اسمز معکوس چیست و نحوه کار فیلتر اسمز معکوس

اسمز معکوس (RO) یک فرآیند برای تصفیه آب است که از یک غشای نیمه تراوا (تا اندازه ای نفوذپذیر) برای جداسازی یون ها، مولکول های ناخواسته و ذرات بزرگ، از آب آشامیدنی استفاده می کند.

در اسمز معکوس، از فشار خارجی ایجاد شده برای غلبه بر فشار اسمزی استفاده می شود، فشار اسمزی یک ویژگی  ترمودینامیکی است که توسط اختلاف پتانسیل شیمیایی حلال به وجود می آید. اسمز معکوس می تواند بسیاری از ذرات شیمیایی محلول و معلق و همچنین بیولوژیک (عمدتاً باکتری ها) را از آب حذف کند. در نتیجه ی اسمز معکوس املاح در سمت تحت فشار غشاء باقی می ماند و حلال خالص (آب) اجازه عبور به سمت دیگر را می یابد. برای «انتخابی» بودن عمل اسمز معکوس، این غشاء نباید اجازه دهد که مولکول‌ها یا یون‌های بزرگ از منافذ غشاء عبور کنند، بلکه باید به اجزای کوچک‌تر محلول (مثلا مولکول‌های حلال، مانند آب) اجازه عبور آزادانه بدهد. املاح و مواد دیگر که از غشا عبور نکرده اند از قسمت تخلیه (درین فیلتر) به فاضلاب تخلیه می شوند.

در فرآیند اسمز معمولی، آب به طور طبیعی از ناحیه ای با غلظت کم املاح (پتانسیل آب بالا) از طریق گذر از یک غشاء به ناحیه ای با غلظت املاح بالا (پتانسیل آب کم) حرکت می کند. نیروی محرکه حرکت آب کاهش انرژی آزاد گیبس سیستم است، تا اختلاف غلظت آب در دو طرف غشاء کاهش یابد، و به دلیل حرکت حلال به سمت محلول غلیظ تر، فشار اسمزی ایجاد می شود. بنابراین، اعمال فشار خارجی (توسط فشارآب شهری یا پمپ دستگاه) برای معکوس کردن جریان طبیعی آب خالص، اسمز معکوس نامیده می شود.

فرآیند اسمز از طریق غشاهای نیمه تراوا برای اولین بار در سال 1748 توسط ژان آنتوان نولت کشف شد. برای 200 سال بعد اسمز فقط یک پدیده آزمایشگاهی بود،  در سال 1950 دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس برای اولین بار نمک زدایی آب دریا را با استفاده از غشاهای نیمه تراوا بررسی کرد. محققان دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس و دانشگاه فلوریدا با موفقیت آب شیرین را از آب دریا در اواسط دهه 1950 تولید کردند. در سراسر جهان، سیستم های تصفیه آب آشامیدنی خانگی شامل مرحله اسمز معکوس، معمولا برای بهبود خواص آب برای آشامیدن و پخت و پز استفاده می شود.

فیلتر ممبران به کار رفته در دستگاه های خانگی معمولا از لایه نازک غشای کامپوزیتی تشکیل شده است. غشای کامپوزیت لایه نازک (TFC) از مواد سنتتیکی ساخته شده است و نیاز به حذف کلر قبل از ورود آب به غشا را دارد. برای محافظت از TFC در برابر آسیب کلر، فیلترهای کربنی به عنوان پیش تصفیه در تمام سیستم های اسمز معکوس خانگی استفاده می شود. اسمز معکوس در دسته نهایی فیلتراسیون غشایی یعنی هایپرفیلتراسیون قرار می گیرد و ذرات بزرگتر از 0.1 نانومتر را حذف می کند.

برخی از عواملی که ممکن است بر عملکرد سیستم اسمز معکوس خانگی تأثیر بگذارد:

- فشار آب ورودی (اکثرا آب لوله کشی شهری فشار 40-85 psi دارد، اما اگر فشار آب خیلی کم باشد، سیستم RO به درستی کار نمی کند).

- نوع و تعداد کل جامدات محلول (TDS) در آب لوله کشی

- دمای آب (یعنی آب سرد بیشتر طول می کشد تا فیلتر شود)

- کیفیت فیلترها و غشاهای مورد استفاده در سیستم RO