Come funziona l'osmosi inversa

L'osmosi inversa o RO è un metodo di filtrazione che viene utilizzato per rimuovere ioni e molecole da una soluzione applicando pressione alla soluzione su un lato di una membrana semipermeabile o selettiva. Le grandi molecole (soluto) non possono attraversare la membrana, quindi rimangono su un lato. L'acqua (solvente) può attraversare la membrana. Il risultato è che le molecole di soluto diventano più concentrate su un lato della membrana, mentre il lato opposto diventa più diluito.

Come funziona l'osmosi inversa

Al fine di comprendere l'osmosi inversa, aiuta innanzitutto a capire come viene trasportata la massa tramite diffusione e osmosi regolare. La diffusione è il movimento di molecole da una regione di concentrazione più elevata a una regione di concentrazione più bassa. L'osmosi è un caso speciale di diffusione in cui le molecole sono acqua e il gradiente di concentrazione avviene attraverso una membrana semipermeabile. La membrana semipermeabile consente il passaggio dell'acqua, ma nozioni (ad es. Na⁺, Circa²⁺, Cl^-) o molecole più grandi (ad es. glucosio, urea, batteri). La diffusione e l'osmosi sono termodinamicamente favorevoli e continueranno fino al raggiungimento dell'equilibrio. L'osmosi può essere rallentata, fermata o addirittura invertita se viene applicata una pressione sufficiente sulla membrana dal lato 'concentrato' della membrana.

L'osmosi inversa si verifica quando l'acqua viene spostata attraverso la membrana contro il gradiente di concentrazione, dalla concentrazione più bassa alla concentrazione più alta. Per illustrare, immagina una membrana semipermeabile con acqua dolce su un lato e una soluzione acquosa concentrata sull'altro lato. Se si verifica una normale osmosi, l'acqua dolce attraverserà la membrana per diluire la soluzione concentrata. Nell'osmosi inversa, la pressione viene esercitata sul lato con la soluzione concentrata per forzare le molecole d'acqua attraverso la membrana verso il lato d'acqua dolce.

Esistono diverse dimensioni dei pori delle membrane utilizzate per l'osmosi inversa. Mentre una piccola dimensione dei pori fa un lavoro migliore di filtrazione, ci vuole più tempo per spostare l'acqua. È un po 'come cercare di versare acqua attraverso un filtro (grandi fori o pori) rispetto al tentativo di versarlo attraverso un tovagliolo di carta (fori più piccoli). Tuttavia, l'osmosi inversa è diversa dalla semplice filtrazione a membrana perché comporta diffusione ed è influenzata dalla portata e dalla pressione.

Usi dell'osmosi inversa

L'osmosi inversa viene spesso utilizzata nella filtrazione di acqua commerciale e residenziale. È anche uno dei metodi usati per dissalare l'acqua di mare. L'osmosi inversa non solo riduce il sale, ma può anche filtrare metalli, contaminanti organici e agenti patogeni. A volte l'osmosi inversa viene utilizzata per purificare i liquidi in cui l'acqua è un'impurità indesiderabile. Ad esempio, l'osmosi inversa può essere utilizzata per purificare l'etanolo o l'alcool granuloso per aumentarne la prova.

Storia dell'osmosi inversa

L'osmosi inversa non è una nuova tecnica di purificazione. I primi esempi di osmosi attraverso membrane semipermeabili furono descritti da Jean-Antoine Nollet nel 1748. Mentre il processo era noto in laboratorio, non fu usato per la dissalazione dell'acqua di mare fino al 1950 presso l'Università della California a Los Angeles. Diversi ricercatori hanno affinato i metodi di utilizzo dell'osmosi inversa per purificare l'acqua, ma il processo è stato così lento che non era pratico su scala commerciale. Nuovi polimeri consentivano la produzione di membrane più efficienti. All'inizio del 21 ° secolo, gli impianti di dissalazione sono diventati in grado di dissalare l'acqua al ritmo di 15 milioni di galloni al giorno, con circa 15.000 impianti in funzione o previsti.