Обратный осмос для получения чистой воды

Давление можно использовать, чтобы остановить переход молекул воды в более концентрированный раствор. В процессе осмоса концентрации молекул с низкой подвижностью выравниваются, только если давление по обе стороны полупроницаемой мембраны одинаковое.

Если к солевому раствору приложить некоторое давление, он останется более концентрированным, чем раствор по другую сторону мембраны. Если же давление в отсеке с солевым раствором станет достаточно высоким, то оно может заставить процесс осмоса пойти в обратную сторону. Молекулы воды начнут переходить из солевого раствора в пресную воду!

Система обратного осмоса в фильтрах для воды

Этот процесс - обратный осмос можно использовать для извлечения пресной воды из соленой, но он требует высоких давлений. Обычная обратноосмотическая ячейка работает при давлении примерно в 1000 раз выше атмосферного. Полупроницаемая мембрана должна быть в состоянии выдержать такую колоссальную разницу давлений - высокого со стороны солевого раствора и низкого со стороны пресной воды.

Кроме того, осмос довольно медленный процесс, поэтому в обратноосмотических установках приходится использовать мембраны с огромной площадью поверхности. Чтобы получить такую поверхность, листы нескольких различных материалов складывают вместе и затем скатывают в рулон.

Получается длинный многослойный цилиндр. Через один слой подается соленая вода, другой представляет собой полупроницаемую мембрану, через третий выводится чистая вода. Рулон устроен таким образом, что мембрана не лопается, даже когда соленая вода подается на нее под высоким давлением.
Обратный осмос в фильтрах для воды

В этот скрученный многослойный бутерброд заходит соленая вода, а выходит пресная. Впрочем, соленая вода тоже выходит из аппарата по отдельной трубе. Если опреснительная установка пытается “выдавить' слишком много пресной воды из соленой, последняя становится чересчур концентрированной, а повышение концентрации затрудняет процесс осмоса.

Чтобы избежать этого, из каждой порции соленой воды извлекается в виде пресной лишь малая часть. Соленая вода с незначительно повысившейся концентрацией возвращается в океан, а в аппарат закачивается следующая порция соленой воды.

Обратный осмос энергетически вполне эффективен, потому что не связан с фазовыми переходами, так что не нужно подводить или отводить никакой скрытой теплоты. Энергия расходуется только на подачу соленой воды в систему под очень высоким давлением. Правда, эта энергия довольно велика и поступает в виде механической работы.