Melampaui kemurnian: apa yang bisa dan apa yang tidak bisa membalikkan membran osmosis

Air reverse osmosis adalah ilustrasi dikotomi H2O / Pengotor dalam segala hal.
Kami di AKVAFOR terbiasa dengan kenyataan bahwa dunia terbagi menjadi:

1. mereka yang percaya bahwa filter osmotik membersihkan segalanya kecuali karma dan hati nurani
2. dan mereka yang menuangkan air osmotik ke dalam teh untuk musuh, menganggapnya mati.

Kedua asumsi tersebut adalah masalah keyakinan pribadi. Kami mengatur tugas untuk berbicara tentang keadaan air osmotik di dunia nyata dan menambahkan warna pastel ke gambar hitam putih yang ada.

Mari kita bicara tentang prinsip membran, perbedaan antara air osmotik dari distilat dan elektrolit, serta apakah mencari pori-pori di dalamnya dan memasak dalam asam.

Dibuat oleh ilmuwan militer untuk kapal selam?

Tidak juga. Kenalan seseorang dengan selaput semipermeabel dimulai dengan sejarah kepala biara Prancis Noulay yang penuh perhatian di pertengahan abad ke-18. Dia menuangkan anggur ke kandung kemih babi dan meninggalkannya dalam tong untuk disimpan dalam air. Anggur menjadi seperti jus, gelembung meningkat, dan fenomena menerima nama osmosis dari Nola (dari bahasa Yunani "tekanan"). Abbas menggambarkan sifat-sifat membran semipermeabel dan kemampuan utamanya adalah hanya melewatkan air. Jika gelembung dengan anggur yang Nole masukkan ke dalam air tidak memiliki kemampuan untuk meregangkan, air yang menembus akan meningkatkan tekanan dan proses akan berhenti. Tekanan yang harus diterapkan agar tidak membiarkan air masuk ke dalam anggur disebut osmotik. Itu tergantung pada perbedaan konsentrasi zat terlarut di kedua sisi membran.

Jika kepala biara menduga memeras gelembung dengan anggur dan memeras air berlebih darinya, ia pada saat yang sama dapat menemukan filter osmosis balik.

Kemudian, naturalis, ahli botani dan ahli fisiologi yang tertarik pada manifestasi alami osmosis, khususnya, nutrisi tanaman dan sel-sel tubuh manusia, bergabung dengan penelitian. Cabang terpisah yang menarik terdiri dari fisikawan dan ahli kimia yang khawatir tentang tugas "mengulangi proses pada skala industri" untuk menghilangkan garam air tawar dan menghilangkan garam air laut.

Prinsip operasi membran reverse osmosis rumah tangga

Saat ini, membran reverse osmosis adalah film polimer tipis yang diendapkan pada substrat inert yang sepenuhnya permeabel terhadap air. Sifat paling penting dari membran adalah kemampuannya membengkak - yaitu, bereaksi dengan molekul dan mengikatnya. Proses ini disebut hidrasi. Zat lain yang dilarutkan dalam air tidak dapat bereaksi dengan bahan membran dan ketika tekanan air dalam pasokan air diterapkan pada membran bengkak, hanya molekul air yang mulai bocor (diperas) melalui membran.



Ketika air melewati membran, konsentrasi zat terlarut di depan membran meningkat, dan tekanan osmotik meningkat.
Jika tekanan osmotik sama dengan tekanan dalam sistem, aliran air melalui membran akan berhenti. Untuk mencegah hal ini, konsentrat secara konstan dibuang ke drainase.

Terbuat dari apakah membran modern?

Selama beberapa dekade terakhir, bahan membran telah berubah, dari yang paling umum kita catat:

- Poliasetat
Selulosa Generasi tua dari membran semipermeabel yang melewatkan hingga 50% nitrat. Kehadiran prefiltrasi batubara dalam hal ini tidak membantu, karena juga tidak "melihat" nitrat. Basis selulosa dari membran poliasetat memicu pertumbuhan aktif bakteri.

- Poliamida
Dalam dekade terakhir, jenis membran ini telah menyebar luas, dan khususnya karena ketahanannya terhadap biofouling dan selektivitas 92-99%. Dalam sistem osmosis baliknya, AQUAFOR menggunakan Poliamida 66, yang pada dasarnya adalah nilon.

Penting untuk membedakan antara membran film tipis rumah tangga dan membran yang digunakan untuk desalinasi air laut. Prinsip operasi membran ini adalah sama, tetapi secara teknis membran untuk desalinasi dirancang secara berbeda. Untuk "memeras" H2O dari air laut, akan perlu untuk mengatasi tekanan osmotik yang lebih tinggi, dan membran film tipis akan sobek dalam kondisi seperti itu. Untuk bekerja dengan beban tinggi selama desalinasi, desain teknis yang berbeda diperlukan: membran terbuat dari bahan lain dan memiliki substrat yang lebih padat (misalnya, keramik).

Osmosis bukan ayakan!

Pendapat bahwa membran bekerja karena adanya "pori-pori sangat kecil" di dalamnya tidak sesuai dengan kenyataan. Membran reverse osmosis tidak memiliki pori-pori. Pemisahan air menjadi permeat (air murni) dan retentat (konsentrat pengotor yang meninggalkan drainase) terjadi karena proses yang mirip dengan transmisi arus listrik melalui semikonduktor logam.


Kemampuan untuk "melakukan" air adalah properti dari kelas tertentu dari bahan polimer, mirip dengan kemampuan logam untuk menghantarkan arus listrik. Namun, ada bahan yang tidak melakukan salah satu atau yang lain.

Mekanisme untuk mentransfer molekul air melalui membran mirip dengan proses mentransfer arus melalui konduktor logam. Di dalamnya, juga di membran, tidak ada lubang, namun, arus dalam bentuk elektron mengalir melalui bahan dari tempat di mana ada banyak dari mereka ke arah "konsentrasi" yang lebih rendah.

Mengapa selektivitas membran tidak selalu 100%?

Mari kita bandingkan kemampuan filtrasi sorpsi dan filter osmosis balik berdasarkan jenis kontaminan:

Tidak semua pengotor dapat dihilangkan 100% bahkan oleh membran osmosis balik. Ingat bahwa pada awalnya membran dibuat untuk menghilangkan garam air (di daerah di mana air minum terasa asin, tetapi belum laut). Oleh karena itu, tes standar untuk menghilangkan garam oleh membran dilakukan pada larutan natrium klorida (natrium klorida). Memang, osmosis dapat menghasilkan 99% pengeluaran garam. Namun, ketika airnya sangat keras, efisiensi dapat dikurangi hingga 93-95%, karena peningkatan “kebocoran”.

Untuk osmosis rumah tangga, membran dengan selektivitas dari 97 hingga 99% paling sering digunakan. Mereka dinormalisasi untuk natrium klorida, tetapi ini tidak berarti bahwa itu akan sama untuk zat lain. Untuk polutan yang berbeda, "slip" mungkin berbeda, itu tergantung pada sifatnya. Sebagai contoh, beberapa senyawa boron melewati membran dengan cukup sukses, sementara senyawa lain, misalnya, molekul organik besar, sebaliknya, dihilangkan hampir 100%.

"Slip" terjadi karena tiga alasan:

1. "Mimikri." Jika ada sesuatu di dalam air yang, dalam perilaku kimianya, mirip dengan molekul air, ia dapat membentuk ikatan dengan bahan membran dan "sejalan dengan perusahaan".
2. Difusi, kita akan membicarakannya lebih terinci nanti.
3. Kerusakan atau kualitas membran yang buruk.

Tentang mimikri. Bayangkan sebuah barisan pekerja melewati rantai batu bata. Jika Anda mengganti beberapa batu bata dengan sesuatu yang sangat mirip, yaitu, "berat dan persegi panjang paralelipiped", hampir tidak ada orang di rantai yang akan melihat substitusi.

Setiap membran melewati sejumlah zat terlarut, itulah sebabnya pengukuran kadar garam (dan sebenarnya konduktivitas) menggunakan TDS meter menunjukkan hasil yang sangat rendah, tetapi tidak nol. Omong-omong, efektivitas TDS meter dikhususkan untuk pos sebelumnya .

Difusi adalah proses paralel

Bersamaan dengan proses transfer molekul air melalui membran, ada proses difusi zat terlarut yang melaluinya. Semakin besar gradien konsentrasi, semakin besar difusi. Tentu saja, hasil dari proses ini juga ditentukan oleh sifat dari zat-zat yang menyebar: beberapa di antaranya lebih "usil", beberapa kurang. Hal lain dianggap sama, ion organik besar berdifusi lebih buruk daripada ion logam alkali "gesit".

Dibandingkan dengan transfer utama molekul air melalui membran, jumlah substansi yang menyebar kecil, dan dalam pengolahan air rumah tangga itu dapat diabaikan. Namun, untuk alasan inilah selektivitas membran tidak 100%.

Hasil difusi biasanya terlihat pada bagian pertama air setelah stagnasi yang berkepanjangan - downtime filter. Selama waktu ini, konsentrasi garam di kedua sisi membran berhasil naik. Di filter "lanjutan" ada trik khusus untuk mengatasi masalah ini.

Bahan apa pun dapat difusi. Pikirkan polietilen ketat? Gas melewatinya dengan peluit, meskipun tenang. Helium berdifusi jauh lebih cepat dari balon.

Apa yang bahkan tidak membersihkan filter reverse osmosis?

Ada zat yang mudah menipu membran. Diantaranya adalah boron / borat. Pada pH netral, boron berada dalam larutan dalam bentuk molekul H3BO3 dan, dalam beberapa sifat, sangat mirip dengan membran dalam air. Ini memungkinkan boron melewati membran untuk perusahaan. Jika pH diubah menjadi basa, maka boron akan berada dalam larutan dalam bentuk ion yang diisi - anion asam borat atau tetraborat. Dalam bentuk anion, boron sudah terpotong sempurna oleh membran.

Beberapa senyawa organik yang mudah menguap ditandai dengan aktivitas difusi yang tinggi. Sebagai contoh, kloroform mampu menembus membran, tetapi mudah dihilangkan dengan carbon prefilter. Membran tidak dirancang untuk menghilangkan gas, khususnya hidrogen sulfida. Warga kota besar tidak perlu khawatir, air dan hidrogen sulfida tidak akan dimasukkan ke dalam jaringan pasokan air, dan boron tidak beracun dalam segala bentuk. Asam borat, misalnya, dimakamkan pada anak-anak di telinga.

Faktor Kesehatan Membran

Alasan mengapa membran gagal:

1. Kerusakan fisik
2. Kehilangan hidrasi karena terpapar pada air yang diklorinasi atau zat pengoksidasi lainnya (ozonasi) atau karena pengeringan membran. Proses ini dapat menjadi ireversibel, oleh karena itu, tidak mungkin untuk mencegah pengeringan membran yang sudah digunakan. Dan untuk mencegah kerusakan pada membran karena klor, filter osmosis balik selalu mengandung unit pra-perawatan karbon.
3. Endapan pada permukaan garam dan padatan yang tidak larut hadir dalam air (prefiltrasi yang buruk / tidak cukup)
4. Aliran air yang tidak memadai ke drainase atau "hemat" air drainase.

Apakah yang terbaik adalah musuh yang baik?

Paradoksnya, kemampuan untuk memurnikan air hampir sepenuhnya dari kotoran dapat dianggap oleh banyak orang sebagai kelemahan. Prinsip filtrasi menggunakan air drainase di bawah naungan penanaman pada "jarum biaya operasi" juga dicatat dalam minus. Kami telah menyusun FAQ kecil tentang ini dan masalah terkait.

1. Apakah air "mati"? (favorit kami)

Apa arti para pecinta istilah air "mati", tidak jelas bagi kita sampai akhir. Dari sudut pandang ilmu resmi, tidak ada air yang hidup atau mati. Hampir setiap molekul H2O di planet ini pernah mengunjungi setetes hujan dan produk vital dari suatu organisme. Tidak ada sifat luar biasa dari air - ada sirkulasi di alam, serta cara yang sangat baik untuk membersihkan membran dengan larutan berair dari semua yang dangkal. Kami mengusulkan untuk mempertimbangkan dongeng hanya sebagai sumber daya kultural, karena tubuh kita membutuhkan tepat H2O, sisanya dibagi menjadi dua kelompok:

1. opsional, karena dilengkapi dengan makanan;
2. tidak sehat dalam jangka pendek atau panjang.

Tidak adanya kotoran dalam air minum, dan dengan mereka yang disebut "mineral bermanfaat", tidak tahan terhadap kritik gizi. Kalsium praktis tidak diserap oleh tubuh kita dari air, karena ada dalam bentuk garam anorganik. Bahkan jika kalsium ini diserap, akan sulit untuk meminum 17 liter air Moscow medium hardness untuk memenuhi kebutuhan harian untuk elemen ini - sekitar 1000 mg. Hanya magnesium yang dapat diserap dengan baik dari air, tetapi kami membicarakannya secara terpisah .

2. Apakah mahal untuk dibeli dan mahal untuk pemeliharaan?

Contoh khas



Saya harus membuat perhitungan yang serius dan mengetahui bahwa 300 rubel per meter kubik air bersih adalah sekitar 30 kopek per liter. Kami menawarkan untuk membandingkan dengan biaya satu liter air minum di toko, karena kualitasnya dalam plastik sama, jika tidak lebih buruk . Tergantung pada pathos outlet, harga satu liter air osmotik yang sama akan berasal dari 15 rubel.

3. Mengapa air reverse osmosis bukan distilat?

Air bagi kita bukanlah makanan dan bukan cara untuk mendapatkan "batu bata" untuk membangun organisme. Ini adalah lingkungan di mana proses kimia dan fisik tubuh terjadi. Selain itu, dia sendiri cukup lembam dan hampir tidak pernah berpartisipasi dalam proses ini. Kami tidak membaginya menjadi hidrogen dan oksigen, proses elektrolisis tidak melalui dalam tubuh.

Memahami peran air ini, Anda bisa minum air suling, di mana tidak ada "mineral yang bermanfaat." Memiliki diet seimbang, Anda tidak akan mendapatkan masalah.

Bahaya air suling adalah air itu bisa "kotor." Penguapan tidak menghilangkan air dari kotoran zat organik, titik didih yang di bawah 100C.

Ada perbedaan besar antara air setelah membran reverse osmosis dan air suling. Reverse osmosis tidak sepenuhnya memotong garam terlarut, tetapi selama distilasi, itu adalah garam yang sepenuhnya tetap dalam kubus distilasi. Di sisi lain, zat-zat organik yang mudah menguap selama proses distilasi bergerak dengan uap ke dalam distilat, sementara membran menghilangkannya dengan baik. Selain itu, sebelum penyuling memiliki tabung karet, yang menambahkan "hambar" ke air yang dihasilkan.

4. Mengapa air reverse osmosis bukan elektrolit?

Bagikan temuan:



Elektrolit adalah cairan apa pun yang menghantarkan arus listrik. Misalnya, sup atau kolak. Yaitu, semua cairan yang mengalirkan arus listrik karena pergerakan ion.

Elektrolit adalah makan siang yang lezat.

5. Apakah membran perlu dibilas?

Pembilasan membran memang dilakukan. Namun, ini berlaku untuk membran industri. Untuk pencucian mereka, tergantung pada partikel tertentu yang "menempel" pada membran, seluruh gudang senjata komposisi khusus digunakan: alkali, deterjen asam, surfaktan, dan sebagainya. Dalam kasus membran industri, semuanya diketahui tentang partikel-partikel ini dan komposisi dipilih secara individual.

Menonton video di youtube tentang bagaimana membran direbus dalam asam sitrat agak menyedihkan, karena di depan mata kita orang menghabiskan waktu dengan sia-sia - membran kehilangan sifat-sifatnya dari suhu tinggi.

Apa yang ingin kami katakan?

1. Secara historis, membran reverse osmosis baik karena mereka dapat menghilangkan air dengan sempurna, untuk ini mereka dibuat. Properti ini meringankan penderitaan mereka yang memiliki air minum yang sangat keras atau hanya asin.
2. Membran rumah tangga dapat menyaring maksimum kotoran berbahaya yang diperkaya oleh dunia modern dengan air. Kemampuan membran ini melebihi kemampuan filter pengumpulan. Dengan kartrid penukar ion, filter sorpsi juga dapat mengurangi kekakuan. Namun, ada sejumlah pembatasan yang mengganggu pada efisiensi dan sumber daya.
3. Bahaya air setelah filter osmotik tidak terbukti. Semakin murni air, semakin mudah proses metabolisme dalam tubuh.
4. Biaya satu liter air murni menggunakan membran akan sedikit lebih tinggi dari pada penjernih air penyerapan. Tetapi Anda perlu membandingkan tingkat pemurnian dengan botol dari toko, karena air dalam plastik dimurnikan menggunakan teknologi yang sama.

Apakah atau tidak menggunakan membran reverse osmosis adalah masalah motivasi dan keinginan untuk meminimalkan dampak faktor lingkungan yang negatif. Tidak ada air yang sehat, atau udara yang sehat. Udara yang berguna adalah inhalasi, tetapi tidak lagi udara. Dan formula air murni dari laboratorium kami adalah sebagai berikut:

Air seharusnya tidak terlihat dalam teh.