Pöördosmoos või RO on a filtreerimine meetod, mida kasutatakse ioonide ja molekulide eemaldamiseks lahusest, rakendades lahusele survet poolläbilaskva või selektiivse membraani ühel küljel. Suured molekulid (lahustunud aine) ei saa membraani ületada, mistõttu nad jäävad ühele küljele. Vesi (lahusti) võib membraani ületada. Tulemuseks on, et lahustunud molekulid kontsentreeruvad rohkem membraani ühele küljele, vastasküljed aga lahjenevad.
Kuidas töötab pöördosmoos
Pöördosmoosi mõistmiseks aitab see kõigepealt mõista, kuidas mass transporditakse difusiooni ja regulaarse osmoosiga. Difusioon on liikumine molekulide arv kõrgemast piirkonnast kontsentratsioon madalama kontsentratsiooniga piirkonda. Osmoos See on difusiooni erijuhtum, kus molekulid on vesi ja kontsentratsioonigradient toimub poolläbilaskva membraani kohal. Poolläbilaskev membraan võimaldab küll vett läbida, kuid mõisted (nt Na+, Ca2+, Cl-) või suuremad molekulid (nt glükoos, uurea, bakterid). Difusioon ja osmoos on termodünaamiliselt soodsad ja jätkuvad kuni tasakaalu saavutamiseni. Kui membraanile rakendatakse membraani kontsentreeritud küljest piisavat survet, võib osmoosi aeglustada, peatada või isegi ümber pöörata.
Pöördosmoos tekib siis, kui vesi liigub üle membraani kontsentratsioonigradiendi suhtes, madalamast kontsentratsioonist kõrgemale. Näitlikustamiseks kujutlege poolläbilaskva membraani, mille ühel küljel on värske vesi ja teisel küljel kontsentreeritud vesilahus. Kui toimub normaalne osmoos, ületab värske vesi kontsentreeritud lahuse lahjendamiseks membraani. Pöördosmoosi korral avaldatakse kontsentreeritud lahusega küljele survet, et suruda veemolekulid läbi membraani magevee poole.
Pöördosmoosi jaoks kasutatakse erineva suurusega membraane. Kuigi väike poorisuurus teeb filtreerimise paremaks, võtab vee liigutamine kauem aega. See on omamoodi nagu proovida valada vett läbi kurna (suured augud või poorid), kui proovida valada see läbi paberrätiku (väiksemad augud). Kuid pöördosmoos erineb lihtsast membraanfiltrimisest, kuna see hõlmab difusiooni ja seda mõjutavad voolukiirus ja rõhk.
Pöördosmoosi kasutusviisid
Pöördosmoosi kasutatakse sageli äri- ja elamute vee filtreerimisel. See on ka üks merevee magestamise meetodeid. Pöördosmoos mitte ainult ei vähenda soola, vaid võib ka filtreerida metalle, orgaanilisi saasteaineid ja patogeene. Mõnikord kasutatakse pöördosmoosi vedelike puhastamiseks, milles vesi on soovimatu lisand. Näiteks suurendamiseks võib etanooli või teravilja alkoholi puhastamiseks kasutada pöördosmoosi selle tõestus.
Pöördosmoosi ajalugu
Pöördosmoos ei ole uus puhastusmeetod. Esimesi pooled läbilaskvate membraanide kaudu tekkiva osmoosi näiteid kirjeldas Jean-Antoine Nollet 1748. aastal. Kuigi see protsess oli laboratooriumides teada, ei kasutatud seda merevee magestamiseks enne 1950. aastat Los Angelese California ülikoolis. Mitu uurijat täpsustasid vee puhastamiseks pöördosmoosi kasutamise meetodeid, kuid protsess oli nii aeglane, et kaubanduslikul skaalal polnud see praktiline. Uued polümeerid võimaldasid tõhusamate membraanide tootmist. 21. sajandi alguseks olid magestamistehased võimelised vett magestama kiirusega 15 miljonit gallonit päevas, umbes 15 000 taime töötab või on plaanis.