Resapan merupakan pergerakan molekul dari kawasan tumpuan tinggi ke kawasan tumpuan yang lebih rendah. Osmosis adalah kes khas penyebaran di mana molekul air dan kecerunan kepekatan berlaku di seluruh membran semipermeable. Membran semipermeable membolehkan laluan air, tetapi tidak ion (contohnya, Na +, Ca 2 +, Cl -) atau molekul yang lebih besar (contohnya, glukosa, urea, bakteria). Penyebaran dan osmosis secara termodinamiknya yang menggalakkan dan akan berterusan sehingga keseimbangan dicapai. Osmosis boleh diperlahankan, berhenti, atau diterbalikkan jika tekanan yang mencukupi digunakan untuk membran dari 'tertumpu' sebelah membran.
Osmosis songsang berlaku apabila air itu bergerak di seluruh membran terhadap kecerunan kepekatan, dari kepekatan yang lebih rendah kepada kepekatan yang lebih tinggi. Sebagai contoh, bayangkan membran semipermeable dengan air tawar di satu pihak dan penyelesaian pekat akueus di sisi lain. Jika osmosis normal berlaku, air tawar akan menyeberangi membran untuk mencairkan penyelesaian pekat. Dalam osmosis terbalik, tekanan yang dikenakan di sebelah dengan penyelesaian pekat untuk memaksa molekul air melalui membran ke sisi air segar.
Osmosis songsang sering digunakan dalam penapisan air komersial dan kediaman. Ia juga merupakan salah satu kaedah yang digunakan untuk menghilangkan garam air laut. Kadang-kadang osmosis terbalik digunakan untuk membersihkan cecair di mana air adalah satu bendasing yang tidak diingini (contohnya, ethanol)
Info yang chef obie kongsikan daripada- science how stuffworks.com
Jangan berasa bodoh jika anda pernah melihat cerita berita tentang kemarau yang teruk, kemudian beralih kepada komputer anda untuk melihat cantik lautan pantai skrin anda dan berfikir, "Mengapa tidak mereka hanya menggunakan itu?"
Sudah tentu, dalam seketika, anda mungkin dibuat beberapa perkara kepada diri sendiri. Satu, laut adalah masin. Dua, air masin tidak begitu besar untuk minum atau berkembang tumbuh-tumbuhan.Tiga, anda tidak boleh hanya mengambil garam daripada air , sama seperti anda tidak boleh membubarkan gula daripada teh anda. Atau boleh anda?
Osmosis songsang adalah salah satu proses yang membuat penyahgaraman(atau menghapuskan garam dari air laut) mungkin. Selain itu, osmosis songsang digunakan untuk kitar semula, rawatan air sisa, dan juga boleh menghasilkan tenaga.
Isu-isu air telah menjadi ancaman global yang sangat mendesak. Dengan perubahan iklim datang impak alam sekitar tidak pernah berlaku sebelum: lebat banjir di sesetengah kawasan, kemarau pada orang lain, semakin meningkat dan paras laut jatuh. Tambah ke bahawa ancaman lebihan penduduk - dan permintaan dan pencemaran bengkak penduduk membawa - dan air menjadi salah satu isu utama alam sekitar perlu diperhatikan dalam generasi akan datang.
Loji rawatan air dan sistem kini menyesuaikan osmosis songsang untuk menangani beberapa kebimbangan ini. Di Perth, Australia (terutamanya kering dan gersang, namun dikelilingi oleh laut), hampir 17 peratus daripada air minuman di kawasan ini adalah sulingan air laut yang datang dari sebuah kilang terbalik osmosis [sumber: The Economist ]. Di seluruh dunia, kini terdapat lebih 13,000 tumbuhan penyahgaraman di dunia, menurut Persatuan Penyahgaraman Antarabangsa.
Tetapi ketika mengetahui bahawa osmosis songsang boleh menukar air laut kepada air minuman berguna, apa yang kita benar-benar perlu memahami bagaimana palang pintu proses berlaku. Dengan mengandaikan bahawa anda mempunyai genggaman yang agak baik kepada definisi "terbalik", kita lebih baik bermula dengan mengambil lihat bagaimana kerja-kerja osmosis sebelum kita meletakkan dua bersama-sama.
Mari kita belajar tentang osmosis oleh penapisan melalui ke halaman seterusnya
Apa Osmosis, Bagaimanapun?
Osmosis adalah laluan atau resapan air atau pelarut lain melalui membran semipermeable yang menghalang laluan bahan larut dibubarkan [sumber:Ensiklopedia Britannica ].
Apa, anda tidak mendapat ia?Tiada ketakutan. Kebanyakan kita tidak lakukan, itulah sebabnya terdapat banyak penjelasan dan analogi untuk menjelaskan osmosis. Kami akan meneroka beberapa daripada mereka, tetapi pertama mari kita memecahkan osmosis turun ke bahagian-bahagiannya untuk mendapatkan genggam pada ia.
Pertama, kita akan membuat penyelesaian kami. Kita mulakan dengan secawan membosankan lama air.Untuk membuatkan perkara, kami akan memanggil air yang "pelarut" - yang hampir, kerana itulah apa yang ada. Untuk membuat pelarut kami sedikit lebih sedap, kami akan larut dalam gula lazat. Yang gula adalah bahan larut. Hanya untuk mengesan, kita kini mempunyai air (pelarut) yang kami dibubarkan gula (bahan larut) dalam, untuk membuat air gula (penyelesaian kami).
Sekarang kita mempunyai penyelesaian kami air gula, kami akan merebut tiub-U. Ini bukan video internet anak-anak itu dan monyet memeluk; satu tiub-U adalah bikar, berbentuk dalam bentuk-u. Betul-betul di tengah-tengah tiub, bayangkan sedikit Gore-MUAR yang luka U pada separuh. Gore-MUAR adalah "membran semipermeable." Kami Gore-MUAR adalah plastik yang nipis, dihiasi dengan satu bilion lubang kecil sedikit yang membolehkan wap air melaluinya, tetapi cecair untuk tinggal daripada. (Saran balut tidak akan membiarkan apa-apa melalui, dan sekeping kain kapas akan membiarkan apa sahaja.)
Dalam satu cabang tiub-U, kami tuangkan campuran air gula kita. Yang lain kita tuangkan air kosong kami lama. Itulah apabila keajaiban osmosis bermula, jika anda mendapati pergerakan ajaib air. Tahap cecair di lengan air gula perlahan-lahan akan meningkat, sebagai pelarut (air) bergerak melalui Gore-MUAR, untuk membuat kedua-dua belah lengan lebih sama dalam nisbah gula ke air.
Tetapi mengapa yang berlaku? Secara ringkas, kerana air mahu mencari keseimbangan. Dan kerana sebelah salah satu lengan penuh sesak dengan gula, air tulen dari pihak lain memutuskan untuk bergerak di atas untuk membuat kepekatan lebih sama atau sehingga tekanan osmosis (tekanan yang berlaku apabila molekul bergerak) dicapai.
Jadi ada anda adalah; osmosis adalah apabila pelarut rendah penyelesaian bahan larut pekat bergerak melalui membran untuk mendapatkan kepada penyelesaian yang lebih tinggi tertumpu, dengan itu melemahkan ia. Anda berjaya!
Kini, selepas menunjukkan bagaimana ia hanya masuk akal untuk osmosis untuk bekerja dalam satu arah, mari kita membuang semua keluar tingkap dan kupi. Berjalan mundur ke halaman seterusnya untuk mengetahui lebih lanjut.
Tidak boleh agak menggambarkan osmosis dalam tindakan? Berikut adalah ilustrasi berguna untuk membantu.
Osmosis Down, Flip ia dan Belakang ia
Freddie Mercury dan David Bowie kedua-dua diiktiraf yang berada di bawah tekanan boleh membakar bangunan ke bawah, berpecah keluarga dalam dua, meletakkan orang di jalan dan juga mewujudkan sebuah lagu serius menarik. Satu perkara yang mereka ketinggalan? Tekanan yang juga membuat kerja-kerja osmosis songsang.
Oleh itu, kita tahu bahawa pada osmosis, penyelesaian yang lebih rendah-pati akan menapis pelarut untuk penyelesaian tumpuan yang lebih tinggi. Dalam osmosis songsang, kita (literal) hanya menterbalikkan proses ini, dengan membuat penapis pelarut kami keluar pekat kami yang tinggi ke dalam larutan pekat yang lebih rendah. Jadi, daripada keseimbangan yang lebih sama pelarut dan bahan larut dalam kedua-dua penyelesaian, ia memisahkan bahan larut daripada pelarut.
Tetapi seperti yang kita telah diterokai, yang tidak adalah sesuatu yang benar-benar penyelesaian mahu lakukan. Bagaimana kita membuat osmosis songsang berlaku? Sama seperti Bowie dan Freddie, kita meletakkan penyelesaian di bawah tekanan. Mari kita air masin sebagai contoh:
Dalam osmosis terbalik, kita akan mempunyai diri kita air masin penyelesaian di sebelah tangki dan air tulen di sisi lain, dipisahkan oleh membran separa telap. Kami akan mengenakan tekanan ke sisi air masin tangki - cukup untuk mengatasi tekanan osmosis semula jadi dari sisi air tulen, dan kemudian untuk menolak air masin melalui penapis. (Ini mengambil masa kira-kira 50-60 bar tekanan [sumber: Lenntech ] Tetapi kerana saiz. garam molekul, hanya molekul air yang lebih kecil akan membuat ia ke sisi lain, sekali gus menambah air tawar ke sebelah air, dan meninggalkan garam di pihak yang lain.
Dan Voilà, anda telah melihat osmosis terbalik. Untuk menyuling ia (ha!): osmosis songsang berlaku apabila tekanan digunakan untuk penyelesaian bahan larut yang sangat pekat menyebabkan pelarut untuk melalui membran untuk penyelesaian pekat yang lebih rendah, meninggalkan kepekatan yang lebih tinggi bahan larut di satu pihak, dan hanya pelarut di lain.
Ia baik untuk dapat menentukan osmosis songsang di majlis makan malam, tetapi terdapat kegunaan menghairankan menarik untuk osmosis songsang yang mungkin membuat perbualan lebih menarik. Mari kita menolak cara kita melalui ke halaman seterusnya untuk mengetahui lebih lanjut tentang apa yang boleh kita lakukan dengan osmosis terbalik
Di manakah Reverse Osmosis Digunakan?
Tidak seperti osmosis, kami tidak tahan melihat osmosis songsang berlaku dalam pelbagai keadaan setiap hari. Hanya pada tahun 1950-an apabila penyelidik mula meneroka bagaimana untukmenghilangkan garam air laut yang membalikkan osmosis dibesarkan sebagai satu kemungkinan. Mereka mendapati bahawa mengenakan tekanan ke sisi air masin yang boleh bekerja untuk menghasilkan air yang lebih segar, tetapi jumlah yang mereka dicipta adalah sangat kecil dan tidak berguna pada mana-mana skala praktikal. Apa yang berubah?
Satu penapis canggih banyak lagi, yang dicipta oleh dua orang saintis UCLA. Membran tangan-cast diperbuat daripada asetat selular (polimer yang digunakan dalam gambar filem) dibenarkan kuantiti yang lebih besar air bergerak melalui lebih cepat, dan terbalik osmosis pertama penyahgaraman tumbuhan mula menjalankan operasi kecil di Coalinga, California pada tahun 1965 [sumber: The Economist ].
Yang membawa kita kepada salah satu kegunaan yang paling biasa osmosis songsang kita sudah dibincangkan: penyahgaraman air.Yang termasuk tumbuh-tumbuhan besar (terdapat lebih 100 negara yang menggunakan penyahgaraman) atau operasi yang lebih kecil - contohnya, jenis penapis anda mungkin mengambil perkhemahan untuk memastikan yang sihat bekalan minum [sumber: FDU ].
Osmosis songsang juga merupakan salah satu daripada beberapa cara yang kita boleh mengambil mineral atau bahan kimia tertentu daripada bekalan air. Sesetengah sumber air mempunyai tahap yang sangat tinggi mengandungi fluorida semula jadi, yang boleh membawa kepada enamel fluorosis (gigi burik), ataufluorosis rangka yang lebih teruk (satu lenturan sebenar tulang seseorang atau bingkai rangka). Osmosis songsang boleh menapis fluorida, atau kekotoran lain, pada skala yang besar dengan cara yang penapis arang berasaskan (seperti satu yang paling biasa ditemui di rumah) tidak boleh.
Ia juga digunakan untuk tujuan kitar semula; bahan kimia yang digunakan untuk merawat logam untuk dikitar semula mewujudkan air sisa yang berbahaya, dan osmosis songsang boleh tarik air bersih untuk dilupuskan kimia yang lebih baik. Tetapi lebih seronok daripada kitar semula? Rawatan air sisa terbalik-osmosis, di mana air sisa akan melalui proses untuk mencipta sesuatu yang boleh diminum. Mereka telah digelar ia " tandas untuk ketuk "sebab, dan walaupun ia mungkin memberi anda berhenti seketika, ia adalah satu cara yang menjanjikan untuk negara-negara membangun untuk menghasilkan air yang boleh diminum.
Tetapi osmosis songsang digunakan dalam industri-industri lain juga; sirap maple, sebenarnya, dihasilkan menggunakan osmosis untuk memisahkan pekat manis daripada air dalam sap. Industri tenusu menggunakan penapisan osmosis songsang untuk menumpukan perhatian whey dan susu, dan wainindustri telah mula menggunakannya untuk menapis unsur-unsur yang tidak diingini seperti beberapa asid, asap, atau untuk mengawal kandungan alkohol. Osmosis terbalik digunakan untuk membuat etanol tulen, bebas daripada pencemaran.
Satu perkara yang menyeronokkan lebih lanjut mengenai osmosis songsang adalah bahawa tekanan yang tinggi yang menjadikan osmosis songsang berkesan sebenarnya boleh kitar semula sendiri. Tekanan tinggi pam memaksa air melalui, dan air masin yang tinggal ditembak keluar pada kadar yang sangat tinggi. Jika ini luar menembak dimasukkan melalui turbin atau motor, tekanan boleh digunakan semula ke pam yang pada mulanya memaksa air melalui, dengan itu semula penuaian-tenaga.
Semua jazz industri ini adalah besar, tetapi bagaimana teknologi osmosis songsang menjejaskan anda, pengguna, pada skala yang lebih kecil? Cari di muka surat seterusnya.
Aplikasi berskala lebih kecil daripada Reverse Osmosis
Mungkin anda telah membuat keputusan bahawa anda ingin mendapatkan tangan anda pada beberapa osmosis songsang lazatair . Mengapa tidak anda hanya tuangkan sedikit air ke dalam periuk kera osmosis songsang dan menikmati panjang, minuman sejuk?
Nah, ia tidak cukup mudah itu. Kerana osmosis songsang memerlukan sejumlah tekanan, anda tidak akan menemui terbalik osmosis penapis periuk kera. Dan jika anda mahu air osmosis songsang berjalan melalui seluruh rumah anda, anda pada dasarnya melakukan untuk membeli sistem air yang baru. Tetapi jika anda hanya mahu menterbalikkan air osmosis untuk minum atau memasak, itu tidak bermakna anda telah komited untuk menukar ruangan bawah tanah anda untuk terbalik osmosis tumbuhan mini-industri.
Pilihan berskala lebih kecil pertama anda adalah "di bawah kaunter" sistem. Satu sistem osmosis songsang disambungkan kepada bekalan air di bawah sinki anda, di mana air melalui 3-5 penapis untuk mencapai kesucian. Air yang ditapis kemudian disimpan di dalam tangki simpanan (juga di bawah singki). Satu keran sekali berasingan kemudiannya dipasang pada sinki anda, diberi makan dari tangki simpanan di bawah. Mengharapkan untuk membayar purata $ 200-500 untuk sistem seperti ini. Dan ingat bahawa anda mungkin melakukan pemasangan sendiri, jadi anda mungkin mahu menjadi agak yakin dalam kemahiran menetapkan-ia anda.
Mungkin anda sedikit saraf kira-kira memasang pili dan air keseluruhan sistem (atau mungkin saraf yang tuan rumah anda mungkin tidak teruja dengan kepintaran DIY anda). Penyewa dan orang tidak-begitu-berguna, bergembira. Terdapat juga terbalik penapis osmosis countertop, yang membolehkan anda untuk bertemu sistem penapisan kecil terus dari sinki anda. Hanya melampirkan "makanan" talian untuk keran, keran menjadikan pada, dan air yang bersih melalui sistem kecil yang cukup kecil untuk mengasak bersebelahan dengan gelombang mikro . Garis air disucikan maka boleh diletakkan di dalam periuk kera untuk mudah, air yang ditapis boleh diakses.
Tetapi mereka mungkin tidak sesuai untuk semua orang; ingat bahawa sistem countertop boleh agak perlahan kerana faucets air yang lebih rendah aliran, dan mereka akan kos sekitar $ 150 di-kurangnya - tidak menyebut kos menukar penapis (kira-kira $ 30) setiap beberapa bulan.
Mari kita menembak melalui ke halaman seterusnya untuk melihat beberapa lebih satu kelemahan osmosis terbalik.
Kekurangan Osmosis Songsang
Jadi sekarang kita telah melihat beberapa cara kita boleh memanfaatkan osmosis terbalik untuk bekerja untuk kita. Tetapi adakah meminta alam semula jadi untuk menterbalikkan sendiri semestinya idea yang baik? Terdapat beberapa isu yang timbul daripada menggunakan osmosis songsang, dan kami akan bermula dengan menyemak apa yang berlaku dalampenyahgaraman terbalik osmosis.
Selepas air ditapis, anda ditinggalkan dengan air minuman yang indah. Tetapi di sisi lain, anda mempunyai keadaan huru-hara seluruh garam kiri untuk menangani. Apa yang anda lakukan dengan air garam, yang biasanya mengandungi dua kali jumlah garam sebagai air laut [sumber: The Economist ]? Adakah ia satu masalah untuk membuang air garam yang kembali di lautan? Menurut Pusat Australia untuk penyelidikan Air, kemasinan nampaknya kembali normal kira-kira 500 meter (1,600 kaki) daripada sumber [sumber: The Economist ]. Walau bagaimanapun, belum ada satu pun mendapat jawapan yang jelas mengenai jika logam dan bahan kimia juga terperangkap dalam air garam yang boleh menyebabkan kesan alam sekitar.
Reverse osmosis sistem, secara umum, juga tidak sepenuhnya ditanggung sendiri. Air mesti pretreated dengan bahan kimia, misalnya, jadi tiada apa yang akan menyumbat membran halus. Dan membran itu sendiri tidak sepenuhnya mudah untuk berurusan dengan; ia perlu dibersihkan kerap, dan boleh memerangkap bakteria. Satu kebimbangan yang unik untuk tumbuh-tumbuhan penyahgaraman ialah ikan kecil atau kehidupan marin boleh disedut ke dalam sistem; menyesuaikan tekanan pengambilan dan halaju biasanya boleh mengelakkan bahaya.
The penghalang terbesar sistem penapisan osmosis songsang adalah kos. Bagi sebuah negara membangun, memasang sistem osmosis songsang kemungkinan agak tidak praktikal. Organisasi seperti WHO dan UNICEF mempertimbangkan membina osmosis pelan rawatan air terbalik - untuk membuang toksin atau menyediakan bekalan air bersih - sebahagian daripada misi mereka.
Bagi kegunaan individu, sistem osmosis songsang boleh menghasilkan hasil frustratingly sedikit. Sistem lazim hanya akan dapat menggunakan semula kira-kira 5 hingga 15 peratus daripada air yang yang dipam dalam, oleh itu meninggalkan sehingga 85 peratus air sisa [sumber: NDSU ].
Osmosis Songsang - dan cara-cara ia berfungsi dan tidak berfungsi - boleh agak menakutkan. Tetapi jika anda dahaga untuk maklumat osmosis lebih terbalik, pergi ke halaman seterusnya di mana anda boleh mendapatkan maklumat lebih banyak. ( Info yang chef obie kongsikan daripada- science how stuffworks.com )
Kredit :
Sumber
- Orchards Maple Branon Keluarga. "Membuat Maple Sirap -. Maple Sirap Pengeluaran" 2011. (26 September 2011) http://www.branonmaple.com/making-maple-syrup.html
- Blobs.com. "Penyulingan dan Osmosis." September 9, 2010. (26 September 2011) http://blobs.org/science/article.php?article=20
- Link Perniagaan. "Kurangkan penggunaan pelarut dan sisa berbahaya dalam perniagaan kejuruteraan anda." 2011. (26 September 2011) http://www.businesslink.gov.uk/bdotg/action/detail?itemId=1083358508&type=RESOURCES
- Encyclopædia Britannica Online Perpustakaan Edition. "Osmosis." 2011. (26 September 2011) http://www.library.eb.com/eb/article-9057559
- Eropah Membrane House. "Apa yang teknologi membran?" 2011. (26 September 2011) http://www.euromemhouse.com/Principles-of-Membrane-Technology/Membrane-Technology.html
- Foster dan Smith Akuatik. "Soalan Lazim: Reverse Osmosis Air." 2011. (26 September 2011) http://www.aquaticcommunity.com/aquarium/osmosis.php
- Kerajaan Australia Selatan. "Lembaran Fakta Adelaide Penyahgaraman Projek Pelajar." 2011. (26 September 2011) http://www.sawater.com.au/NR/rdonlyres/FDC6433E-12D2-4ABA-9C76-FDB96CB8C7E4/0/StudentDesalFactsheet.pdf
- Hanford, Josh. "Sifar Sisa: A Lihatlah Masa Depan Reverse Osmosis." Air dan Sisa Digest. "2011. (September 26, 2011) http://www.wwdmag.com/membranes-reverse-osmosis/zero-waste-look-future-reverse-osmosis
- Sejarah Penapis Air. "Reverse Osmosis - Bagaimana ia berfungsi?" 2011. (26 September 2011) http://www.historyofwaterfilters.com/ro-distillation.html
- Maxon, Rebecca. "Adakah penyahgaraman Jawapan?" Farleigh Dickinson University Magazine. 2003. (26 September 2011) http://www.fdu.edu/newspubs/magazine/03su/desalination.html
- North Dakota State University. "Reverse Osmosis." Jun 1992. (26 September 2011) http://www.ag.ndsu.edu/pubs/h2oqual/watsys/ae1047w.htm # kelemahan
- Koch Membrane Systems. "Home". 2011. (26 September 2011) http://www.kochmembrane.com/mktapp_dairy.html
- Kotecki, Stacy dan Brian Flynn. "Reverse Osmosis." 1998. (26 September 2011) http://www.cee.vt.edu/ewr/environmental/teach/wtprimer/revosmo/revosmo.html
- Lenntech Rawatan Air Solutions. "Penyahgaraman dengan Reverse Osmosis Modul." 2011. (26 September 2011) http://www.lenntech.com/desalination-ro-modules.htm
- Purchon, Nigel. "Osmosis." November 10, 2006. (26 September 2011) http://www.purchon.com/biology/osmosis.htm
- The Economist. "Tapping Lautan." 5 Jun 2008. (26 September 2011) http://www.economist.com/node/11484059
- Vinovation, Inc "Pengilangan Peralatan Custom." 2011. (26 September 2011) http://www.kochmembrane.com/mktapp_dairy.html
