Odwrócona osmoza (RO)

„Absolutnie czysta woda” zwana również wodą destylowaną lub wodą demineralizowaną znajduje w przemyśle mnóstwo zastosowań.

Otrzymanie wody demineralizowanej jest możliwe w wielu optymalnych procesach technicznych.
W praktyce stosuje się trzy „podstawowe” sposoby demineralizacji wody:

1. Destylacja
2. Wymiana jonowa
3. Odwrócona osmoza

Ze względu na duże zapotrzebowanie na energię destylacja w prawie wszystkich przypadkach jest nieekonomiczna. Natomiast zastosowanie wymiany jonowej i odwróconej osmozy daje wiele możliwości bez względu na jakość wody surowej i niezależnie od ilości wody poddawanej demineralizacji.

Odwrócona osmoza należy do procesów membranowych pozwalających na oddzielenie zanieczyszczeń rozpuszczalnych i koloidalnych (0,1 – 0,001 μm) znajdujących się w wodzie.

Podstawą procesu jest zjawisko osmozy polegające na transporcie rozpuszczalnika (wody) przez membranę półprzepuszczalną, tzn. przepuszczalną dla rozpuszczalnika, a nieprzepuszczalną dla substancji rozpuszczonych (soli).

Siłą napędową w osmozie jest różnica stężeń rozpuszczonych soli w roztworach rozgraniczonych przez membranę.

Wysokociśnieniowa pompa w sposób ciągły podaje wodę do obudowy, w której zainstalowana jest półprzepuszczalna membrana. Strumień wody zasilającej jest rozdzielany na dwa strumienie: permeat (o niskiej zawartości soli) oraz koncentrat (zatężone sole).

Zawór koncentratu służy do regulacji stosunków tych strumieni oraz pozwala utrzymać ciśnienie na membranach. Permeat jest magazynowany w zbiorniku permeatu i stamtąd rozprowadzany do miejsca przeznaczenia.

Wielkość ta wynosi 50 – 80%. Odzysk równy 75% oznacza, że strumień permeatu stanowi 75% ilości wody zasilającej, co oznacza również prawie 4–krotnie większe stężenie soli w koncentracie niż w wodzie zasilającej.

TDS (Total Dissolved Solids) – stopień zasolenia wody; podaje ilość soli rozpuszczonych w wodzie. Ma decydujący wpływ na ciśnienie.

SDI (Silt Density Index) – indeks koloidalny; współczynnik mający decydujący wpływ przy projektowaniu systemu odwróconej osmozy – wyraża on zdolność wody do zanieczyszczania membran. Jego wartość powinna być < 3.

Pomiaru SDI dokonuje się za pomocą specjalnego przyrządu, poprzez pomiar stopnia zablokowania filtra membranowego o skuteczności filtracji 0,45 μm przy stałym ciśnieniu 2,07 bar.

gdzie:

• T₀ – czas podstawowy [s], potrzebny na początku testu do przefiltrowania przez filtr membranowy dokładnie 500 ml wody (np. 20 s);
• T₁₅ – czas potrzebny do ponownego przefiltrowania 500 l badanej wody po upływie 15 min. pracy filtra membranowego (np. 40 s).

Woda zasilająca urządzenie do demineralizacji wody metodą odwróconej osmozy wymaga zwykle wstępnego przygotowania – należy usunąć z niej wszystkie substancje, które mogą zakłócić lub uniemożliwić pracę membran wskutek ich zablokowania. Woda ta powinna być zmiękczona, pozbawiona żelaza, manganu, oleju oraz wolnego chloru, a indeks koloidalny SDI nie powinien być większy niż 3.