Обратный осмос, как подразумевает само название, является процессом, в котором за счёт создания давления в растворе, содержащем соли и различные примеси, молекулы воды (H2O) вынуждены проходить через полупроницаемую мембрану. В результате этого процесса получается абсолютно чистая вода, свободная от солей и загрязнений.
Осмос
В данной статье вы получите всестороннюю информацию о том, кто стал первооткрывателем явления осмоса, что представляет собой этот процесс, его механизмы и особенности. Вы также узнаете о полупроницаемости мембран и о том, как молекулы и ионы способны «привлекать» к себе воду. Вы осознаете, что такое осмотическое давление и как клетки организмы сопротивляются разрушительным последствиям постоянного поступления воды извне. Наконец, вы познакомитесь с важностью осмоса в природе и тем, как его принципы находят применение в медицинских технологиях и процедурах.
Автор. Е.И. Чазов, преподаватель кафедры биологии, АПО
В конце XIX века французский физик-экспериментатор, член Парижской академии наук Жан Антуан Нолле, провел уникальный эксперимент, который кардинально изменил представления о диффузии и осмосе. Он наполнил емкость винным спиртом и герметично закрыл её мембраной, представляющей собой фрагмент свиного мочевого пузыря, после чего погрузил данную емкость в резервуар с обычной водой. В ходе эксперимента вода начала проникать в ёмкость, создавая тем самым внутри неё давление столь великое, что мочевой пузырь не смог его выдержать и лопнул. Этот эксперимент стал отправной точкой для изучения явления осмоса, а также для введения нового термина — осмотическое давление, и концепции диффузии.
Дальнейшие исследования
Изучение биологических мембран продолжалось и дальше. Профессор МГУ И.Н. Бекман указывает на то, что в середине XX века возникла новая область науки и промышленности, а именно мембранная технология. Эта технология основана на разделении газовых и жидких смесей посредством молекулярной фильтрации через полупроницаемые мембраны. В результате были разработаны различные методы, такие как микро- и ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ, фильтрация газа, мембранная дистилляция и многое другое. Мембранные технологии также нашли свое применение в медицине, например, в аппаратах для диализа, оксигенаторах крови и других устройствах.
Определения понятий
Осмос можно охарактеризовать как диффузию растворителей через полупроницаемую мембрану, которая не позволяет растворителю проходить из области с низкой концентрацией вещества в область с высокой концентрацией.
Полупроницаемая мембрана — это барьер, который разделяет две фазы (жидкие или газообразные) и обеспечивает избирательный перенос компонентов этих фаз под воздействием определенной движущей силы. Обычно такие мембраны проницаемы для молекул растворителей, а также низкомолекулярных соединений, но непроницаемы для крупных молекул, растворённых в этих фазах.
Согласно жидкостно-мозаичной модели, предложенной Джонатаном Сингером и Гартом Николсоном в 1972 году, мембрана представлена в виде жидкого фосфолипидного бислоя, на который крепятся молекулы белка.
Гидрофобные «головки» фосфолипидов обращены наружу мембраны, что делает её непроницаемой для большинства водорастворимых молекул.
Таким образом, плазматическая мембрана выступает барьером между клеткой и её окружением и отвечает за активный и пассивный транспорт веществ в клетку и из неё, включая пассивный транспорт растворителей, таких как вода, что соответствует осмосу. Благодаря мембране наблюдается разница в концентрации между внутри клеткой и внеклеточным пространством, что в свою очередь способствует осмосу воды из окружающей среды в клетку.
Что же так влияет на качество воды?
Во-первых, застоявшаяся вода в трубах может быть причиной загрязнения.Причинами застоя могут выступать такие факторы, как наличие в трубах смазки, загрязнения песком или чрезмерные изгибы трубопроводов.
Во-вторых, химические вещества, содержащиеся в воде, также могут ухудшать её качество, и в этом контексте хлор, используемый для дезинфекции, и вещества, предназначенные для смягчения воды, не исключение. Эти химикаты могут остаться в организме и негативно влиять на функцию органов, включая печень, почки и кишечник, что требует от нашего организма дополнительной энергии для их удаления.
Так что – занавес? «Все пропало?»
Совсем нет. Восходящая надежда заключается в простом слове, состоящем из пяти букв — ОСМОС.
Согласно Википедии, осмос (от греч. osmosis — толчок, давление) — это процесс диффузии молекул растворённого вещества через полупроницаемую мембрану из объёма с низкой концентрацией растворённого вещества в объём с большей концентрацией растворённого вещества, происходящий в одном направлении. Знание этого принципа, давно известного биологам, подчеркивает важную роль осмоса в биологических процессах. Мембрана, являющаяся основой осмоса, проницаема только для молекул воды и кислорода.
Как осмос борется с примесями в воде?
Наша водопроводная вода представляет собой сложный раствор, включающий множество молекул, к которым относятся кислород, водород и разнообразные примеси. Среди примесей можно выделить такие вещества, как железо, ртуть, медь, нитраты, нефтепродукты, хлор и сероводород.
Когда вода под давлением проходит через мембрану, создаётся осмотическое давление, в результате чего молекулы воды проникают через мембрану, а более крупные молекулы загрязнителей остаются на поверхности мембраны. Таким образом, полученная вода после прохождения через мембрану в системах осмоса не содержит никаких нежелательных примесей и является безопасной для использования.
Термин G обозначает галлоны, а цифры указывают на производительность мембраны в галлонах в день.
На этом всё. С уважением, Дмитрий РОМАНОВ.
Действуйте! Выбирайте, консультируйтесь, подбирайте, сравнивайте, покупайте, радуйтесь!
Не упустите возможность заказать свою систему в компании Filtromir! Мы работаем для вас и готовы отвечать на ваши вопросы круглосуточно:
- (863)268-12-98, (861)218-53-18
- info@filtromir.ru
- vk.me/filtromir
- https://filtromir.ru/contact
- https://api.whatsapp.com/send?phone=79381001848
Мы рекомендуем:
- Системы с 5 ступенями очистки; Тип корпуса: Стандарт 10SL; Универсальные картриджи; Подходят для: любой воды;
- Системы с 5 ступенями очистки; Тип корпуса: Стандарт 10SL; Универсальные картриджи; Подходят для: любой воды;
- Системы с 5 ступенями очистки плюс помпа; Тип корпуса: Стандарт 10SL; Универсальные картриджи; Работают от 1.5 атм;
- Системы с 5 ступенями очистки (новинка); Тип корпуса: Стандарт 10SL; Универсальные картриджи; Работают всего от 2 атм;
Читайте также:
Значение осмоса
Осмос имеет огромное значение в различных биологических процессах. Мембрана, которая окружает каждую нормальную клетку крови, проницаема лишь для молекул воды, кислорода, а также некоторых питательных веществ, растворённых в крови. Однако она непроницаема для крупных молекул белка, растворённых в клетке. Таким образом, важные для биологических процессов белки остаются в клетке и выполняют свои функции.
Осмос играет важную роль в переносе питательных веществ через стволы высоких деревьев, где капиллярный транспорт не может эффективно справляться с этой задачей.
В лабораторхиях осмос широко используется для изучения молекулярных свойств полимеров, концентрирования растворов и анализа различных биологических структур. В промышленности осмотические эффекты могут применяться, например, для экстракции определённых полимерных веществ и очистки воды с высоким содержанием минералов с использованием процесса обратного осмоса.
Растительные клетки также используют осмос для увеличения объёма своих вакуолей и давления на клеточные стены (тургорное давление), запасая в них сахарозу. Изменяя концентрацию сахарозы в цитоплазме, клетки способны регулировать процессы осмоса, что улучшает общую эластичность растения в целом. Многие движения растений, такие как свивание горошка и других вьющихся растений, проявляются в результате изменений в тургорном давлении. Пресноводные простейшие также содержат вакуоли, однако их основная функция связана исключительно с удалением избыточной воды из цитоплазмы, что обеспечивает стабильную концентрацию растворителей.
В дополнение, осмос оказывает значительное влияние на экосистемы природных водоёмов. Когда концентрация соли и других веществ в воде изменяется, обитатели этих водоёмов могут погибать из-за неблагоприятных условий, связанных с осмотическими процессами.
Использование в промышленности
Первый в мире прототип электростанции, использующей принципы осмоса для генерации электроэнергии, торжественно открылся компанией Statkraft в Норвегии, недалеко от города Тофте, 24 ноября 2009 года. Поскольку концентрация соли в морской воде существенно выше, в результате взаимодействия между солёной морской водой и пресной водой во фьорде происходит явление, известное как осмос. Это ведёт к образованию непрерывного потока молекул воды через мембрану в сторону солёной воды. Увеличение давления со стороны солёной воды является результатом этого потока и равно давлению столба воды высотой 120 метров, что эквивалентно высокому водопаду. Поток воды достаточно силен, чтобы вращать водяные турбины и производить электроэнергию.
- Цитология
- Мембранная биология
- Биофизика
- Осмос
- Диффузия
Искусство.
Когда картофель помещают в раствор с сахаром, со временем он начинает уменьшаться в объёме. Это объясняется тем, что содержание воды в клетках картофеля намного выше, чем в сахарном растворе, что приводит к выходу воды из картофеля через его мембрану в раствор. Таким образом, направленный выход растворителя, стремящегося достичь равновесия, является наглядным примером экструзии.
Растения поглощают воду из почвы
Искусство.
Растения поглощают воду не только через корни, но и с помощью всей своей поверхности, включая листья и стебли. Тем не менее, основное количество влаги они получают именно через корневые волоски. Эти корневые волоски функционируют как полупроницаемый барьер, позволяющий молекулам воды (растворителям) перемещаться от зоны высокой концентрации (в почве) к зоне низкой концентрации (в корнях). В результате клетки корневых волосков набухают, и их осмотическое давление (способность к поглощению растворителя) изменяется.
Затем вода перемещается к листьям через специальные трубки, известные как сосуды ксилемы. В молекулах воды, находящихся в ксилеме, возникают силы притяжения благодаря водородным связям. Когда вода испаряется через стоматы (незаметные поры) на листьях, это создаёт дополнительный отток воды из клеток ксилемы корней, что позволяет компенсировать потерю плодов.
Соль на слизнях
Искусство.
Соль и слизни — это не самые лучшие соседи. Вы задумывались, почему соль может убивать слизней? Влажная поверхность кожи улитки функционирует как полупроницаемая мембрана. Высокая концентрация соли на поверхности кожи нудибранха приводит к тому, что вода из его клеток начинает вытягиваться посредством осмоса.
Вода покидает клетки, чтобы достичь равновесия в концентрации соли между областью снаружи и внутренней частью кожи улитки. Как и прочие живые организмы, слизни требуют воду для поддержания жизни и выполнения метаболических процессов. При чрезмерной потере воды они начинают вянуть и могут погибнуть.
