Обратный осмос — это один из процессов, который делает возможным опреснение (или удаление соли из морской воды). Кроме того, обратный осмос используется для переработки отходов, очистки сточных вод и даже для производства энергии.

Проблемы с водными ресурсами стали чрезвычайно актуальной глобальной угрозой. Изменение климата влечет за собой беспрецедентные последствия для окружающей среды: проливные наводнения в одних районах, засухи в других, повышение и понижение уровня моря. Добавьте к этому угрозу перенаселения, а также растущий спрос и загрязнение окружающей среды, и вода, ее качество и количество станут одной из важнейших экологических проблем, на которую следует обратить внимание следующему поколению.

Установки и системы очистки воды в настоящее время адаптируют метод обратного осмоса для решения некоторых из этих проблем. Так, в австралийском городе Перт (особенно сухом и безводном, но окруженном морем) почти 17 процентов питьевой воды в этом районе — это опресненная морская вода, которая поступает с установок обратного осмоса. По данным Международной ассоциации опреснителей, в настоящее время в мире насчитывается более 22757 опреснительных установок. При этом здесь можно узнать про обратноосмотические системы.

Но хотя мы знаем, что использование обратноосмотической мембраны для преобразования морской воды в питьевую полезно, на самом деле нам нужно понять, как, черт возьми, происходит этот процесс. Предполагая, что вы достаточно хорошо разбираетесь в определении термина «обратный», нам лучше начать с рассмотрения того, как работает осмос, прежде чем мы сведем их воедино.

Осмос — это прохождение или диффузия воды или других растворителей через полупроницаемую мембрану, которая блокирует прохождение растворенных веществ.

Сначала мы приготовим раствор. Начнем со скучной старой чашки с водой. Чтобы придать пикантности, мы будем называть воду «растворителем» — это удобно, потому что так оно и есть. Чтобы сделать наш растворитель немного вкуснее, мы добавим немного вкусного сахара. Сахар — это растворенное вещество. Чтобы не забыть, теперь у нас есть вода (растворитель), в которой мы растворили сахар (растворенное вещество), чтобы сделать сахарную воду (наш раствор).

Теперь, когда у нас есть раствор сахарной воды, мы возьмем U-образную пробирку. Это не интернет-видео с обнимающимися котятами и обезьянками; U-образная пробирка представляет собой U-образный стакан. Представьте, что прямо посередине трубки находится кусочек Gore-tex, который разрезает U пополам. Gore-tex — это наша «полупроницаемая мембрана». Gore-tex — это тонкий пластик, усеянный миллиардом крошечных дырочек, которые пропускают водяной пар, но не пропускают жидкость. (Полиэтиленовая пленка не пропускает ничего, а кусок хлопчатобумажной ткани пропускает практически все).

В одно отверстие U-образной формы мы наливаем нашу смесь с сахаром и водой. В другое мы наливаем обычную воду. Вот тогда и начинается волшебство осмоса, если вы считаете движение воды волшебным. Уровень жидкости в емкости для сахарной воды будет медленно повышаться по мере того, как растворитель (вода) будет проходить через Gore-tex, чтобы соотношение сахара и воды на обеих сторонах емкости было более равномерным.

Но почему это происходит? Проще говоря, потому что вода стремится к равновесию. И поскольку одна сторона стакана переполнена сахаром, чистая вода с другой стороны поступает в него, чтобы сделать концентрацию более равномерной или пока не будет достигнуто осмотическое давление (давление, возникающее при движении молекул).

Итак, вот и все; осмос — это когда растворитель из низкоконцентрированного растворенного вещества проходит через мембрану, чтобы попасть в раствор с более высокой концентрацией, тем самым ослабляя его.