, težke kovine, organske kemikalije in rakotvorne snovi, ni mogoče odstraniti in prepustiti skozi. Po drugi strani pa je metoda čiščenja vode z reverzno osmozo z uporabo membrane najbolj priljubljena metoda čiščenja vode na svetu, ki uporablja polprepustno membrano za vodo, izdelano z najsodobnejšo tehnologijo polimernega inženiringa. Gre za metodo čiščenja vode, ki prehaja skozi in ločuje ter odstranjuje različne anorganske minerale, težke kovine, bakterije, viruse in radioaktivne snovi, ki jih vsebuje voda iz pipe, da nastane čista voda.

Posledica tega je, da se topljenec zadrži na tlačni strani membrane, čisto topilo pa lahko preide na drugo stran. Da bi bila ta membrana »selektivna«, ne sme prepuščati velikih molekul ali ionov skozi pore (luknje), temveč mora prepuščati manjše komponente raztopine (kot so molekule topila, tj. voda, H2O), da prosto prehajajo.

To še posebej velja tukaj v Kaliforniji, kjer je trdota vode iz pipe zelo visoka. Zakaj torej ne bi uživali v čistejši in varnejši vodi s sistemom reverzne osmoze?

R/O membranski filter

V zgodnjih petdesetih letih prejšnjega stoletja je dr. Sidney Loeb na UCLA praktično uporabil reverzno osmozo (RO), ko je skupaj s Srinivaso Sourirajanom razvil polprepustne anizotropne membrane. Umetne osmozne membrane so posebej zasnovane polprepustne membrane s porami velikosti 0,0001 mikrona, kar je milijoninka debeline lasu. Ta membrana je poseben filter, izdelan s tehnologijo polimernega inženiringa, skozi katerega ne morejo prehajati kemični onesnaževalci, pa tudi bakterije in virusi.

Ko se onesnažena voda pritisne, da prehaja skozi to posebno membrano, skozi polprepustno membrano prehajajo kemikalije z visoko molekulsko maso, kot je apnena voda, raztopljena v vodi, in kemikalije z visoko molekulsko maso, kot je apno, raztopljeno v vodi, le s čisto vodo z majhno molekulsko maso, raztopljenim kisikom in sledmi organskih mineralov. Zasnovane so tako, da se iz membrane izločijo s pritiskom nove vode, ki ne prehaja skozi polprepustno membrano in še naprej prodira.

Posledica tega je, da se topljenec zadrži na tlačni strani membrane, čisto topilo pa lahko preide na drugo stran. Da bi bila ta membrana »selektivna«, ne sme prepuščati velikih molekul ali ionov skozi pore (luknje), temveč mora prepuščati manjše komponente raztopine (kot so molekule topila, tj. voda, H2O), da prosto prehajajo.

Membrane, ki so bile izstreljene v medicinske namene, so bile razvite za vojaško bojevanje ali za zagotavljanje čiste, nekontaminirane pitne vode vojakom in dodatno prečiščujejo urin astronavtov, zbran ob nepredvidenih dogodkih med raziskovanjem vesolja. Uporabljajo se v vesoljski industriji za pitno vodo, v zadnjem času pa velika podjetja za proizvodnjo pijač uporabljajo industrijske čistilnike vode z veliko zmogljivostjo za proizvodnjo steklenic in se pogosto uporabljajo za gospodinjske čistilnike vode.