Zasada odwróconej osmozy

Odwrócona osmoza, znana również jako odwrócona osmoza, to operacja separacji membranowej, która wykorzystuje różnicę ciśnień jako siłę napędową do oddzielania rozpuszczalnika od roztworu. Ciecz materiału wywierana jest po jednej stronie membrany. Gdy ciśnienie przekroczy ciśnienie osmotyczne, rozpuszczalnik odwróci osmozę w kierunku przeciwnym do naturalnego przenikania. W ten sposób przenikający rozpuszczalnik uzyskuje się po stronie niskociśnieniowej membrany, to jest permeat; strona wysokiego ciśnienia to stężony roztwór, to znaczy stężony roztwór. Jeśli do uzdatniania wody morskiej stosuje się odwróconą osmozę, świeżą wodę uzyskuje się po stronie niskiego ciśnienia membrany, a solankę po stronie wysokiego ciśnienia. W odwróconej osmozie szybkość przenikania rozpuszczalnika, czyli energia przepływu cieczy N wynosi: N=Kh(Δp－Δπ) gdzie Kh jest współczynnikiem przepuszczalności hydraulicznej, który nieznacznie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury; Δp jest statyczną różnicą ciśnień między dwiema stronami membrany; Δπ to różnica ciśnień osmotycznych roztworu po obu stronach membrany. Ciśnienie osmotyczne π rozcieńczonego roztworu wynosi:" π=iCRT" gdzie i jest liczbą jonów generowanych przez jonizację cząsteczek substancji rozpuszczonej; C to stężenie molowe substancji rozpuszczonej; R jest molową stałą gazu; T to temperatura bezwzględna. Odwrócona osmoza zwykle wykorzystuje membrany asymetryczne i membrany kompozytowe. Sprzęt stosowany w odwróconej osmozie to głównie sprzęt do separacji membran typu kapilarnego lub typu rolkowego. Membrana odwróconej osmozy może przechwytywać różne jony nieorganiczne, substancje koloidalne i wielkocząsteczkowe substancje rozpuszczone w wodzie w celu uzyskania czystej wody. Może być również stosowany do wstępnego zatężania wielkocząsteczkowych roztworów organicznych. Ze względu na prosty proces odwróconej osmozy i niskie zużycie energii, w ciągu ostatnich 20 lat szybko się rozwinął. Jest szeroko stosowany w odsalaniu wody morskiej i słonawej (patrz solanka), zmiękczaniu wody kotłowej i oczyszczaniu ścieków oraz w połączeniu z wymianą jonową w celu uzyskania wody o wysokiej czystości. Rozszerza się jego zakres zastosowań i zaczęto go stosować do zagęszczania produktów mlecznych i soków oraz produktów biochemicznych, a także separacji i zagęszczania czynników biologicznych.