Wat is omgekeerde osmose?
Omgekeerde osmose of RO is een filtratiemethode die wordt gebruikt om ionen en moleculen uit een oplossing te verwijderen door druk uit te oefenen op de oplossing aan één kant van een semipermeabel of selectief membraan. Grote moleculen (opgeloste stoffen) kunnen het membraan niet oversteken, dus blijven ze aan één kant. Water (oplosmiddel) kan het membraan wel oversteken. Het resultaat is dat opgeloste moleculen geconcentreerder worden aan de ene kant van het membraan, terwijl de andere kant verdunner wordt.
Geschiedenis van omgekeerde osmose
Omgekeerde osmose is geen nieuwe zuiveringstechniek. De eerste voorbeelden van osmose door halfdoorlatende membranen werden beschreven door Jean-Antoine Nollet in 1748. Hoewel het proces al bekend was in laboratoria, werd het pas in 1950 gebruikt voor de ontzilting van zeewater aan de Universiteit van Californië in Los Angeles. Verschillende onderzoekers verfijnden methoden om omgekeerde osmose te gebruiken om water te zuiveren, maar het proces was zo langzaam dat het niet praktisch was op commerciële schaal. Nieuwe polymeren maakten de productie van efficiëntere membranen mogelijk. Aan het begin van de 21e eeuw waren ontziltingsinstallaties in staat om water te ontzilten met een snelheid van 15 miljoen gallons per dag, met ongeveer 15.000 installaties in werking of gepland.
Hoe omgekeerde osmose werkt
Om omgekeerde osmose te begrijpen, helpt het om eerst te begrijpen hoe massa wordt getransporteerd via diffusie en gewone osmose. Diffusie is de beweging van moleculen van een gebied met een hogere concentratie naar een gebied met een lagere concentratie. Osmose is een speciaal geval van diffusie waarbij de moleculen water zijn en de concentratiegradiënt over een halfdoorlatend membraan loopt. Het halfdoorlaatbare membraan laat water door, maar geen ionen (bijv. Na+, Ca2+, Cl-) of grotere moleculen (bijv. glucose, ureum, bacteriën). Diffusie en osmose zijn thermodynamisch gunstig en gaan door tot een evenwicht is bereikt. Osmose kan worden vertraagd, gestopt of zelfs omgekeerd als er voldoende druk op het membraan wordt uitgeoefend vanaf de 'geconcentreerde' kant van het membraan.
Omgekeerde osmose treedt op wanneer het water over het membraan wordt verplaatst tegen de concentratiegradiënt in, van een lagere concentratie naar een hogere concentratie. Stel je ter illustratie een semipermeabel membraan voor met zoet water aan de ene kant en een geconcentreerde waterige oplossing aan de andere kant. Bij normale osmose zal het zoete water het membraan passeren om de geconcentreerde oplossing te verdunnen. Bij omgekeerde osmose wordt er druk uitgeoefend op de kant met de geconcentreerde oplossing om de watermoleculen door het membraan naar de zoetwaterkant te dwingen.
Er zijn verschillende poriegroottes van membranen die gebruikt worden voor omgekeerde osmose. Hoewel een kleine poriegrootte beter filtert, duurt het langer om water te verplaatsen. Het is een beetje alsof je water door een zeef probeert te gieten (grote gaten of poriën) in vergelijking met water door een papieren handdoek (kleinere gaten). Omgekeerde osmose verschilt echter van eenvoudige membraanfiltratie omdat het diffusie inhoudt en beïnvloed wordt door stroomsnelheid en druk.
Toepassingen van omgekeerde osmose
Omgekeerde osmose wordt vaak gebruikt in commerciële en huishoudelijke waterfiltratie. Het is ook een van de methoden om zeewater te ontzilten. Omgekeerde osmose vermindert niet alleen het zoutgehalte, maar kan ook metalen, organische verontreinigingen en ziekteverwekkers uit het water filteren.
