Обратната осмоза е процес на обезсоляване на водата за получаване на свежа и чиста вода. Ново проучване разкрива, че може би нашето разбиране за процеса е грешно.
Достъпът до чиста питейна вода зависи от процеса на обезсоляване на морската вода. Това става чрез процеса на обратна осмоза.
Сега ново проучване показва, че дифузионният механизъм, който е в основата на обратната осмоза, е грешен. Изследователи от Йейлския университет разкриват, че потокът от пори управлява обратната осмоза.
Проучването, публикувано в Science Advances, използва експерименти с проникване на разтворител и симулации на неравновесна молекулярна динамика, за да докаже твърдението си.
Какво представлява обратната осмоза?
Обратната осмоза е процес за пречистване на водата чрез отстраняване на примеси, минерали и други замърсители през полупропусклива мембрана.
Процесът включва прилагане на натиск, за да се накарат водните молекули да преминат през мембрана, която не позволява на нежеланите разтворени и суспендирани частици да преминат.
Първото наблюдение на обратната осмоза е направено още през 1748 г. от френския физик Жан-Антоан Ноле, но тя не е използвана за производство на прясна вода до 50-те години на миналия век. Освен това процесът се използва и за пречистване на отпадъчни води и производство на свръхчиста вода за производството на електроника и фармацевтични продукти.
Обяснението на обратната осмоза се приписва на дифузията на разтвора. Според тази теория обратната осмоза отделя примесите и замърсителите от чистата вода чрез разтвор и дифузия, задвижвани от концентрационните градиенти и характеристиките на мембранните пори.
Обратната осмоза се управлява от градиент на налягането
Теорията за дифузия на разтвора се приема повече от 50 години, откакто е предложена през 1967 г. Сега проф. Менахем Елимелех и колегите му предполагат, че тази теория е грешна.
Компютърните симулации разкриват, че градиентът на налягането управлява водния транспорт в мембраните, а не градиентът на концентрацията на вода. Те също така забелязват, че водните молекули пътуват в клъстери през мрежата от пори в мембраната.
Екипът също забеляза, че размерът на порите на мембраната, размерът на водните молекули и вискозитетът на водата влияят върху това как водата прониква в мембраната.
За да потвърди резултатите от симулацията, екипът провежда допълнителни експерименти, които съвпадат със симулациите, което потвърждава тяхната хипотеза. Така те стигат до заключението, че преносът на разтворители и вода се определя от градиента на налягането.
Резултатите от това проучване предлагат нова представа за процес, който изглеждаше добре установен преди близо 50 години. Резултатите могат да се използват за подобряване и фина настройка на процеса на обратна осмоза и да доведат света една крачка по-близо до превръщането на чистата питейна вода в достъпна за всички.
Източник: InterestingEngineering
