אוסמוזה הפוכה או RO הם א סינון שיטה המשמשת להסרת יונים ומולקולות מתמיסה על ידי הפעלת לחץ לתמיסה מצד אחד של קרום חצי-סלקטיבי או סלקטיבי. מולקולות גדולות (מומס) אינן יכולות לעבור את הממברנה, ולכן הן נשארות בצד אחד. מים (ממס) יכולים לחצות את הממברנה. התוצאה היא שמולקולות מומס מתרכזות יותר בצד אחד של הממברנה, ואילו הצד ההפוך הופך להיות מדולל יותר.
איך עובד אוסמוזה הפוכה
בכדי להבין אוסמוזה הפוכה, זה עוזר להבין תחילה כיצד מועברים המסה באמצעות דיפוזיה ואוסמוזה רגילה. דיפוזיה היא התנועה של מולקולות מאזור גבוה יותר ריכוז לאזור של ריכוז נמוך יותר. אוסמוזה הוא מקרה מיוחד של דיפוזיה שבה המולקולות הן מים ודרגת הריכוז מתרחשת על פני קרום למחצה. הממברנה החצי-למחצה מאפשרת מעבר מים, אך רעיונות (למשל, Na+, Ca2+, Cl-) או מולקולות גדולות יותר (למשל גלוקוז, אוריאה, חיידקים). דיפוזיה ואוסמוזה הם חיוביים תרמודינמית והם יימשכו עד שיושג שיווי משקל. ניתן להאט את האוסמוזה, להפסיק אותה או אפילו להפוך אותה אם מופעל לחץ מספיק על הממברנה מהצד 'המרוכז' של הממברנה.
אוסמוזה הפוכה מתרחשת כאשר המים מועברים על פני הממברנה כנגד מדרגת הריכוז
מריכוז נמוך יותר לריכוז גבוה יותר. לשם המחשה, דמיין קרום חצי-מחוספס עם מים מתוקים מצד אחד ותמיסה מימית מרוכזת בצד השני. אם אוסמוזה רגילה מתרחשת, המים הטריים יחצו את הממברנה כדי לדלל את התמיסה המרוכזת. באוסמוזה הפוכה, מופעל לחץ בצד עם התמיסה המרוכזת בכדי להכריח את מולקולות המים דרך הממברנה לצד המים המתוקים.ישנם גדלי נקבוביות שונות של קרומים המשמשים לאוסמוזה הפוכה. בעוד שגודל נקבוביות קטן מבצע סינון טוב יותר, לוקח זמן להעביר מים. זה כמו לנסות לשפוך מים דרך מסננת (חורים גדולים או נקבוביות) לעומת ניסיון לשפוך אותם דרך מגבת נייר (חורים קטנים יותר). עם זאת, אוסמוזה הפוכה שונה מסינון קרום פשוט מכיוון שהיא כרוכה בדיפוזיה ומושפעת מקצב הזרימה ולחץ.
שימושים באוסמוזה הפוכה
אוסמוזה הפוכה משמשת לעיתים קרובות לסינון מים מסחרי ומגורים. זו גם אחת מהשיטות המשמשות להתפלת מי ים. אוסמוזה הפוכה לא רק מפחיתה מלח, אלא יכולה גם לסנן מתכות, מזהמים אורגניים ופתוגנים. לעיתים משתמשים באוסמוזה הפוכה לטיהור נוזלים בהם מים הם טומאה לא רצויה. לדוגמה, ניתן להשתמש באוסמוזה הפוכה לטיהור אתנול או אלכוהול גרגרים כדי להגדיל ההוכחה שלו.
היסטוריה של אוסמוזה הפוכה
אוסמוזה הפוכה אינה טכניקת טיהור חדשה. הדוגמאות הראשונות לאוסמוזה דרך ממברנות למחצה תוארו על ידי ז'אן-אנטואן נולט בשנת 1748. בעוד התהליך היה ידוע במעבדות, הוא לא שימש להתפלת מי ים עד 1950 באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס. מספר חוקרים עידנו שיטות לשימוש באוסמוזה הפוכה לטיהור מים, אך התהליך היה איטי עד כדי כך שהוא לא היה מעשי בקנה מידה מסחרי. פולימרים חדשים אפשרו לייצר ממברנות יעילות יותר. בתחילת המאה ה -21, מפעלי התפלה הפכו מסוגלים להתפלת מים בקצב של 15 מיליון גלונים ליום, כאשר כ- 15,000 מפעלים היו בפעולה או מתוכננים.