Обратный осмос

[Айсылу]

Здравствуйте! Меня заинтересовал метод очистки воды методом обратного осмоса) Искала информацию, везде пишут что после очистки вода становиться настолько чистой, что ее можно сравнить грубо говоря с дистиллятом) Вопрос такой, если мембрана пропускает лишь молекулы воды, то куда деваются ионы металлов? ион же меньше молекулы)Да и вообще как это все происходит? может посоветуете литературу какую)) 

[NLVN]

Вы неправы. В воде ионы металлов гидратированы, поэтому их размер всегда больше, чему молекул воды. При проведении обратного осмоса исходных раствор становится концентрированнее, но там проточная схема, поэтому контактирующий с мембраной раствор постоянно обновляется, поэтому сильного увеличения концентрации солей не наблюдается. Что касается дистиллята, то вода, полученная при обратном осмосе гораздо чище, поскольку при проведении дистилляции туда попадают как минимум газы из воздуха. Ее можно сравнивать с деионизованной водой.

[Айсылу]

Вы неправы. В воде ионы металлов гидратированы, поэтому их размер всегда больше, чему молекул воды. При проведении обратного осмоса исходных раствор становится концентрированнее, но там проточная схема, поэтому контактирующий с мембраной раствор постоянно обновляется, поэтому сильного увеличения концентрации солей не наблюдается. Что касается дистиллята, то вода, полученная при обратном осмосе гораздо чище, поскольку при проведении дистилляции туда попадают как минимум газы из воздуха. Ее можно сравнивать с деионизованной водой.

А что за материал используется? Он регенерируется? Просто я слышала понятие ионы тяжелых металлов в воде, это получается что они слабо гидратированы? Или я сейчас совсем бред несу?

[NLVN]

А что за материал используется? Он регенерируется? Просто я слышала понятие ионы тяжелых металлов в воде, это получается что они слабо гидратированы? Или я сейчас совсем бред несу?

Совсем бред. Обратный осмос основан на том, что если к раствору, находящемуся в контакте с полупроницаемой мембраной, приложить давление, превышающее по величине осмотическое давление этого раствора, то растворитель будет переходить через мембрану, а ионы останутся в растворе. Что касается ионов ТМ, то все они отлично гидратируются, а многие еще при рН около 7 и гидролизованы, т.е находятся в виде полиядерных гидроксокомплексов, размер которых намного превосходит размер молекул воды.      

[Nafanya-nsk]

Есть книжка "Электрохимия мембран и обратный осмос" (С.С. Духин, М.П. Сидорова, А.Э. Ярощук). Там правда "много букв", но если осилить - всё становится понятно.

Если совсем коротко, сейчас существует несколько теорий о том, как работает обратноосмотическая установка. Одна из них, например, "Теория молекулярного сита" - про то, что мембрана имеет "дырки", размер которых сопоставим с размером молекулы воды, поэтому молекулы воды и всё, что меньше, проскакивает в пермеат (фильтрат), а всё остальное задерживается и сливается в концентрат. Теория легко оспаривается хотя бы тем фактом, что молекулы органических веществ (например, фенолы), имеющие гораздо бОльшие размеры молекул, чем молекулы воды, через мембрану таки проходят. Наибольшее распространение в настоящий момент получила "Капиллярно – фильтрационная модель селективной проницаемости".  

На поверхности и внутри пор гидрофильной мембраны, помещенной в водный раствор, образуется слой связанной воды. Вода может связываться с материалом мембраны, например, путем образования водородных связей с гидроксильными или карбоксильными группами ацетатцеллюлозы.

В отличие от других полярных жидкостей вода обладает сеткой направленных водородных межмолекулярных связей. Благодаря этому, изменения во взаимном расположении молекул воды в граничном слое, обусловленные активными центрами на поверхности, распространяются на значительные расстояния от нее, медленно затухая, и могут простираться на десятки и даже сотни Ангстрем. Поэтому поры обратноосмотических мембран, имеющие размер порядка 10-30 Ǻ, целиком заполнены связанной воды.

Связанная вода по своим свойствам существенно отличается от воды в свободном состоянии. У нее повышаются вязкость и плотность, снижается температура замерзания и уменьшается растворяющая способность. Поэтому для молекул и ионов растворенных веществ эта вода представляет особую фазу, в которую они проникают с некоторым коэффициентом распределения, который может быть значительно меньше единицы.

Степень проникновения ионов в слой связанной воды зависит от свойств мембраны и ионов. 

Чем гидрофильнее мембрана, чем больше на ней активных центров, тем толще слой связанной воды, тем значительнее ее свойства отличаются от свойств воды в объеме, тем меньше степень проникновения ионов в мембрану и выше селективность.

Среди свойств ионов определяющим является их гидратирующая способность. Явление гидратации заключается во взаимодействии ионов с молекулами воды в растворе. Различают первичную (ближнюю) и вторичную (дальнюю) гидратации. Первичная заключается в прочном связывании молекул воды ионами вплоть до образования донорно-акцепторных связей. Вторичная представляет собой электростатическое взаимодействие молекул воды с первично гидратированными ионами. Молекулы воды, связанные непосредственно с ионом, образуют первичную гидратную оболочку. Число молекул воды в ней называют координационным числом гидратации.

Чем больше гидратирующая способность иона, тем сильнее связаны с ним молекулы воды, тем прочнее и толще гидратная оболочка, тем труднее иону проникнуть в слой связанной воды. 

Это по существу Вашего вопроса, выдержки из книги.   Когда-то тоже заморочилась этим вопросом (как работает обратноосмотическая мембрана).

Изменено 29 Августа, 2014 в 02:56 пользователем Nafanya-nsk

[aquaimperial]

На практике - если пить воду обратноосмотическую, то может возникнуть жжение в ЖКТ ( изжога). Связано это с тем, что вода после осмоса станвится чище, её pH смещается в сторону кислотности (7,0-7,2). Но если у вас стоит задача пить воду из-под крана, то лучшего фильтра чем обратный осмос вам не найти. Очисткой воды занимаюсь уже давно, будут вопросы - пишите.

 

P.S. В стандартном осмосе 5 ступеней очистки. Добавив минерализатор можно отрегулировать кислотно-шелочное равновесие. Желательно пить воду с рН не ниже 7,4

[mendel]

Желательно пить воду с рН не ниже 7,4

Напомните, пожалуйста, нормальную кислотность в желудке.

 

[aquaimperial]

желудок хим.завод, в котором проходят сотни разных полезных реакций. И кислотность там повышенная. А кровь имеет рН 7,3..дл 7,4... это у здорового человека. Ну а если кислотность крови увеличится, человек может заболеть. 

Офф.... я думаю, что самые лучшие доктора начинают лечить с вопросов : "что вы кушаете", " что и сколько вы пьёте"...а не с вопросов где болит.

[dmr]

Не подскажите,каково давление в аппаратах обратного осмоса,при опреснении морской воды???

[aquaimperial]

Давление не меньше 3 бар, лучше 4. Это на маленьких системах. На серьёзных это уже более 10. 

Там стоят ротаметры и насосы которые настроены на количество мембран в установке. Изначально системы обратного осмоса стояли на подводных лодках, а уж потом пошли служить людям в мирных целях.

Изменено 2 Марта, 2015 в 21:23 пользователем aquaimperial