Omgekeerde osmose of RO is een filtratie methode 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 stof) kunnen het membraan niet passeren, dus blijven ze aan één kant. Water (oplosmiddel) kan het membraan passeren. Het resultaat is dat opgeloste moleculen meer geconcentreerd worden aan één kant van het membraan, terwijl de andere kant meer verdund wordt.
Hoe omgekeerde osmose werkt
Om omgekeerde osmose te begrijpen, helpt het om eerst te begrijpen hoe massa wordt getransporteerd via diffusie en regelmatige osmose. Verspreiding is de beweging van moleculen uit een regio van hoger concentratie naar een gebied met een lagere concentratie. Osmose is een speciaal diffusiegeval waarbij de moleculen water zijn en de concentratiegradiënt plaatsvindt over een semipermeabel membraan. Het semi-permeabel membraan laat de doorgang van water toe, maar begrippen (bijvoorbeeld Na
+Ca2+Cl-) of grotere moleculen (bijv. glucose, ureum, bacteriën). Diffusie en osmose zijn thermodynamisch gunstig en zullen doorgaan totdat het evenwicht is bereikt. Osmose kan worden vertraagd, gestopt of zelfs omgekeerd als voldoende druk wordt uitgeoefend op het membraan vanaf de 'geconcentreerde' kant van het membraan.Omgekeerde osmose treedt op wanneer het water over het membraan wordt bewogen tegen de concentratiegradiënt, van lagere concentratie naar hogere concentratie. Stel je ter illustratie een semipermeabel membraan voor met aan de ene kant vers water en aan de andere kant een geconcentreerde waterige oplossing. Als normale osmose plaatsvindt, zal het verse water het membraan passeren om de geconcentreerde oplossing te verdunnen. Bij omgekeerde osmose wordt aan de zijkant met de geconcentreerde oplossing druk uitgeoefend om de watermoleculen door het membraan naar de zoetwaterzijde te duwen.
Er zijn verschillende poriegroottes van membranen die worden gebruikt voor omgekeerde osmose. Hoewel een kleine poriegrootte de filtratie beter doet, duurt het langer om water te verplaatsen. Het is een beetje zoals proberen om water door een zeef (grote gaten of poriën) te gieten in vergelijking met proberen het door een papieren handdoek (kleinere gaten) te gieten. Omgekeerde osmose verschilt echter van eenvoudige membraanfiltratie omdat het diffusie met zich meebrengt en wordt beïnvloed door stroomsnelheid en druk.
Gebruik van omgekeerde osmose
Omgekeerde osmose wordt vaak gebruikt bij commerciële en residentiële waterfiltratie. Het is ook een van de methoden om zeewater te ontzilten. Omgekeerde osmose vermindert niet alleen zout, maar kan ook metalen, organische verontreinigingen en ziekteverwekkers filteren. Soms wordt omgekeerde osmose gebruikt om vloeistoffen te zuiveren waarin water een ongewenste onzuiverheid is. Omgekeerde osmose kan bijvoorbeeld worden gebruikt om ethanol of graanalcohol te verhogen om te verhogen zijn bewijs.
Geschiedenis van omgekeerde osmose
Omgekeerde osmose is geen nieuwe zuiveringstechniek. De eerste voorbeelden van osmose door halfdoorlatende membranen werden in 1748 beschreven door Jean-Antoine Nollet. Hoewel het proces bekend was in laboratoria, werd het pas in 1950 gebruikt voor de ontzilting van zeewater aan de University of California in Los Angeles. Meerdere onderzoekers verfijnden methoden om omgekeerde osmose te gebruiken om water te zuiveren, maar het proces was zo traag dat het op commerciële schaal niet praktisch was. Nieuwe polymeren zorgden voor de productie van efficiëntere membranen. Aan het begin van de 21e eeuw waren ontziltingsinstallaties in staat om water met een snelheid van 15 miljoen gallons per dag te ontzilten, met ongeveer 15.000 fabrieken in bedrijf of gepland.