La ósmosis reversa (RO) del es un proceso de la separación que utiliza la presión para forzar un solvente a través de una membrana que conserve el soluto en un lado y permita que el solvente puro pase al otro lado. Más formalmente, es el proceso de forzar un solvente de una región de alta concentración del soluto a través de una membrana a una región de concentración baja del soluto aplicando una presión superior a la presión osmótica . Éste es el revés del proceso normal de la ósmosis, que es el movimiento natural del solvente de un área de la concentración baja del soluto, a través de una membrana, a un área de la alta concentración del soluto cuando no hay presión externa aplicada. La membrana aquí es el semipermeable, significando que permite el paso del solvente pero no del soluto.

Las membranas usadas para la ósmosis reversa tienen una capa de barrera densa en la matriz del polímero donde ocurre la mayoría de la separación. En la mayoría de los casos la membrana se diseña para permitir que solamente el agua pase con esta capa densa mientras que previene el paso de solutos (tales como iones de la sal). Este proceso requiere que un de alta presión esté ejercida en el lado de la alta concentración de la membrana, la generalmente 2-17 la barra (30-250 PSI ) para el agua fresca y salobre, y barra 40-70 (600-1000 PSI) para el agua de mar, que tiene alrededor 24 presiones osmóticas naturales de la barra (350 PSI) que deba ser superada.

Este proceso es el más conocido para su uso en la desalación (que quita la sal de la agua de mar para conseguir a el agua dulce ), pero también se ha utilizado para purificar el agua dulce para los usos médicos, industriales y domésticos desde las comienzos de los años 70.

Método

Cuando dos soluciones con diversas concentraciones de un soluto son mezcladas, la cantidad total de solutos en las dos soluciones será distribuida igualmente en la cantidad total de solvente de la solución dos.

En vez de mezclar las dos soluciones juntas, pueden ser introducidas dos compartimientos donde son separadas de uno a por una membrana semipermeable . La membrana semipermeable no permite los solutos se muevan a partir de un compartimiento al otro, sino permite que el solvente se mueva. Puesto que el equilibrio no se puede alcanzar por el movimiento de solutos del compartimiento con la alta concentración del soluto a la que está con la concentración baja del soluto, en lugar de otro es alcanzado por el movimiento del solvente de áreas de la concentración baja del soluto a las áreas de la alta concentración del soluto. Cuando el solvente se mueve lejos de áreas de concentración bajas, hace estas áreas concentrarse. En el otro lado, cuando el solvente se traslada a áreas de la alta concentración, la concentración del soluto disminuirá. Este proceso se llama ósmosis. La tendencia para que el solvente atraviese la membrana se puede expresar como " pressure" osmótico;, puesto que es análogo al flujo causado por un diferencial de presión.

En ósmosis reversa, en una disposición similar como que en ósmosis, presión se aplica al compartimiento con la alta concentración. En este caso, hay dos fuerzas que influencian el movimiento del agua: la presión causada por la diferencia en la concentración del soluto entre los dos compartimientos (la presión osmótica) y la presión externamente aplicada.

Usos

Purificación del agua potable

En los Estados Unidos, los sistemas de la purificación del agua potable del hogar, incluyendo un paso de la ósmosis reversa, son de uso general para mejorar el agua para beber y cocinar.

Tales sistemas incluyen típicamente cuatro o cinco etapas:
un filtro del sedimento para atrapar partículas incluyendo el carbonato del moho y de calcio
opcionalmente un segundo filtro del sedimento con poros más pequeños
un filtro activado del carbón para atrapar los productos químicos orgánicos, y la clorina que atacará y degradará las membranas de la ósmosis reversa de TFC
un filtro de la ósmosis (RO) reversa que es una membrana compuesta de la película fina (TFM o TFC)
opcionalmente un segundo filtro del carbón para capturar esos productos químicos no quitados por la membrana del RO.
una lámpara ultravioleta se utiliza opcionalmente para la desinfección de cualquier microbio que pueda escapar la filtración por la membrana de la ósmosis reversa.

En algunos sistemas, se omite el pre-filtro del carbón y se utiliza la membrana del triacetato de celulosa (CTA). La membrana de CTA es descomposición propensa a menos que sea protegida por el agua tratada con cloro, mientras que la membrana de TFC es subdivisión propensa bajo influencia de la clorina. En sistemas de CTA, un poste-filtro del carbón es necesario quitar la clorina del agua del producto final.

Los procesadores portables del agua (RO) de la ósmosis reversa se venden para la purificación del agua personal en varias localizaciones. Trabajar eficazmente, el agua que alimenta a estas unidades debe mejor estar bajo cierta presión (40 PSI o mayores son la norma). Los procesadores portables del agua del RO se pueden utilizar por la gente que vive en zonas rurales sin el agua potable, lejana de las pipas de agua de ciudad. La gente rural filtra el agua del río o del océano ellos mismos, pues el dispositivo es fácil de utilizar (el agua salina puede necesitar las membranas especiales). Algunos viajeros en los viajes largos del canotaje, pesca, isla acampando, o en países donde está contaminado o inferior al nivel normal el abastecimiento de agua local, los procesadores del agua del RO del uso se juntaron con uno o más esterilizadores ULTRAVIOLETA. Los sistemas del RO también ahora son utilizados extensivamente por los entusiastas marinas del acuario. En la producción de agua mineral en botella, el agua pasa a través de un procesador del agua del RO para quitar los agentes contaminadores y los microorganismos. En países europeos, aunque, tal proceso del agua mineral natural (según lo definido por un directorio europeo) no se permite bajo ley europea. (En la práctica, una fracción de las bacterias vivas puede y pasa a través de las membranas del RO con imperfecciones de menor importancia, o puentear la membrana enteramente a través de los escapes minúsculos en sellos circundantes. Así, los sistemas completos del RO pueden incluir las etapas adicionales del tratamiento de aguas que utilizan el ozono de la luz ultravioleta o para prevenir la contaminación microbiológica.)

En la industria de tratamiento de aguas hay una carta de los tipos de contaminantes, sus tamaños y cuáles pasan a través de los varios tipos de membranas. Los tamaños del poro de la membrana pueden variar a partir 1 a 50.000 angstromes dependiendo de filtro. " Filtration" de la partícula; quita las partículas de 10.000 angstromes o más grande. La microfiltración quita las partículas de 500 angstromes o más grande. " Ultrafiltration" quita las partículas de áspero 30 angstromes o más grande. " Nanofiltration" quita las partículas de 10 angstromes o más grande. La ósmosis reversa está en la categoría final de filtración de membrana, " Hiperfiltración, " y quita partículas más en gran parte de 1 angstrom.

En los militares desatados de los estados, R. (unidad de la purificación del agua de la ósmosis reversa) pronunció ROW-PEW se utiliza en el campo de batalla y en el entrenamiento. Vienen extendiéndose a partir de 1500 GPD (galones por día) a 150.000 GPD y más grande dependiendo de la necesidad. El campo común del es más los 600 GPH (galones por hora) y los 3. Ambos pueden purificar el agua salada y el agua contaminadas con los agentes de N.C (nuclear, químico y biológico) del agua. Durante un normal 24 períodos de la hora, una unidad puede producir dondequiera a partir 12. Con una ventana required del mantenimiento de 4 horas para comprobar sistemas, las bombas, los elementos de R.O y el generador del motor. Un ROWPU puede sostener una fuerza de un elemento del tamaño de batallón o áspero 1.

Purificación del agua y de las aguas residuales

El agua de lluvia recogida de drenes de la tormenta se purifica con los procesadores del agua de la ósmosis reversa y se utiliza para la irrigación del paisaje y el enfriamiento industrial en Los Ángeles y otras ciudades, como solución al problema de escaseces de agua.

En industria, la ósmosis reversa quita los minerales del agua de la caldera en las centrales eléctricas que el agua se hierve y que se condensa una y otra vez y debe ser tan pura como posible de modo que no deje depósitos en la maquinaria ni cause la corrosión. También se utiliza para limpiar el agua subterránea efluente y salobre.

El producto de la ósmosis reversa se puede utilizar para la producción del agua desionizada .

En julio de 2002, el Singapur anunció que un nombrado de proceso NEWater sería partes significativas de sus planes futuros del agua. Implica el usar de ósmosis reversa para tratar las aguas residuales domésticas antes de descargar el NEWater nuevamente dentro de los depósitos.

Esto fue realizada, y ahora se está utilizando en Singapur.

Diálisis

La ósmosis reversa es la técnica usada en la diálisis, que es utilizada por la gente con falta del riñón . Los riñones filtran la sangre, quitando los residuos (eg. urea) y agua, que entonces se excreta como orina . Una máquina de la diálisis mímico la función de los riñones. La sangre pasa del cuerpo vía un catéter a la máquina de diálisis, a través de una membrana osmótica bajo presión donde la ósmosis reversa realiza la filtración, y entonces de nuevo al cuerpo.

Industria alimentaria

Además de la desalación, la ósmosis reversa es una operación más económica para concentrar líquidos del alimento (tales como zumos de fruta) que procesos convencionales del tratamiento térmico. La investigación se ha hecho sobre la concentración de zumo de naranja y de jugo de tomate. Sus ventajas incluyen gastos de explotación del punto bajo y la capacidad de evitar procesos del tratamiento térmico, que hace conveniente para las sustancias sensibles al calor como la proteína y las enzimas encontradas en la mayoría de los productos alimenticios.

La ósmosis reversa se utiliza extensivamente en el sector lechero para la producción de polvos de la proteína y para la concentración de leche para reducir costes de envío. En usos del suero, el suero (el permanecer líquido después de que fabricación del queso) se preconcentra con el RO a partir de los sólidos totales de la 6% a 10-20% sólidos totales antes de procesar del uF (ultrafiltración). El retentate del uF se puede entonces utilizar para hacer varios polvos del suero incluyendo WPI (aislante de la proteína) usado en formulaciones del bodybuilding. Además, el permeato del uF, que contiene la lactosa, es concentrado por el RO a partir de los sólidos totales de la 5% a 18-22% sólidos totales para reducir la cristalización y los costes de sequía del polvo de la lactosa.

Aunque el uso del proceso fuera fruncido el ceño una vez sobre en la industria de vino, ahora se entiende y se utiliza extensamente. Máquinas estimadas las 60 de una ósmosis reversa eran funcionando en Burdeos, Francia en 2002. Los usuarios conocidos incluyen muchos de los crecimientos clasificados élite (Kramer) por ejemplo los casos de Château Léoville-Las en Burdeos .

La ósmosis reversa se utiliza global a través de la industria de vino para muchas prácticas incluyendo la concentración del vino y del jugo, retiro de la corrupción; por ejemplo el ácido acético, los Brettanomyces de la corrupción y del humo corrompen; y retiro del alcohol . El titular de la patente para estos procesos, Vinovation, Inc., demandas haber servido sobre 1000 lagares por todo el mundo, directo o con uno si sus socios autorizados, en los 15 años pasados. Su uso se ha aceptado tan extensamente que los infractores de la patente se han originado en varios continentes.

Lavado del coche

Debido a su contenido mineral más bajo, el agua de la ósmosis reversa es de uso frecuente en coladas de coche durante la aclaración final del vehículo prevenir la localización del agua en el vehículo. El agua de la ósmosis reversa desplaza el agua pesada mineral de la recuperación (agua municipal). El agua de la ósmosis reversa también permite a los operadores de la colada de coche reducir las demandas en el equipo de sequía del vehículo tal como ventiladores.

Producción del jarabe de arce

Comenzando en los años 70, algunos productores del jarabe de arce comenzaron a usar ósmosis reversa para quitar el agua de la savia antes más a fondo de ser hervida abajo al jarabe . El uso de la ósmosis reversa permite que aproximadamente 75-80% del agua sea quitado de la savia, reduciendo el consumo de energía y la exposición del jarabe a las temperaturas altas. La contaminación microbiana y la degradación de las membranas tiene que ser supervisada.

Producción del hidrógeno

Para la producción de la pequeña escala del hidrógeno, la ósmosis reversa se utiliza a veces para prevenir la formación de minerales en la superficie de los electrodos y para quitar la materia orgánica y la clorina del agua potable.

Acuarios del filón

Muchos encargados del acuario del filón utilizan la ósmosis reversa para su mezcla artificial de agua de mar. El agua de golpecito ordinaria puede contener a menudo la clorina excesiva, las cloraminas, el cobre, el nitrógeno, los fosfatos, los silicatos, o muchos otros productos químicos perjudiciales a los organismos sensibles en un ambiente del filón. Los contaminantes tales como compuestos y fosfatos de nitrógeno pueden llevar a excesivo, y a indeseado, crecimiento de las algas. Una combinación eficaz de la ósmosis reversa y de la desionización (RO/DI) es la más popular entre encargados del acuario del filón y es preferred sobre otros procesos de la purificación del agua debido al bajo costo de propiedad y de costes corrientes mínimos.

Desalación

Las áreas que tienen no o el agua superficial o el agua subterránea limitada pueden elegir al desalinan el agua de mar de o el agua salobre para obtener el agua potable . La ósmosis reversa es el método más común de desalación, aunque el 85 por ciento de agua desalinated se produzca en plantas de destello graduales. La ósmosis reversa grande y las desalinizadoras de destello graduales se utilizan en el Medio Oriente, especialmente la Arabia Saudita . Las necesidades energéticas de las plantas son grandes, pero la electricidad se puede producir relativamente barato con las reservas abundantes del aceite en la región. Las desalinizadoras están situadas a menudo adyacente a las centrales eléctricas que reduce pérdidas de energía en la transmisión y permite que el calor residual sea utilizado en el proceso de la desalación de plantas de destello graduales, reduciendo la cantidad de energía necesaria para desalinar el agua y proporcionando el enfriamiento para la central eléctrica.

La ósmosis reversa (SWRO) de la agua de mar del es un proceso de la membrana de la desalación de la ósmosis reversa que se ha utilizado comercialmente desde las comienzos de los años 70. Su primera demostración práctica fue hecha por Sidney Loeb y Srinivasa Sourirajan UCLA en el Coalinga, California . Porque no hay cambios de la calefacción o de fase necesarios, las necesidades energéticas son bajas con respecto a otros procesos de la desalación, aunque aún mucho más arriba que otras formas de abastecimiento de agua (tratamiento incluyendo de la ósmosis reversa de las aguas residuales).

El sistema típico del solo paso SWRO consiste en los componentes siguientes:
Producto del

Tratamiento previo
Bomba de alta presión
Montaje de la membrana
Remineralization y ajuste del pH
Desinfección

Tratamiento previo

El tratamiento previo es importante al trabajar con el RO y las membranas (NF) del nanofiltration debido a la naturaleza de su herida espiral diseñan. El material se dirige en tal manera para permitir solamente una forma atraviesa el sistema. Como tal el diseño espiral de la herida no permite backpulsing con la agitación del agua o de aire para fregar su superficie y para quitar los sólidos. Puesto que el material acumulado no se puede quitar de los sistemas de la superficie de la membrana son alto susceptibles a ensuciar (pérdida de capacidad de producción). Por lo tanto, el tratamiento previo es una necesidad para cualquier sistema del RO o del N-F. El tratamiento previo en sistema de SWRO tiene cuatro componentes importantes:

; Investigación de sólidos: Los sólidos dentro del agua se deben ser quitados y el agua tratar para prevenir ensuciar de las membranas por la partícula fina o el crecimiento biológico, y reducen el riesgo de daño a los componentes de bomba de alta presión.

; Investigación de biologicals

; Ajuste de la prefiltración pH: Si el pH del salinwater por aguas arriba está sobre 5.8 en la escala ácido-alcalina de la medida, el ácido sulfúrico o la otra solución ácida se utiliza para ajustar el pH del agua en 5.

; Filtración del cartucho

Bomba de alta presión

El la bomba suministra la presión necesaria para empujar el agua a través de la membrana, incluso durante la membrana rechaza el paso de la sal a través de él. Las presiones típicas para el agua salobre se extienden a partir del 225 al ² de 375 lbf/in (1. En el caso del agua de mar, se extienden a partir del 800 al ² de 1.180 lbf/in (6 a MPa 8).

Montaje de la membrana

El montaje de la membrana consiste en un recipiente del reactor con una membrana que permita que el agua de alimentación sea presionada contra él. La membrana debe ser bastante fuerte soportar cualquier presión es aplicada contra ella. Las membranas del RO se hacen en una variedad de configuraciones, con las dos configuraciones mas comunes siendo la espiral-herida y una hueco-fibra .

Remineralisation y ajuste del pH

El agua desalinated es mismo corrosivo y es " stabilized" para proteger tuberías rio abajo y almacenajes generalmente agregando el dióxido de la cal y de carbono para prevenir la corrosión del concreto o del cemento alineó superficies. Abonar el material con cal se utiliza para ajustar el pH en 6.1 para resolver las especificaciones del agua potable, sobre todo según la desinfección eficaz y para que haya control de la corrosión.

Desinfección

Post-treatment consiste en el estabilizar del agua y el prepararse para la distribución. Los procesos de la desalación son barreras muy eficaces a los organismos patógenos, cómo la desinfección se utiliza nunca para asegurar un " safe" abastecimiento de agua. La desinfección (a veces llamada germicida o bactericida) se emplea para matar los cualesquiera protozoos y virus de las bacterias que hayan puenteado el proceso de la desalación en el agua del producto. La desinfección puede estar por medio de la radiación ultravioleta, usar las lámparas ULTRAVIOLETA directo en el producto, o por la desinfección con cloro o el chloramination (clorina y amoníaco). En muchos países la desinfección con cloro o el chloramination se utiliza para proporcionar un " residual" agente de la desinfección en el sistema de abastecimiento de agua a proteger contra la infección del abastecimiento de agua por la contaminación que incorpora el sistema.

Desventajas

Las unidades de la ósmosis reversa vendieron para la filtración residencial del agua de la oferta de los propósitos en el coste de granes cantidades de aguas residuales. Para cada 5 galones de salida, un filtro residencial típico de la ósmosis reversa enviará alrededor 10 - 20 galones de mitigan el dren (aunque mucha gente lo captura y lo utiliza para las plantas y los céspedes de riego).

Novedades

La prefiltración de las altas aguas que ensuciaban con otras, membrana del grande-poro con la necesidad energética menos hidráulica, se ha evaluado y se ha utilizado a veces desde los años 70. Sin embargo, esto significa los pasos del agua a través de dos membranas y se vuelve a presurizar a menudo, requiriendo más entrada de energía en el sistema, aumentando el coste.

El otro trabajo del reciente desarrollo se ha centrado en la integración del RO con la electrodiálisis para mejorar la recuperación de productos desionizados valiosos o reducir al mínimo el volumen del concentrado que requería descarga o la disposición.

Ver también

Producción del hidrógeno
Microfiltración
Hipoxia (ambiental)
Zona muerta (ecología)
Partícula (ecología)
Contaminación de la nave
Contaminación de agua
Calidad del agua

Fuentes

Kramer, Matt. que tiene sentido del vino . Philadelphia: Prensa corriente, 2003.

Zenithic

Mattapony (disambiguation)

Random links:

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