Ozmózis víztisztítás működési elve

Fordított ozmózis (Reverse Osmosis=RO)

Wikipedia: "A fordított ozmózis során egy hígabb oldattól féligáteresztő és mechanikailag szilárd membránnal elválasztott tömény vizes oldatra az ozmózisnyomásnál nagyobb nyomás hat. Ilyenkor a vízmolekulák a hígabb oldatba áramlanak és a töményebb oldat koncentrációját növelik. A folyamat éppen ellenkezője az ozmózisnak, amelynek során a koncentrációkülönbség kiegyenlítésére megindul a vízmolekulák diffúziója a hártyán keresztül a töményebb oldatba és ennek következtében túlnyomás (ozmózisnyomás) keletkezik."

Fordított ozmózis (RO) technológia a gyakorlatban

A fordított ozmózist elsősorban az ivóvízkezelés során alkalmazzák, ahol zárt technológiai rendszerben, nyomás alatt egy féligáteresztő rétegen (membránon) préselik át a már több lépcsőben előszűrt vizet. A fordított ozmózis során használt membrán vízáteresztő rés mérete 0,0001 mikron nagyságú, amely így kiszűri a tisztításra szánt vízben lévő szinte összes fizikai és kémiai szennyezőanyagot, valamint a biológiailag aktív szervezeteket is.

A fordított ozmózis technológiáját először a NASA fejlesztette ki űrhajósok számára, majd a haditengerészetnél használták a sós tengervízből történő ivóvíz előállítására. A nyugati világban régóta elterjedt, de ma már a Közel-Kelet tehetősebb országai is így nyerik ivóvizüket a tengerből, sőt Ázsiában már megjelentek a palackozott RO ivóvizek is. A fordított ozmózis az úgynevezett hiperszűrési technológiákhoz tartozik, és egyre jobban elterjed a vegyipari folyamatokban, a kozmetikai- és gyógyszeriparban és olyan más helyeken ahol nagyon nagy tisztaságú víz biztosítása szükséges (pl: élelmiszeripar, ahol ozmózisvizet használnak fel gyümölcslevek, konzervek, különböző italfajták, stb. előállításánál).

Mi az ozmózis lényege?

Az ozmózis jelenség akkor jön létre, amikor elválasztunk 2 eltérő töménységű oldatot egymástól egy féligáteresztő anyaggal, ún. membránnal. Egy oldat mindig oldószerből és oldott anyag(ok)ból áll. Ozmózis az oldószernek a természetes áramlása (átszivárgása) ezen a félig áteresztő membránon (semipermeable membrane) keresztül, egy hígabb, azaz alacsonyabb koncentrációjú oldat irányából a töményebb, azaz magasabb koncentrációjú oldat irányába. A 2 oldatban ún. ozmotikus  nyomás van jelen. Az ozmotikus nyomás az oldószer és az oldott anyag fajtájának, valamint a koncentrációnak a függvénye. Az áramlás oka a 2 oldat közötti ozmotikus nyomáskülönbség, mely a 2 oldat koncentráció különbsége miatt alakul ki.  Minél nagyobb az oldatok koncentráció különbsége, annál nagyobb az ozmotikus nyomáskülönbség. Ha azonban túlnyomás van a töményebb, azaz magasabb koncentrációjú oldat felén, a természetes ozmózis áramlási iránya megfordul. Ekkor az oldószer a töményebb oldat felől a hígabb oldat irányába áramlik. Ez a folyamat a fordított ozmózis.

Fordított ozmózis (RO) technológia elve a víztisztításban

Előzőekből kiderült, hogy a fordított ozmózis (Reverse Osmosis, RO) jelensége akkor alakul ki, ha valamilyen nyomás hatására a természetes ozmózis áramlási iránya megfordul.

Az RO víztisztítás technológiájában a fordított ozmózis során az oldószer (tiszta víz) áramlik külső - általában hálózati víz- nyomás hatására a féligáteresztő membránon keresztül a magasabb koncentrációjú oldatból (nyersvíz) az alacsonyabb koncentrációjú oldat felé (tisztított víz).

Tulajdonképpen a membrán szétválasztja az ideérkező vízáramot (nyersvíz) egy "tisztított" vízáramra (ezt nevezzük permeátumnak) és egy koncentrált vízáramra (ezt nevezzük koncentrátumnak), mely utóbbiban található a kiszűrt szennyezőanyagok összessége jóval magasabb koncentrációban, mint az eredeti nyersvízben.

A membrán szűrő felépítése

A membrán szűrő vékony, félig áteresztő filmrétegekből (hártyákból) áll, melyek spirálosan felcsavarva össze vannak "kapcsolva" egymással egy műanyag cső körül. A membrán szűrő felszínéhez érkező vízből a vízmolekulák hártyákon keresztülhatolnak, majd spirálvonalban a membrán szűrő belsejében összegyűlnek és tovább haladnak a víztisztító további egységei felé.

Mennyire hatékony a fordított ozmózis technológia membrán szűrője és hogyan biztosítja a tisztavizet?

Elmondhatjuk, hogy a fordított ozmózis technológia minden egyéb, ma ismert víztisztítási technológiánál hatékonyabb, mert a membrán szűrő -tulajdonságaiból adódóan (résméret: 0,0001 mikron)- eltávolítja a baktériumoknál ezerszer kisebb szennyeződéseket is az ivóvízből és gyakorlatilag csak a vízmolekulákat engedi át a réseken. A membrán szűrő réseinél a vírusok pl. 200-szor, a baktériumok pedig 2000-szer nagyobbak! A fordított ozmózis technológiával működő víztisztító általánosságban 95%-os hatásfokkal távolítja el a vízből a szennyező anyagokat.

A víz tisztításakor a membrán szűrők szerkezeti felületén a tisztítandó víz folyamatos mozgásban van, ezáltal "lemossa" a membrán szűrőn fennakadó szennyeződéseket, így a fordított ozmózis elvén működő víztisztító rendszer tulajdonképpen öntisztító. A fordított ozmózis technológiában a membrán szűrő által végzett szétválasztási folyamatot követően a tisztított víz (permeátum) a víztartályba (víztartály nélküli, ún. átfolyásos RO rendszerekben pedig a következő egységhez), a kiszűrt anyagok (koncentrátum) pedig szennyvízként a csatornába távoznak el.

Fordított ozmózis technológia elvét alkalmazó víztisztító összehasonlítása az egyéb vízszűrési eljárásokkal

Az 1-, 2-, 3- esetleg 4 lépcsős, fordított ozmózis technológiát nem alkalmazó víztisztítási technológiák a káros anyagoknak csak egy részét képesek kiszűrni a vízből.

A forralás csak részleges megoldást jelenthet, ugyanis ekkor sajnos csak a mikroorganizmusok pusztulnak el, a többi szennyeződéssel pl. vírusok, nehézfémek, nitrátok, vegyszerek, stb. nem tud mit kezdeni, azok a vízben maradnak. Sőt forralást követően nagyobb koncentrációban lesznek jelen a benne maradt szennyezőanyagok, hiszen forraláskor víz egy része párolog el, így ugyanannyi szennyeződés lesz jelen kevesebb vízben.

Klórozás= szükséges rossz: igaz fertőtleníti a vizet (egyetlen előnye), de mára már egyértelművé vált különböző, orvosi kutatások eredményeként, hogy tartósan a szervezetbe kerülve káros hatásai vannak az egészségünkre, ráadásul a vizet kellemetlen ízűvé és szagúvá teszi. A klórozott víz fogyasztása, felhasználása előtt el kell távolítani a klórt belőle.

A fordított ozmózis technológiát alkalmazó víztisztítók fő egysége, a membrán szűrő eltávolítja az alábbiakat: vírusokat, baktériumokat, vegyszereket, klórt és származékait, ipari szennyezőanyagokat, radioaktív részecskéket, nitrátokat és nitriteket, arzént, a szervetlen sókat, gyógyszerszármazékokat, hormonokat, nehézfémeket... mindent, ami káros lehet a szervezetünkre.

 

Forrás: az oldalon közölt leírás a Wikipedia szövegének felhasználásával készült.