Más allá de la pureza: qué puede y qué no puede revertir la membrana de ósmosis

El agua de ósmosis inversa es una ilustración de la dicotomía H2O / Impureza en todos los sentidos.
En AKVAFOR estamos acostumbrados al hecho de que el mundo est√° dividido en:

  1. aquellos que creen que el filtro osmótico limpia todo excepto el karma y la conciencia
  2. y aquellos que vierten agua osmótica en té para el enemigo, considerándolo muerto.

Ambas suposiciones son cuestiones de fe personal. Establecimos la tarea de hablar sobre cómo están las cosas con el agua osmótica en el mundo real y agregar colores pastel a la imagen en blanco y negro existente.

Hablemos sobre el principio de la membrana, la diferencia entre el agua osmótica del destilado y el electrolito, así como si se deben buscar poros y cocinar en ácido.



¬ŅHecho por cient√≠ficos militares para submarinos?


En realidad no El conocimiento de una persona con membranas semipermeables comenzó con la historia del atento abad francés Noulay a mediados del siglo XVIII. Vertió el vino en la vejiga del cerdo y lo dejó para almacenarlo en un barril con agua. El vino se convirtió en jugo, la burbuja aumentó y el fenómeno recibió el nombre de ósmosis de Nola (del griego "presión"). El abad describió las propiedades de una membrana semipermeable y su capacidad principal es pasar solo agua. Si la burbuja con el vino que Nole puso en el agua no tuviera la capacidad de estirarse, el agua penetrante aumentaría la presión y el proceso se detendría. La presión que debe aplicarse para no dejar entrar agua al vino se llama osmótica. Depende de la diferencia en las concentraciones de sustancias disueltas en ambos lados de la membrana.
Si el abad hubiera adivinado exprimir una burbuja con vino y exprimir el exceso de agua, al mismo tiempo podría inventar un filtro de ósmosis inversa.

M√°s tarde, los naturalistas, bot√°nicos y fisi√≥logos que estaban interesados ‚Äč‚Äčen las manifestaciones naturales de la √≥smosis, en particular, la nutrici√≥n de plantas y c√©lulas del cuerpo humano, se unieron a la investigaci√≥n. Una rama de inter√©s separada estaba compuesta por f√≠sicos y qu√≠micos preocupados por la tarea de "repetir el proceso a escala industrial" para desalinizar agua dulce y desalinizar agua de mar.

El principio de funcionamiento de una membrana doméstica de ósmosis inversa


Hoy, una membrana de ósmosis inversa es una delgada película de polímero depositada sobre un sustrato inerte que es completamente permeable al agua. La propiedad más importante de la membrana es su capacidad de hincharse, es decir, reaccionar con las moléculas y unirse a ellas. Este proceso se llama hidratación. Otras sustancias disueltas en agua no pueden reaccionar con el material de la membrana y cuando la presión del agua en el suministro de agua se aplica a la membrana inflamada, solo las moléculas de agua comienzan a filtrarse (exprimirse) a través de la membrana.



Cuando el agua pasa a través de la membrana, aumenta la concentración de sustancias disueltas frente a la membrana, y la presión osmótica aumenta en consecuencia.
Si la presión osmótica es igual a la presión en el sistema, se detendrá el paso de agua a través de la membrana. Para evitar esto, el concentrado se descarga constantemente en el drenaje.

¬ŅDe qu√© est√°n hechas las membranas modernas?


En las √ļltimas d√©cadas, los materiales de membrana han cambiado, de los m√°s comunes que notamos:

- poliacetato
Celulosa La vieja generación de membranas semipermeables que pasaban hasta 50% de nitratos. La presencia de prefiltración de carbón en este caso no ayuda, porque tampoco "ve" los nitratos. La base de celulosa de las membranas de poliacetato provocó el crecimiento activo de bacterias.

- poliamida
En la √ļltima d√©cada, este tipo de membrana se ha generalizado, y espec√≠ficamente debido a su resistencia a la bioincrustaci√≥n y selectividad del 92-99%. En sus sistemas de √≥smosis inversa, AQUAFOR utiliza poliamida 66, que es esencialmente nylon.

Es necesario distinguir entre las membranas dom√©sticas de pel√≠cula delgada y las membranas que se utilizan para la desalinizaci√≥n del agua de mar. El principio de funcionamiento de estas membranas es el mismo, pero t√©cnicamente la membrana para la desalinizaci√≥n est√° dise√Īada de manera diferente. Para "exprimir" el H2O del agua de mar, ser√° necesario superar su presi√≥n osm√≥tica m√°s alta, y una membrana de pel√≠cula delgada se rasgar√° en tales condiciones. Para trabajar con altas cargas durante la desalinizaci√≥n, se requiere un dise√Īo t√©cnico diferente: la membrana est√° hecha de otros materiales y tiene un sustrato m√°s denso (por ejemplo, cer√°mica).

¡La ósmosis no es un tamiz!


La opini√≥n de que la membrana funciona debido a la presencia de "poros muy peque√Īos" en ella no se corresponde con la realidad. La membrana de √≥smosis inversa no tiene poros. La separaci√≥n del agua en permeado (agua purificada) y retenido (concentrado de impurezas que sale para drenaje) se produce debido a un proceso similar a la transmisi√≥n de corriente el√©ctrica a trav√©s de un semiconductor de metal.


La capacidad de "conducir" el agua es una propiedad de una cierta clase de materiales poliméricos, similar a la capacidad de los metales para conducir la corriente eléctrica. Sin embargo, hay materiales que no conducen ni uno ni el otro.
El mecanismo para transferir moléculas de agua a través de una membrana es similar al proceso de transferencia de corriente a través de un conductor de metal. En él, así como en la membrana, no hay agujeros, sin embargo, una corriente en forma de electrones fluye a través del material desde el lugar donde hay muchos de ellos en la dirección de una "concentración" más baja.

¬ŅPor qu√© la selectividad de la membrana no siempre es del 100%?


Comparemos las capacidades de filtración de los filtros de sorción y de ósmosis inversa por tipos de contaminantes:

No todas las impurezas est√°n sujetas a una eliminaci√≥n del 100% incluso por una membrana de √≥smosis inversa. Recuerde que inicialmente se crearon membranas para desalinizar el agua (en √°reas donde el agua potable es notablemente salada, pero a√ļn no es marina). Por lo tanto, las pruebas est√°ndar para la eliminaci√≥n de sales por la membrana se llevaron a cabo en una soluci√≥n de cloruro de sodio (cloruro de sodio). De hecho, la √≥smosis puede proporcionar un 99% de eliminaci√≥n de sal. Sin embargo, cuando el agua es muy dura, la eficiencia se puede reducir al 93-95%, debido a un aumento en la "fuga".

Para la ósmosis doméstica, las membranas con selectividad del 97 al 99% se usan con mayor frecuencia. Están normalizados para el cloruro de sodio, pero esto no significa que será igual para otras sustancias. Para diferentes contaminantes, el "deslizamiento" puede diferir, depende de su naturaleza. Por ejemplo, algunos compuestos de boro pasan a través de la membrana con bastante éxito, mientras que otros compuestos, por ejemplo, moléculas orgánicas grandes, por el contrario, se eliminan casi al 100%.

El "deslizamiento" se produce por tres razones:

  1. "Mimetismo". Si hay algo en el agua que, en su comportamiento qu√≠mico, es similar a una mol√©cula de agua, puede formar enlaces con el material de la membrana y "pasar junto con la compa√Ī√≠a".
  2. Difusión, hablaremos de ello con más detalle más adelante.
  3. Da√Īo o mala calidad de la membrana.

Sobre la mímica. Imagine una línea de trabajadores pasando una cadena de ladrillos. Si reemplaza varios ladrillos con algo muy similar, es decir, "paralelepípedo pesado y rectangular", casi nadie en la cadena notará la sustitución.

Cualquier membrana pasa una cierta cantidad de sustancias disueltas, razón por la cual las mediciones del contenido de sal (y en realidad la conductividad) usando un medidor TDS muestran resultados que son muy bajos, pero no cero. La efectividad del medidor TDS, por cierto, está dedicada a la publicación anterior .



La difusión es un proceso paralelo.


Simult√°neamente con el proceso de transferencia de mol√©culas de agua a trav√©s de la membrana, hay un proceso de difusi√≥n de sustancias disueltas a trav√©s de ella. Cuanto mayor es el gradiente de concentraci√≥n, mayor es la difusi√≥n. Por supuesto, el resultado de este proceso tambi√©n est√° determinado por la naturaleza de las sustancias difusoras: algunas de ellas son m√°s "curiosas", otras menos. En igualdad de condiciones, los iones org√°nicos grandes se difunden peor que los iones de metales alcalinos ‚Äú√°giles‚ÄĚ peque√Īos.

En comparaci√≥n con la transferencia principal de mol√©culas de agua a trav√©s de la membrana, la cantidad de sustancia difusora es peque√Īa, y en el tratamiento dom√©stico del agua puede descuidarse. Sin embargo, es por esta raz√≥n que la selectividad de la membrana no es del 100%.

El resultado de la difusión generalmente se nota en la primera porción de agua después de un estancamiento prolongado: tiempo de inactividad del filtro. Durante este tiempo, la concentración de sal en ambos lados de la membrana logra nivelarse. En los filtros "avanzados" hay trucos especiales para tratar este problema.
Cualquier material est√° sujeto a difusi√≥n. ¬ŅCrees que el polietileno es apretado? Los gases lo atraviesan con un silbido, aunque silencioso. El helio se difunde mucho m√°s r√°pido desde un globo.

¬ŅQu√© ni siquiera limpia el filtro de √≥smosis inversa?


Hay sustancias que enga√Īan f√°cilmente a la membrana. Entre ellos est√°n el boro / boratos. A pH neutro, el boro est√° en soluci√≥n en forma de una mol√©cula de H3BO3 y, en algunas propiedades, es muy similar a una membrana en agua. Esto permite que el boro pase a trav√©s de la membrana para la empresa. Si el pH se cambia a alcalino, el boro estar√° en soluci√≥n en forma de un ion cargado, un ani√≥n de √°cido b√≥rico o tetraborato. En forma de ani√≥n, el boro ya est√° perfectamente cortado por la membrana.

Algunos compuestos org√°nicos vol√°tiles se caracterizan por una alta actividad de difusi√≥n. Por ejemplo, el cloroformo puede penetrar a trav√©s de la membrana, pero se elimina f√°cilmente con un prefiltro de carb√≥n. La membrana no est√° dise√Īada para eliminar gases, en particular, sulfuro de hidr√≥geno. Los residentes de megaciudades no deben preocuparse, el agua y el sulfuro de hidr√≥geno no se incluir√°n en la red de suministro de agua, y el boro no es t√≥xico en todas sus formas. El √°cido b√≥rico, por ejemplo, est√° enterrado en los ni√Īos en los o√≠dos.

Factores de salud de membrana


Las razones por las que falla la membrana:

  1. Da√Īo f√≠sico
  2. P√©rdida de hidrataci√≥n debido a la exposici√≥n al agua clorada u otros agentes oxidantes (ozonizaci√≥n) o al secado de la membrana. El proceso puede volverse irreversible, por lo tanto, es imposible evitar el secado de una membrana ya usada. Y para evitar da√Īos a la membrana debido al cloro, el filtro de √≥smosis inversa siempre contiene unidades de pretratamiento de carbono.
  3. Deposición en la superficie de sales insolubles y sólidos presentes en el agua (prefiltración pobre / insuficiente)
  4. Flujo de agua inadecuado al drenaje o "ahorro" de agua de drenaje.

¬ŅEs el mejor enemigo de lo bueno?


Parad√≥jicamente, la capacidad de purificar casi por completo el agua de las impurezas puede ser considerada por muchos como un inconveniente. El principio de filtraci√≥n utilizando agua de drenaje bajo los auspicios de la siembra en la "aguja de los costos operativos" tambi√©n se registra en menos. Hemos compilado una peque√Īa pregunta frecuente sobre estos y otros temas relacionados.

1. ¬ŅEs el agua "muerta"? (nuestro favorito)


¬ŅQu√© significan los amantes del t√©rmino agua "muerta"? No nos queda claro hasta el final. Desde el punto de vista de la ciencia oficial, no hay agua viva ni muerta. Casi todas las mol√©culas de H2O en el planeta una vez visitaron tanto una gota de lluvia como los productos vitales de un organismo. No hay propiedades fabulosas del agua: existe su circulaci√≥n en la naturaleza, as√≠ como una excelente manera de limpiar la membrana con una soluci√≥n acuosa de toda la superficie. Proponemos considerar los cuentos de hadas solo como un recurso culturol√≥gico, porque nuestro cuerpo requiere exactamente H2O, el resto se divide en dos grupos:

  1. opcional, ya que viene con comida;
  2. insalubre a corto o largo plazo.

La ausencia de impurezas en el agua potable, y con ellas los llamados "minerales beneficiosos", no resisten las cr√≠ticas nutricionales. Nuestro cuerpo pr√°cticamente no absorbe el calcio del agua, porque est√° presente en forma de sales inorg√°nicas. Incluso si este calcio fuera absorbido, ser√≠a dif√≠cil beber 17 litros de agua de Mosc√ļ de dureza media para satisfacer el requerimiento diario de este elemento: alrededor de 1000 mg. Solo el magnesio se puede absorber bien del agua, pero hablamos de esto por separado .

2. ¬ŅEs caro comprar y caro mantener?


Ejemplo típico



Tuve que hacer un c√°lculo serio y descubrir que 300 rublos por metro c√ļbico de agua limpia son aproximadamente 30 kopeks por litro. Ofrecemos comparar con el costo de un litro de agua potable en la tienda, porque su calidad en pl√°stico es similar, si no peor . Dependiendo del pathos de la salida, el precio de un litro de la misma agua osm√≥tica ser√° de 15 rublos.

3. ¬ŅPor qu√© el agua de √≥smosis inversa no es un destilado?


El agua para nosotros no es comida y no es una forma de obtener "ladrillos" para construir un organismo. Este es el entorno en el que tienen lugar los procesos químicos y físicos del cuerpo. Además, ella misma es bastante inerte y casi nunca participa en estos procesos. No lo dividimos en hidrógeno y oxígeno, el proceso de electrólisis no se realiza en el cuerpo.

Al comprender esta funci√≥n del agua, puede beber agua destilada, en la que no hay "minerales √ļtiles". Con una dieta equilibrada, no tendr√° ning√ļn problema.
El peligro del agua destilada es que puede estar "sucia". La evaporaci√≥n no elimina el agua de las impurezas de las sustancias org√°nicas, cuyo punto de ebullici√≥n es inferior a 100 ¬į C.
Hay una gran diferencia entre el agua después de la membrana de ósmosis inversa y el agua destilada. La ósmosis inversa no corta completamente las sales disueltas, pero durante la destilación, son las sales las que permanecen completamente en el cubo de destilación. Por otro lado, las sustancias volátiles orgánicas durante el proceso de destilación se mueven con vapor hacia el destilado, mientras que la membrana las elimina bien. Además, antes los destiladores tenían tubos de goma, que agregaban "falta de sabor" al agua resultante.

4. ¬ŅPor qu√© el agua de √≥smosis inversa no es un electrolito?


Comparte el hallazgo:



Un electrolito es cualquier fluido que conduce corriente eléctrica. Por ejemplo, sopa o compota. Es decir, todo líquido que conduce corriente eléctrica debido al movimiento de iones.
Los electrolitos son un delicioso almuerzo.

5. ¬ŅLa membrana necesita enjuagarse?


El enjuague de membrana está hecho. Sin embargo, esto se aplica a las membranas industriales. Para su lavado, dependiendo de qué partículas particulares se "peguen" a la membrana, se utiliza todo un arsenal de composiciones especiales: alcalinas, detergentes ácidos, tensioactivos, etc. En el caso de las membranas industriales, se sabe todo acerca de estas partículas y la composición se selecciona individualmente.

Ver videos en YouTube sobre cómo se hierven las membranas en ácido cítrico es un poco triste, porque ante nuestros ojos las personas pasan tiempo en vano: la membrana pierde sus propiedades debido a la alta temperatura.



Que queriamos decir


  1. Históricamente, las membranas de ósmosis inversa son buenas porque pueden desalinizar perfectamente el agua, para esto fueron creadas. Esta propiedad alivia el sufrimiento de quienes tienen agua potable que es muy dura o simplemente salada.
  2. Las membranas domésticas pueden filtrar un máximo de impurezas nocivas que el mundo moderno enriquece con agua. Esta capacidad de membrana excede las capacidades de los filtros de recolección. Con los cartuchos de intercambio iónico, los filtros de sorción también pueden reducir la rigidez. Sin embargo, hay una serie de limitaciones molestas en cuanto a eficiencia y recursos.
  3. El da√Īo del agua despu√©s del filtro osm√≥tico no est√° probado. Cuanto m√°s pura sea el agua, m√°s f√°ciles ser√°n los procesos metab√≥licos en el cuerpo.
  4. El costo de un litro de agua pura usando una membrana será ligeramente mayor que el de un purificador de agua de sorción. Pero debe comparar el grado de purificación con las botellas de la tienda, ya que el agua en el plástico se purifica utilizando la misma tecnología.

El uso o no de una membrana de √≥smosis inversa es una cuesti√≥n de motivaci√≥n y deseo de minimizar el impacto de los factores ambientales negativos. No hay agua saludable ni aire saludable. El aire √ļtil es inhalaci√≥n, pero ya no es aire. Y la f√≥rmula del agua pura de nuestro laboratorio es la siguiente:
El agua debe ser invisible en el té.

Source: https://habr.com/ru/post/441376/


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