Обратный осмос, как следует из названия, представляет собой обратный процесс, при котором за счет создания давления в воде, насыщенной солями и примесями, молекулы воды H2O вынуждены проходить через полупроницаемую мембрану, получая таким образом абсолютно чистую воду, свободную от солей и примесей.
Осмос
В этой статье вы узнаете, кто открыл осмос, что это за процесс и его механизмы, узнаете о полупроницаемости мембран и о том, как молекулы и ионы «притягивают» к себе воду, поймете, что такое осмотическое давление, узнаете, как клетки сопротивляются разрушению при постоянном поступлении воды извне, а также узнаете о значении осмоса в природе и о том, как его принципы применяются в медицине.
Автор. Е.И. Чазов, преподаватель кафедры биологии, АПО
В конце девятнадцатого века французский физик-экспериментатор и член Парижской академии наук Жан Антуан Нолле провел следующий эксперимент: Он наполнил емкость винным спиртом, герметично закрыл ее мембраной (использовался кусок свиного мочевого пузыря) и погрузил в резервуар с водой. Вода попала в емкость с алкоголем и создала внутри такое давление, что мочевой пузырь набух и лопнул. Во время своих экспериментов в 1748 году ученый открыл не что иное, как явление осмоса. Он также ввел понятие осмотического давления и открыл явление диффузии.
Дальнейшие исследования
Продолжалось изучение биологических мембран. Профессор МГУ И.Н. Бекман пишет, что в середине ХХ века возникла новая отрасль науки и промышленности — мембранная технология, основанная на разделении жидких и газообразных смесей путем молекулярной фильтрации через полупроницаемые мембраны. Были разработаны такие технологии, как микро- и ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ и диализ, разделение газов, фильтрация, мембранная дистилляция и т.д. Мембранная технология также используется в медицине — в циркуляторах, аппаратах для диализа, оксигенаторах крови и т.д.
Определения понятий
Осмос — это диффузия растворителей через полупроницаемую мембрану, которая не позволяет растворителю пройти из области низкой концентрации в область высокой концентрации.
Полупроницаемая мембрана — это мембрана, разделяющая две жидкие или газообразные фазы и обеспечивающая избирательный перенос компонентов этих фаз под действием движущей силы. Обычно эти мембраны проницаемы для молекул растворителя и низкомолекулярных соединений и непроницаемы для растворенных молекул.
Согласно жидкостно-мозаичной модели, предложенной Джонатаном Сингером и Гартом Николсоном в 1972 году, мембрана представляет собой жидкий фосфолипидный бислой, к которому прикреплены молекулы белка.
Поскольку гидрофобные «головки» фосфолипидов обращены наружу мембраны, она непроницаема для большинства водорастворимых молекул.
Таким образом, плазматическая мембрана является барьером между клеткой и окружающей средой, она отвечает за активный и пассивный транспорт веществ в клетку и из клетки, включая пассивный транспорт растворителей (воды), т.е. осмос. Благодаря мембране существует разница в концентрации между внутренней частью клетки и внеклеточным пространством, что, в свою очередь, облегчает осмос воды из окружающей среды в клетку.
Что же так влияет на качество воды?
Во-первых, застой в трубах. Смазка, загрязнение песком, чрезмерные изгибы — вот некоторые из причин застоя воды.
Во-вторых, химические вещества в воде — это тот же хлор, который используется для дезинфекции воды, и вещества, используемые для смягчения воды.
После того, как наш организм поглощает эту воду, он тратит энергию на переработку и выведение этих «добавок». Но они настолько сильны, что «химические добавки» не уходят полностью, а остаются надолго и накапливаются. Кроме того, они ухудшают работу наших органов. Наши печень, почки и кишечник подвергаются риску.
Так что – занавес? «Все пропало?»
Нет. Есть луч света. Это слово состоит из пяти букв — ОСМОС.
Википедия говорит: «Осмос (от греч. osmosis — толчок, давление) — процесс диффузии молекул растворенного вещества через полупроницаемую мембрану в объем с более высокой концентрацией растворенного вещества из объема с более низкой концентрацией растворенного вещества в одном направлении».
Этот принцип давно известен биологам — осмос играет важную роль в биологических процессах. Мембрана, основа осмоса, проницаема только для молекул воды и кислорода.
Как осмос борется с примесями в воде?
Наша водопроводная вода представляет собой раствор, состоящий из множества молекул — кислорода, водорода и молекул примесей. Примеси включают железо, ртуть, медь, нитраты, нефтепродукты, хлор, сероводород и т.д.
Вода находится под давлением и попадает на мембрану. Создается осмотическое давление — молекулы воды проходят через мембрану, а более крупные молекулы примесей остаются на ней.
Поэтому вода, прошедшая через мембрану в осмотических системах, не содержит примесей.
G означает галлоны, цифры указывают на производительность мембраны в галлонах в день.
До встречи. Дмитрий РОМАНОВ
Действуйте! Выбирайте, консультируйтесь, подбирайте, сравнивайте, покупайте, радуйтесь!
Закажите свою систему в компании Filtromir! Мы отвечаем 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:
- 5 ступеней очистки; Тип корпуса: Стандарт 10SL; Универсальные картриджи; Подходит для: любой воды;
- 5 ступеней очистки; Тип корпуса: Стандарт 10SL; Универсальные картриджи; Подходит для: любой воды;
- 5 ступеней очистки + помпа; Тип корпуса: Стандарт 10SL; Универсальные картриджи; Работает: от 1.5атм;
- 5 ступеней очистки; (новинка) Тип корпуса: Стандарт 10SL; Универсальные картриджи; Работает всего от 2 атм;
Читайте также:
Значение осмоса
Осмос играет важную роль во многих биологических процессах. Мембрана, окружающая нормальную клетку крови, проницаема только для молекул воды, кислорода, некоторых питательных веществ, растворенных в крови, и продуктов клеточного метаболизма; она непроницаема для крупных молекул белка, растворенных в клетке. Поэтому белки, которые так важны для биологических процессов, остаются внутри клетки.
Осмос участвует в переносе питательных веществ в стволах высоких деревьев, где капиллярный транспорт не может выполнить эту функцию.
Осмос широко используется в лабораторных методиках: при определении молекулярных свойств полимеров, при концентрировании растворов и при изучении различных биологических структур. Осмотические эффекты иногда используются в промышленности, например, при экстракции некоторых полимерных веществ, очистке воды с высоким содержанием минералов путем обратного осмоса жидкостей.
Растительные клетки также используют осмос для увеличения объема вакуоли и растяжения клеточных стенок (тургорное давление), запасая сахарозу. Увеличивая или уменьшая концентрацию сахарозы в цитоплазме, клетки могут регулировать осмос. Это повышает эластичность всего растения. Многие движения растений (например, движение гороха и других вьющихся растений) связаны с изменением тургорного давления. Пресноводные простейшие также имеют вакуоли, но функция вакуолей простейших заключается только в отводе избыточной воды из цитоплазмы для поддержания постоянной концентрации растворителей в цитоплазме.
Осмос также играет важную роль в экологии водоемов. Когда концентрация соли и других веществ в воде увеличивается или уменьшается, обитатели этих вод погибают из-за вредного воздействия осмоса.
Использование в промышленности
Первый в мире прототип электростанции, использующей осмос для выработки электроэнергии, был торжественно открыт компанией Statkraft в Норвегии вблизи города Тофте 24 ноября 2009 года. Поскольку концентрация соли в морской воде выше, между соленой морской водой и пресной водой во фьорде развивается явление, называемое осмосом — непрерывный поток молекул воды через мембрану в сторону соленой воды. В результате давление соленой воды увеличивается. 1 Это давление соответствует давлению столба воды высотой 120 м, т.е. достаточно высокого водопада. Поток воды достаточен для приведения в действие водяной турбины для производства энергии. 2 Производство ограничено и служит в основном для тестирования оборудования. Самым проблемным компонентом электростанции являются мембраны. По оценкам Statkraft, мировое производство может составить от 1 600 до 1 700 ТВт-ч — сопоставимо с потреблением Китая в 2002 г. Ограничение связано с принципом работы — такие электростанции могут быть построены только в морских районах. 3 Это не вечный двигатель, источником энергии является солнце. Солнечное тепло отделяет воду от моря путем испарения и переносит ее ветром на берег. Потенциальная энергия используется на гидроэлектростанциях, а химической энергией долгое время пренебрегали.
- Цитология
- Мембранная биология
- Биофизика
- Осмос
- Диффузия
Искусство.
Если положить картофель в раствор сахара, он со временем уменьшится в размерах. Это происходит потому, что концентрация воды в клетках картофеля намного выше, чем в растворе сахара, поэтому вода выходит из картофеля через его мембрану в раствор сахара.
Когда растворитель покидает клетки картофеля, попадает в раствор сахара и пытается достичь равновесия, это пример экструзии.
Растения поглощают воду из почвы
Искусство.
Растения действительно поглощают воду всей своей поверхностью (листья, стебли и корни), но большая часть воды поглощается корневыми волосками. Эти корневые волоски действуют как полупроницаемый барьер, который позволяет молекулам воды (растворителям) перемещаться от высокой концентрации (почва) к низкой (корни).
В результате клетки корневых волосков набухают сильнее, а их осмотическое давление (способность поглощать растворитель) снижается.
Затем молекулы воды транспортируются к листьям по трубкам, называемым сосудами ксилемы. В клетках ксилемы молекулы воды оказывают сильное влияние друг на друга посредством водородных связей. Когда вода испаряется через стоматы (крошечные поры в листьях), больше воды высвобождается через клетки ксилемы корней, чтобы заменить потерянную воду.
Соль на слизнях
Искусство.
Соль и слизни плохо уживаются друг с другом. Вы когда-нибудь задумывались, почему соль убивает улиток? Влажная кожа улитки действует как полупроницаемая мембрана. Высокая концентрация соли в коже нудибранха вытягивает воду из его клеток путем осмоса.
Вода вытекает, потому что она уравновешивает концентрацию соли снаружи и внутри кожи улитки. Как и большинство других живых существ, улитки нуждаются в воде, чтобы питаться. И если они теряют слишком много воды, они вянут и умирают.
