Осмос прийшов з «живої природи». Це невід'ємна частина життєдіяльності живих організмів і рослин, що забезпечує обмін речовин на рівні клітин. У статті розглядаються системи зворотного осмосу - далі ГО, принцип роботи, застосування, переваги і недоліки.

Основні поняття
Існує два види осмосу:
1. прямий осмос;
2. система зворотного осмосу.

Прямий осмос - це одностороння дифузія молекул розчинника через спеціальну мембрану в бік меншої його концентрації. Без мембрани відбувалося б просто вирівнювання концентрації в посудині. Перенесення викликається осмотичним тиском, величина якого залежить від виду розчинника, складу і концентрації розчинених домішок. Більший інтерес для практичних цілей представляє процес ГО.

Зворотний осмос вимагає для роботи зовнішнього тиску на розчинник, зазвичай це вода. При цьому чиста вода проходить крізь мембрану в бік меншої концентрації розчину і таким чином, очищається. Розчинені речовини залишаються в розчині, концентрація їх збільшується. Тиск у цьому процесі виконує два завдання:

• зупиняє прямий осмос, при відсутності тиску неминуче починається процес прямого осмосу;
• збільшує продуктивність установки.

Величина зовнішнього тиску залежить від умов і цілей застосування, чим воно вище, тим більше швидкість фільтрації. Для очищення води у водопроводі необхідно тиск більше 3-3,5 атм.

При обессоливании морської води тиск знаходиться в межах 70-80 атм. На практиці для отримання необхідного тиску використовуються спеціальні насоси (помпи).

Системи зворотного осмосу - застосування

Завдяки високій ефективності система зворотного осмосу знайшла широке застосування в різних областях:
• опріснення води;
• очищення води від домішок в промисловості та побуті;
• отримання надчистої води в медицині;
• для різних цілей в промисловості, наприклад, можна виготовляти концентрати соків без нагрівання;
• опріснювальні пристрої ГО застосовуються на більшості великих кораблів і підводних човнах;
• в теплоенергетиці - системи водопідготовки;
• та ін

ГО отримав промислове застосування в 70 -х роках 20 століття. Найбільш поширена область застосування - це очищення води зворотним осмосом. Такі системи діляться на два види:
1. побутові прилади;
2. промислові системи.
Обидві групи мають багато спільного, тут осмос та очищення води пов'язані нерозривно. Всі вони виконані у вигляді декількох модулів, кожен виконує свої функції. Це пояснюється кількома причинами:

1. різний термін служби модулів, кожен змінюється незалежно від інших;
2. механічні домішки засмічують мембрану, тому фільтр від них стоїть першим у ланцюжку.
Зворотний осмос видаляє не всі домішки. Особливо неприємний і небезпечний хлор, який, крім того руйнує мембрани. Хлор видаляють установкою 1-2 вугільних фільтрів після механічного фільтра. Плюс, в них видаляються органічні сполуки і залізо, яке також небезпечно для мембран.

Після фільтра ГО часто мається мінералізатор для додавання необхідних, але віддалених фільтром мінералів і солей.
Нарешті, очищену воду обробляють ультрафіолетом (УФ), що на 100 % позбавляє її від мікроорганізмів. Вони, наприклад, можуть потрапити у воду після заміни блоків.

Таким чином, приблизна схема установки ГО наступна: механічний фільтр - вугільний фільтр 1 - вугільний фільтр 2 - фільтр ГО - мінералізатор - стерилізатор УФ. Число ступенів очищення може досягати 6-7.

У результаті очищення вода розділяється на два канали:
1. очищена вода надходить споживачу або в ємність (побутові системи);
2. вода (розсіл) з підвищеним солее вмістом солей скидається в каналізацію. У промислових установках вона може частково повертатися на повторну обробку. Кількість розсолу зазвичай 30-40%.

Установки ГО, особливо промислові, мають автоматичну систему управління. Пристрої випускаються багатьма фірмами. У Москві та області відома система «Гейзер - Престиж», в межах Росії та країн СНД великою популярністю користується компанія ТОВ «Нова».

Основа ГО - обратноосмотічеськая мембрана - фільтруючий елемент
Мембрани мають давню історію, перші зразки були природного походження. Ще Аристотель відчував воскові судини для опріснення води. Сучасні мембрани виконані на основі синтетичних полімерних композитних матеріалів. Механізм роботи мембран недостатньо вивчений. Вважається, що у поверхні мембрани створюється особливий шар води, який не розчиняє наявні в ній солі, перешкоджаючи їх проходженню через неї.

Залежно то призначення мембрана може бути виконана у вигляді пластини або рулонного матеріалу (більшість побутових і промислових установок). По конструкції мембрана зворотного осмосу представляє пористу структуру з композитного матеріалу. Головна вимога - пори мембрани повинні пропускати лише воду і затримувати розчинені домішки. Для води діаметр пір дорівнює приблизно 0,0001 мкм, що, втім, не є перешкодою для деяких речовин (хлору, кисню, фтору). Зворотньоосмотична мембрана має два основних параметри:
1. ступінь очищення (досягає 99 % для багатьох речовин);
2. продуктивність (залежить від тиску).

Висновок
Перше, вода після ГО близька за складом до дистильованої.
Друге, зворотний осмос очищає на 96-99 % від розчинених речовин і на 100 % від мікроорганізмів.
Третє, незважаючи на високу ефективність, процес осмосу має і деякі недоліки.

Спочатку переваги:
• високий ступінь очищення.
• великий діапазон варіантів застосування.
• висока продуктивність.

У теплоенергетиці. Низькі витрати при експлуатації в порівнянні з іонообмінними апаратами, не потрібна регенерація і запас реагентів.
недоліки:
• дуже високий ступінь очищення (як не дивно) - в деяких випадках потрібно мінералізація очищеної води, особливо, питною. Правда, з цим згодні не всі фахівці;
• чутливість до деяких домішках, руйнуючим мембрану зворотного осмосу. Це хлор, фтор, залізо, марганець, солі жорсткості. Потрібна передочистка вихідного розчину.