10

Proict:Osmoz invers

Disciplin : biofizicaRealizator :Fokara SolimanAsistent uneversitar :Data : 2011-2012

Osmoz inversIntroducere:Istoric:Filtre de apa prin osmoza inversaTotul a nceput acum 40 de ani, n laboratoarele NASA. Cercettorii americani, cu scopul tratarii apei, au creat aparate de filtrare a apei dotate cu o membran foarte asemntoare cu membrana celular. Aceast membran este semipermeabil i blocheaz impuritile, lsnd s treac doar apa pur. Acest proces se numete osmoz invers. La nceput, aparatele au fost folosite n tratarea apei pentru zborurile n spaiu, n submarine i n industria farmaceutic.funcioneaz procesul osmozei inverse:Aparatul creat de cercettori are la baz acelai tip de filtrare, cu un mic ajutor. Pentru ilustrare, imaginai-v un recipient ce conine dou soluii de concentraii diferite, separate printr-o membran semipermeabil. Conform legilor fizicii, apa din soluia mai diluat ar trece n soluia mai concentrat - acesta este procesul de osmoza. n cazul instalaiilor noastre de tratare a apei, bazate pe osmoza inversa, apa din soluia mai concentrat este forat s traverseze membrana semipermeabil cu ajutorul unei presiuni externe. Prin acest procedeu, apa plin de impuriti, clor i reziduuri organice devine ap pur, ideal pentru consum.

Definiie:*Omsoz natural :Osmoza este un fenomen natural care apare de cite ori doua solutii apoase cu concentratii diferite de ioni (materii dizolvate in apa) sint separate printr-o membrana semipermeabila. Datorita fortelor de difuzie are loc un transfer de molecule de apa dinspre solutia cu concentratie mai scazuta de ioni spre solutia cu concentratie mai ridicata de ioni, pina cind concentratiile celor doua solutii devin egale.Membrana semipermeabila permite doar difuzia moleculelor de apa spre solutia mai concentrata nu insa si pe cea a materiilor dizolvate din solutia mai concentrata spre solutia cu concentratie mai scazuta.*Osmoz invers : Osmoza inversa este un proces tehnic care aplica fenomenul de osmoza in sens invers. Pe partea cu concentratia de ioni mai ridicata (apa de intrare care trebuie filtrata) este aplicata o presiune care preseaza moleculele de apa spre partea cu concentratia mai scazuta de ioni (apa de iesire filtrata). Materiile organice si anorganice dizolvate in apa de intrare precum si microorganismele prezente in ea au dimensiuni moleculare mult mai mari decit porii ultrafini ai membranei semipermeabile si nu pot difuza spre partea cu apa filtrata. Astfel pe partea cu apa filtrata se acumuleaza numai moleculele de apa, impuritatile din apa de intrare fiind retinute de membrana semipermeabila. De exemplu, porii membranei semipermeabile au o dimensiune de ca. 0,0001 microni, virusii au dimensiuni cuprinse intre 0,02 si 0,4 microni iar bacteriile au dimensiuni cuprinse intre 1 si 4 microni.Pentru a impiedica blocarea membranei cu impuritatile din apa de intrare, impuritatile retinute de membrana trebuie spalate continuu de pe membrana (clatirea membranei). O instalatie cu osmoza inversa produce deci in afara de apa pura (permeat) si apa reziduala (concentrat) care contine impuritatile din apa de intrare si este deversata in canalizare.Echipamentele cu proces de osmoza inversa reprezinta actualmente cea mai buna si cea mai eficienta metoda ptr. producerea apei potabile de uz casnic, medical si industrial. Agentia americana ptr. protectia mediului inconjurator EPA (Environmental Protection Agency - USA) a confirmat si recomandat osmoza inversa si distilarea ca fiind singurele doua metode sigure si efective ptr. potabilizarea apei.Echipamentele cu proces de osmoza inversa nu necesita tratarea chimica a apei, elimina peste 99% din impuritatile organice si anorganice dizolvate in apa, elimina peste 99% din impuritatile biologice (bacterii, virusi, streptococi fecali) din apa si asigura o calitate ideala a apei filtrate, independent de calitatea apei de intrare.Apa obtinuta prin osmoza inversa este o apa pura, demineralizata si aproape sterila. Datorita faptului ca marea majoritate a mineralelor necesare organismului uman provin din hrana solida asimilata zilnic, apa poate fi privita doar ca un material dizolvant si un mediu ptr. eliminarea toxinelor din organismul uman. "Apa actioneaza nu prin ceea ce introduce in organism, ci prin ceea ce indeparteaza din organism."

Osmoza inversa reprezinta o metoda de filtrare de lichid, care inlatura multe tipuri de la molecule atomice mari la molecule mai mici, prin fortarea lichidului la presiune inalta printr-o membrana cu pori (gauri) doar suficient de mare pentru a permite moleculelor mici sa treaca prin ea.

Acesta e cea mai frecventa metoda utilizata in purificare apei potabile din apa de mare, de a scoate sarea si alte substante din moleculele de apa. Cu toate acestea, procesul de osmoza inversa e, de asemenea, utilizat pentru filtrarea multe alte tipuri de lichide.

Procesul poate fi similar cu membrana de filtrare. Cu toate acestea, exista diferente esentiale intre osmoza inversa si filtrare. Mecanismul predominant de scoatere in filtrarea cu membrana este strecurarea, excludere prin marime, astfel incat procesul poate atinge, teoretic, excluderea perfecta de particule, indiferent de parametri operationali, precum influienta presiunii si concentratia. OI(osmoza inversa), cu toate acestea implica un mecanism de difuzie, astfel incat separarea eficienta este in functie de concentratia solitiei, de apa sub presiune si rata de flux. Acesta actioneaza prin utilizarea presiunii pentru a forta o solutie sa treaca printr-o membrana, pastrand substanta pe o parte si care sa permita solventului pur sa treaca de partea cealalta. Aceasta este procesul invers osmozei normale, care este miscarea naturala de solvent dintr-o zona de concentrare scazuta de substanta, printr-o membrana, intr-o zona de mare concentrare de substanta atunci cand nici o presiune externa nu este aplicata.

Peste tot, sisteme de purificare a apei de uz casnic potabil, inclusiv sistemul de osmoza inversa, sunt utilizate in mod curent pentru imbunatatirea apei pentru baut si gatit.

Astfel de sisteme cu osmoza inversa de obicei includ un numar de pasi:

Un filtru de particule pentru a capta sedimentele, inclusiv rugina si carbonatul de calciuOptional, un al doilea filtru de sedimente, cu pori mai miciUn filtru de carbon activ pentru a capta produse chimice organice si clor, care va ataca si degrada membranele TFC si de osmoza inversaUn fitru de osmoza inversa, care este un invelis cu membrana subtire dintr-un compozit de materiale (TFM sau TFC)Optional, un al doilea filtru de carbon pentru a capta aceste produse chimice ce nu s-au eliminat prin membrana de osmoza inversaOptional o lampa UV pentru dezinfectarea de microbi care pot scapa de filtrare prin membrana de osmoza inversaIn unele sisteme, pre-filtrul de carbon este omis si membrana de celuloza triacetat (CTA) este utilizata. Membrana CTA este predispusa la putrezire decat daca sunt protejate de apa cu clor, in timp ce membrana TFC este predispusa la descompunerea sub influenta clorului. In sistemele CTA, un post-filtru de carbon este necesara pentru a elimina clorul din apa produsul final.

Procesoare portable osmoza inversa de apa sunt vandute pentru purificarea apei cu caracter personal in diverse locuri. Pentru a lucra in mod eficient, alimentarea cu apa la aceste unitati trebuie sa fie cel mai bine sub o presiune (40 psi sau mai mare este norma). Procesoare de osmoza inversa portabile pot fi folosite de persoane care locuiesc in mediul rural fara apa curata, departe de conductele de apa a orasului. Oamenii din zonele rurale filtreaza singuri apa din ocean sau rau, dispozitivul este usor de folosit (pentru apa sarata ar putea fi necesara membrane speciale). Unii calatori cu barca in excursii lungi, sau la pescuit, sau ce campeaza pe o insula, sau in tarile in care apa locala furnizata este poluata sau care nu corespunde standardelor, utilizeaza procesoare cu osmoza inversa impreuna cu sterilizatori UV. Sistemele cu osmoza inversa sunt, de asemenea, folosite acum pe scara larga de catre entuziasti ai acvariului marin. In productia de apa minerala imbuteliata, apa trece printr-un procesor de osmoza inversa a apei pentru a elimina poluantii si microorganismele. In tarile europene, insa, astfel de prelucrare a apei minerale naturale (astfel cum sunt definita intr-o directiva europeana) nu este permisa de legislatia europeana. (In practica, o parte din bacterii vii poate sa treaca printr-o membrana de osmoza inversa prin unele imperfectiuni minore, sau trecerea de membrana in intregime prin fisuri mici, in jurul sigiliilor. Astfel, sisteme de osmoza inversa complete pot include etape suplimentare de tratament al apei care utilizeaza lumina ultravioleta sau de ozonul pentru a preveni contaminarea microbiologica.)

Marimile porilor membranei pot varia de la .1 la 5.000 de nanometri (nm), in functie de tipul de filtru. "Filtrarea de particule" elimina particulele de 1.000 nm sau mai mari. Microfiltrare elimina particulele de 50 nm sau mai mare. "Ultrafiltrare" elimina particulele de aproximativ 3 nm sau mai mari. "Nanofiltration" elimina particulele de 1 nm sau mai mari. Osmoza inversa este in categoria finala de filtrare cu membrana, "Hyperfiltration", si elimina particule mai mari de .1 nm.

La cunclozie:Ce este osmoza inversa? Fenomenul de osmoza se produce cand doua solutii apoase de concentratii diferite sunt situate in doua celule despartite printr-o membrana semi-permeabila. In mod natural apa pura difuzeaza prin membrana semi-permeabila din celula cu concentratie mai mica in celula cu concentratie mai mare, avand tendinta de egalizare a concentratiilor in ambele celule si deci, de stabilire a echilibrului.

Pe principiul fenomenului invers celui prezentat anterior, adica prin osmoza inversa, apa pura va trece prin membrana semi-permeabila din solutia concentrata in cea diluata, in final obtinandu-se apa pura.

Acest lucru se va realiza prin aplicarea unei forte asupra coloanei cu solutie concentrata care va invinge presiunea osmotica si va determina trecerea apei in celula cu solutie diluata. Filtrarea pe principiul osmozei inverse se realizeaza prin intermediul unor module compuse dintr-un vas sub presiune in care se introduc membranele filtrante.

Pentru realizarea procesului este necesara o sursa de presiune de minimum 3 bari. Sistemele cu osmoza inversa pentru uz casnic se bazeaza pe un proces ce se desfasoara in mai multe trepte de filtrare a apei pentru a furniza in final o apa potabila de cea mai buna calitate.

Statie de Osmoza Inversa 40m/hSurse:1- http://www.daraqua.ro/page/despre-apa/despre-osmoza-inversa2- http://www.globalalliance.ro/index.php?option=com_content&view=article&id=57&Itemid=2&lang=en3-http://www.cafeshop.ro/TRATARE%20APA/OSMOZA%20INVERSA.htm4-http://www.filtre-purificatoare.ro/osmoza-inversa5- www.ecotec-engineering.com6-http://osmozainversa.eu/7-http://www.osmoza-inversa.ro/