Persyaratan karakteristik air minum telah meningkat secara signifikan selama beberapa dekade terakhir. Ini tidak berarti masyarakat mulai mengonsumsi cairan berkualitas lebih tinggi, tetapi teknologi penyaringan dan pemurnian air memang menjadi lebih efisien. Pada saat yang sama, perangkat semacam itu tidak selalu bekerja pada teknologi baru yang fundamental - seringkali pengembang mendasarkan sistem pembersihan pada prinsip-prinsip yang ada di alam sekitar kita. Osmosis adalah salah satu fenomena ini. Apa itu dan apa manfaatnya bagi kebanyakan orang? Ini adalah proses teknologi yang memungkinkan penyediaan dalam kondisi alami. Ada beberapa pendekatan berbeda dalam penerapan teknis osmosis, namun tujuannya tetap sama - untuk mendapatkan air bersih dan aman untuk dikonsumsi.

Prinsip osmosis

Proses ini dapat terjadi pada sistem dimana mobilitas unsur terlarut lebih kecil dari tingkat aktivitas pelarut. Biasanya, para ahli menunjukkan fenomena ini lebih jelas menggunakan membran semi permeabel. Penting untuk diingat bahwa membran semacam itu dapat disebut semipermeabel hanya untuk partikel tertentu. Sekarang kita dapat menjawab pertanyaan berikut dengan lebih akurat: osmosis - apa itu? Intinya, ini adalah proses pemisahan zat tertentu dari lingkungan di mana zat tersebut berada sebelum dipisahkan melalui membran. Misalnya, jika membran seperti itu digunakan untuk memisahkan pelarut murni dan larutan, maka konsentrasi pelarut murni dalam medium akan lebih rendah, karena sebagian molekulnya digantikan oleh partikel zat terlarut.

Apa yang istimewa dari osmosis balik?

Proses reverse osmosis merupakan teknologi canggih untuk menyaring berbagai media. Sekali lagi, ada baiknya kembali ke prinsip kerja osmosis - apa bentuk lengkapnya? Misalnya saja air laut yang telah dimurnikan dari garam. Dengan cara yang sama, Anda dapat menyaring kontaminan lainnya. Untuk tujuan ini, osmosis balik digunakan, di mana tekanan bekerja pada media dan memaksa zat melewati membran pemurni.

Meskipun pemurnian tersebut memiliki efisiensi tinggi, produsen baru mampu mencapai kemajuan signifikan dalam pengembangan teknologi konsep ini hanya dalam beberapa dekade terakhir. Pembersihan modern melibatkan penggunaan membran tertipis yang tidak memungkinkan partikel dalam bentuk pengotor dengan berat molekul rendah untuk melewatinya - omong-omong, ukurannya bisa mencapai 0,001 mikron.

Teknis implementasi

Terlepas dari kerumitannya, reverse osmosis diterapkan pada perangkat yang cukup kompak. Dasar dari sistem tersebut dibentuk oleh filter, yang mungkin ada beberapa. Dalam desain tradisional, pembersihan dimulai dengan prefilter. Ini diikuti dengan gabungan pasca-filter, yang juga dapat menjalankan fungsi tambahan sebagai kondisioner atau mineralisasi. Model paling canggih mencakup membran yang sangat selektif - ini adalah sistem yang paling efektif dan mahal. Osmosis dalam desain ini tidak hanya menyediakan pemurnian multi-tahap, tetapi juga melembutkan air. Filter juga dilengkapi dengan cartridge, keran keramik khusus, tangki penyimpanan dengan kemampuan mengganti reservoir dan penutup.

Dalam proses melewatinya, ia dibersihkan dari kotoran terlarut dan mekanis, klorin dan senyawanya, herbisida, aluminium, produk minyak bumi, pestisida, unsur pupuk, fenol, logam berat, serta virus dan bakteri. Efek pembersihan tersebut dapat diketahui tanpa analisis khusus. Air keran biasa, misalnya, menghilangkan bau dan rasa tidak enak. Selain itu, fungsi mineralisasi tersebut memastikan komposisinya diperkaya dengan mineral alami, termasuk ion bermanfaat.

Filter produsen dan harga

Mungkin tidak ada filter air yang lebih terkenal di Rusia selain produk Aquaphor. Perusahaan ini memproduksi sistem otomatis ultra-kompak yang menerapkan pembersihan berkualitas tinggi yang diperkaya dengan elemen bermanfaat. Fitur khusus dari penawaran Aquaphor adalah efisiensi dan kepraktisan sistem yang menyediakan osmosis cepat. Harga perangkat tersebut adalah 8-9 ribu rubel. Produk merek Geyser juga populer - khususnya seri Prestige. Filter semacam itu menggabungkan pembersihan berkualitas tinggi dan kemudahan penggunaan. Omong-omong, sumber daya membran osmosis balik dari sistem semacam itu 10 kali lebih lama daripada masa pakai kartrid standar. Satu set lengkap kompleks filtrasi semacam itu berharga sekitar 10 ribu rubel. Sistem luar negeri dengan reverse osmosis juga diminati di pasar dalam negeri, di antaranya adalah produk Jepang dari Toray. Pengembang menawarkan perangkat aliran langsung yang tidak memerlukan tangki dan dilengkapi dengan keran terpisah.

Dalam perjalanannya ke dalam sel atau organel, air, seperti zat lainnya, harus melewati plasmalemma, dan untuk memasuki vakuol, air juga harus melewati tonoplas.

air atau pelarut lain melalui membran semi permeabel disebut secara osmosis (dari bahasa Yunani. osmos- tekanan, dorong). Penyebab terjadinya osmosis adalah perbedaan konsentrasi larutan pada kedua sisi membran semipermeabel. Pada tahun 1748, A. Nollet pertama kali mengamati bagaimana pelarut melewati membran dari larutan encer ke larutan yang lebih pekat.

Sistem yang dapat mengamati osmosis disebut osmotik. Ini terdiri dari larutan dengan konsentrasi berbeda atau larutan dan pelarut yang dipisahkan oleh membran semi permeabel. Ruang yang dikelilingi oleh membran seperti itu dan diisi dengan suatu larutan disebut sel osmotik.

Studi tentang osmosis pada sel tumbuhan dimulai sejak lama. Pada tahun 1826, ahli botani Perancis G. Dutrochet membuat alat yang sangat sederhana untuk ini: ia mengikatkan kantong perkamen berisi larutan garam atau gula ke ujung tabung kaca, dan mencelupkannya ke dalam segelas air. Pada saat yang sama, air masuk ke dalam kantong dan larutan naik sedikit melalui tabung. Ini adalah model sel yang paling sederhana, yang disebut Osmometer Dutrochet.

Pada tahun 1877, ahli botani Jerman W. Pfeffer menciptakan model sel tumbuhan yang lebih sempurna (Gbr. 3.3), yang disebut osmometer Pfeffer. Peran dinding sel dimainkan oleh wadah porselen berpori. Membran semipermeabel diperoleh dengan menuangkan larutan tembaga sulfat ke dalam bejana porselen dan merendam bejana ini di bejana lain dengan larutan kalium ferrocyanide. Akibatnya, di pori-pori bejana porselen, tempat kedua larutan bersentuhan, membran semi-permeabel dari tembaga ferrocyanide - Cu 2 - muncul. Kemudian bejana porselen diisi dengan larutan gula

Pa, berperan sebagai getah sel, dan ditempatkan dalam silinder berisi air. Air mulai mengalir ke dalam bejana porselen. Hal yang sama diamati dalam sel: jika Anda memasukkannya ke dalam air, air masuk ke vakuola.

Dengan demikian, ditunjukkan bahwa sel tersebut adalah sistem osmotik. Sekarang kita tahu betul bahwa larutan yang lebih pekat adalah getah sel, larutan yang kurang pekat terletak di ruang bebas dinding sel, dan peran membran semi-permeabel dilakukan bersama oleh plasmalemma, tonoplas, dan sitoplasma yang terletak di antara keduanya. mereka (lihat Gambar 3.3). Karena sitoplasma mengandung banyak organel berbeda yang dikelilingi oleh membran, semuanya dalam hal ini juga dapat dianggap semi-permeabel. Namun, ini adalah pandangan yang terlalu disederhanakan mengenai sel sebagai sistem osmotik. Setiap organel sitoplasma yang dikelilingi oleh membran adalah sel osmotik. Akibatnya, pergerakan osmotik air juga terjadi antara masing-masing organel dan sitosol.

Membran semipermeabel yang ideal memungkinkan molekul air untuk melewatinya tetapi tidak memungkinkan molekul zat terlarut untuk melewatinya. Ketahanan terhadap pergerakan air bergantung pada lapisan ganda lipid dan konfigurasi (struktur dan susunan) butiran protein. Molekul air kecil berdifusi dengan mudah melalui plasmalemma di kedua arah: masuk dan keluar sel. Permeabilitas plasmalemma terhadap air cukup tinggi. Misalnya, jika Anda menambahkan air berat ke media di sekitar akar, maka setelah 1 - 10 menit persentase air di dalam sel akar akan sama dengan persentase air di luar. Zat yang melonggarkan plasmalemma (misalnya pipolfen, yang menggantikan kalsium dari membran) meningkatkan permeabilitasnya terhadap air dan ion.

Berapa lama air dapat masuk ke dalam vakuola? Secara teoritis, aliran air akan berhenti ketika konsentrasi larutan pada kedua sisi membran semipermeabel sama. Namun, hal ini tidak benar. Dengan menghubungkan perangkat simulasi sel dengan tabung, W. Pfeffer menemukan bahwa akibat masuknya air ke dalam bejana porselen dengan larutan gula, konsentrasi larutan berkurang. Dan pergerakan air melambat. Masuknya air ke dalam larutan yang lebih pekat menyebabkan peningkatan volume cairan, mengangkatnya melalui tabung osmometer. Air akan naik melalui tabung sampai tekanan kolom air di dalamnya sama dengan gaya masuknya molekul air ke osmometer. Dalam keadaan setimbang yang tercapai, membran semipermeabel memungkinkan air mengalir dalam jumlah yang sama ke dua arah* per satuan waktu. Tekanan ekstra itu

segerombolan harus diterapkan pada larutan untuk mencegah aliran satu arah pelarut (air) ke dalam larutan melalui membran semi-permeabel, yang disebut tekanan osmotik(SAYA). Tekanan kolom cairan dalam tabung berfungsi ukuran tekanan osmotik larutan.

Pada tahun 1877, W. Pfeffer mengukur tekanan osmotik beberapa larutan yang dibuat dengan melarutkan sejumlah zat yang sama dalam volume pelarut yang berbeda. Ahli kimia Denmark J. van't Hoff merangkum hasilnya dan mengusulkan persamaan untuk menghitung tekanan osmotik (l):

π = RTc,

Di mana R- konstanta gas; T- suhu absolut; c adalah konsentrasi larutan dalam mol. Persamaan ini ternyata berlaku untuk semua larutan encer kecuali larutan elektrolit. Disosiasi elektrolitik menyebabkan pembentukan lebih banyak partikel zat terlarut dalam suatu larutan Dan ini menyebabkan peningkatan tekanan osmotik. Oleh karena itu, koefisien indikator /-isotonik dimasukkan ke dalam persamaan (1), sama dengan 1 + a (n - 1), di mana a adalah derajat disosiasi elektrolitik, P- jumlah ion yang menjadi bahan pemecahan molekul elektrolit. Hasilnya, persamaan tekanan osmotik berbentuk sebagai berikut:

π = RTci.(2)

Jadi, tekanan osmotik larutan encer pada suhu konstan ditentukan oleh jumlah molekul, ion zat terlarut per satuan volume. Nilai tekanan osmotik hanya dipengaruhi oleh konsentrasi dilarutkan dalam air zat. Zat-zat tersebut disebut aktif secara osmotik (osmotik). Ini termasuk asam organik, asam amino, gula, dan garam. Konsentrasi total zat-zat ini dalam getah sel bervariasi di sebagian besar sel dari 0,2 hingga 0,8 M.

Tekanan osmotik diukur dengan menentukan tekanan eksternal yang harus diterapkan untuk mencegah air naik ke tabung osmometer. Dinyatakan dalam atmosfer, bar atau pascal (1 atm = 1,013 bar = 10 5 Pa; 10 3 Pa = 1 kPa; 10 6 Pa = 1 MPa). “larutan yang tekanan osmosisnya sama disebut iso- t ° nic(isoosmotik); osmosis tidak diamati di antara mereka. Larutan yang mempunyai tekanan osmotik lebih tinggi disebut hipertonik, lebih sedikit - hipotonik.

(1)

Setelah karya W. Pfeffer, masuknya air ke dalam sel mulai dijelaskan hanya oleh perbedaan tekanan osmotik getah sel dan larutan eksternal: jika sel berada dalam larutan hipotonik, atau di dalam air, air masuk. dia (endosmosis); jika sel berada dalam larutan hipertonik, maka air akan keluar dari sel (eksosmos). Dalam kasus terakhir, vakuola berkontraksi, volume protoplas berkurang, dan protoplas terpisah dari dinding sel. Terjadi plasmolisis (lihat Gambar 1.5).

Penjelasan tentang aliran air ke dalam sel ini dianggap satu-satunya penjelasan yang benar selama bertahun-tahun. Namun, pada tahun 1918, A. Urschprung dan G. Blum (Jerman) membuktikan bahwa aliran air ke dalam sel tidak hanya bergantung pada perbedaan tekanan osmotik di berbagai kompartemen sel. Memasuki sel, air meningkatkan volume vakuola, yang memberi tekanan pada sitoplasma dan memaksa protoplas menekan dinding sel. Dinding sel meregang, menyebabkan sel memasuki keadaan tegang - turgor Tekanan protoplas pada dinding sel disebut turgor. Jika dinding sel dapat meregang tanpa batas waktu, maka air akan mengalir ke dalam vakuola hingga konsentrasi larutan di luar dan di dalam sel sama. Tetapi karena dinding sel memiliki elastisitas yang rendah, ia mulai menekan protoplas ke arah yang berlawanan. Tekanan dinding sel pada protoplas disebut ketegangan turgor.

Ketegangan turgor, sesuai dengan hukum ketiga Newton, sama nilai absolutnya dengan tekanan turgor, tetapi berlawanan tandanya. Tekanan dinding sel pada protoplas mencegah masuknya air lebih lanjut ke dalam sel. Ketika tekanan osmotik menjadi sama, aliran air ke dalam sel akan terhenti.

Dengan demikian, pasokan air osmotik menyebabkan munculnya tekanan hidrostatik (turgor). Perbedaan antara tekanan osmotik getah sel dan tekanan balik dinding sel menentukan aliran air ke dalam sel pada saat tertentu.

Pada tahun 1959, T. A. Bennett-Clark menunjukkan bahwa pergerakan air melalui difusi dari satu sistem ke sistem lainnya bergantung pada perbedaan energi bebas. Menurut teori kinetika molekuler, molekul semua zat berada dalam keadaan gerak kacau yang cepat, yang kecepatannya bergantung pada energi molekul M°", yang dicirikan oleh nilai potensial kimianya.

Potensi kimia air disebut potensi air(ψ). Semakin rendah energi molekul air, semakin rendah potensi air. Menambahkan zat terlarut ke dalam air mengurangi potensi kimianya karena ion mengikat air. Akibatnya, potensi kimiawi air murni paling besar; secara konvensional pada suhu standar dan tekanan standar diasumsikan nol. Oleh karena itu, potensi kimia dari setiap larutan adalah nilai negatif dan dengan meningkatnya konsentrasi zat terlarut menjadi semakin negatif.

Menurut hukum kedua termodinamika, perpindahan energi, seperti I dan materi, terjadi secara spontan hanya dari tingkat potensial kimia yang lebih tinggi ke tingkat potensial kimia yang lebih rendah, yaitu sepanjang gradien. Molekul air selalu bergerak dari arah potensial air yang lebih tinggi ke potensial air yang lebih rendah.

Jadi, masuknya air ke dalam suatu larutan melalui membran semipermeabel ditentukan oleh selisih antara energi bebas air murni dan energi bebas larutan. Pada tahun 1960, istilah “potensi air sel” diperkenalkan. Potensi air sel(Ψkl) adalah selisih energi bebas air di dalam dan di luar sel pada suhu dan tekanan atmosfer yang sama.

Nilai potensial air suatu sel ditentukan oleh derajat kejenuhannya dengan air: semakin banyak sel jenuh dengan air, semakin kecil potensi air negatifnya. Semakin tinggi konsentrasi zat terlarut dalam vakuola atau sel osmotik lainnya, semakin kuat ikatan air, semakin sedikit energi yang dikeluarkan untuk bergerak, semakin rendah potensial air dalam sel tersebut, semakin besar beda potensial dan semakin cepat air mengalir. Potensi air sel adalah ukuran energi yang mengalirkan air ke dalam sel.

Jadi, potensial air suatu sel menunjukkan seberapa besar energi air dalam sel lebih kecil dari energi air murni, dan mencirikan kemampuan air untuk berdifusi, menguap, atau diserap.

Komponen potensial air sel, yang ditentukan oleh adanya zat terlarut, disebut dengan istilah khusus - “potensi osmotik”(Ψπ).

Potensi osmotik suatu larutan berhubungan langsung dengan konsentrasi zat terlarut. Ketika konsentrasi ini meningkat, potensi osmotik menjadi semakin negatif. Dalam larutan yang konsentrasinya lebih rendah, potensial osmotiknya juga lebih negatif.

Dalam kasus ketika suatu larutan dipisahkan dari air murni oleh membran semipermeabel, air memasuki larutan dan, sebagai akibatnya, timbul tekanan osmotik, yang besarnya sama, tetapi berlawanan tandanya, dengan potensial osmotik aslinya. Larutan mempunyai potensi osmotik yang menghasilkan tekanan ini, dan hal ini dapat dideteksi jika, misalnya, larutan tersebut ditempatkan dalam osmometer. Secara numerik, dalam nilai absolut, potensial osmotik sama dengan tekanan, yaitu tekanan osmotik yang harus diterapkan pada larutan dalam osmometer untuk mencegah masuknya air. Suatu larutan selalu mempunyai potensial osmotik, meskipun larutan tersebut tidak menghasilkan tekanan osmotik.

Dengan tidak adanya tekanan balik dari dinding sel (Ψр), masuknya air ke dalam sel ditentukan oleh potensial air sel (Ψcl), pada saat awal sama dengan potensial osmotik sel. larutan (Ψπ) mengisi vakuola. Jika ada dua sel dengan Ψcl berbeda di dekatnya, maka air melalui dinding sel akan berpindah dari sel dengan Ψcl lebih tinggi (kurang negatif) ke sel dengan Ψcl lebih rendah (lebih negatif). Namun, dengan masuknya air ke dalam vakuola, volumenya meningkat, air mengencerkan getah sel, dan dinding sel mulai mendapat tekanan dari protoplas. Dengan peningkatan volume vakuola, protoplas ditekan ke dinding sel dan tekanan turgor muncul, dan dengan itu tekanan balik yang sama dari dinding sel pada protoplas (Ψр), yang telah kita bahas. Ketika Ψр mencapai nilai yang cukup besar, aliran air lebih lanjut ke dalam vakuola terhenti. Kesetimbangan dinamis terbentuk di mana total aliran air adalah nol, yaitu jumlah air dalam vakuola tidak berubah, meskipun molekul air terus bergerak cepat melalui membran di kedua arah. Dalam hal ini, potensi positif tekanan hidrostatik (turgor) sepenuhnya menyeimbangkan potensi osmotik negatif dan sel berhenti menyerap air; dalam keadaan ini potensi airnya nol. Kondisi ini disebut keadaan jenuh. Dalam keadaan jenuh, sel tidak mampu lagi menyerap air dari larutan apa pun, juga tidak mampu lagi mengambilnya dari sel lain.

Jadi, potensial air sel bergantung pada potensial osmotik (-Ψπ) dan potensial tekanan hidrostatik (turgor) (─Ψр) dan adalah aljabar jumlah:─Ψcl = Ψπ─Ψр

Karena potensial osmotik sama dengan selisih antara potensial kimia larutan dan potensial kimia larutan murni

air itu, yang sama dengan 0, maka selalu negatif. Potensi osmotik menunjukkan seberapa besar penambahan zat terlarut mengurangi aktivitas molekul. Potensi air sel (Ψcl) juga negatif, karena keberadaan zat terlarut mengurangi aktivitas molekul air; potensi tekanan hidrostatik (Ψр), sebaliknya, adalah positif. Hubungan parameter ini dapat dituliskan sebagai persamaan berikut: ■

−Ψcl = −Ψπ −Ψр (3)

Pada waktu tertentu, potensial air suatu sel ditentukan oleh perbedaan antara potensial tekanan turgor dan potensial osmotik.

Untuk sel pohon, persamaan ini mencakup satu suku lagi - potensi gravitasi(−Ψg), yang mencerminkan pengaruh gravitasi terhadap aktivitas air, yang hanya terpengaruh secara nyata ketika air naik ke ketinggian. Ini juga merupakan nilai negatif.

Air selalu mengalir ke samping lebih negatif potensi air: dari sistem yang energinya lebih besar ke sistem yang energinya lebih kecil. Jika ada dua sel yang berdekatan, air akan mengalir ke sel yang mempunyai potensial air lebih negatif. Arah pergerakan air bergantung pada gradien potensial air.

Dalam kondisi normal, potensial osmotik sel tidak sepenuhnya seimbang dengan tekanan dinding sel. Akibatnya dinding sel tidak teregang sempurna dan air bisa masuk ke dalam sel. Semakin banyak air yang masuk ke dalam sel maka tekanan turgor (hidrostatis) dan tekanan balik dinding sel semakin meningkat. Akhirnya, tiba saatnya ketika dinding sel diregangkan hingga batasnya, potensial osmotik sepenuhnya seimbang dengan tekanan balik dinding sel, dan potensial air sel menjadi nol (keadaan jenuh) (-Ψπ= - Ψ P). Setelah itu, sel tidak lagi mampu menyerap air dari larutan apa pun, juga tidak mampu lagi mengambilnya dari sel lain. Kondisi ini diamati pada sel dengan kelembaban tanah dan udara yang cukup.

Jika kelembaban tanah mencukupi dan penguapan tidak terlalu intensif, dinding sel akan jenuh dengan air. Dalam hal ini, potensi air pada dinding sel lebih tinggi daripada di vakuola, dan air masuk ke dalam vakuola. Jika suplai air ke sel berkurang, misalnya karena kurangnya kelembaban tanah atau saat angin kencang, maka pada awalnya terjadi defisit air di dinding sel, potensi airnya menjadi lebih rendah daripada di vakuola, dan air mengalir darinya ke dinding sel. Keluarnya air dari vakuola mengurangi tur-

Tekanan gunung dalam sel dan karena itu mengurangi potensi airnya. Dengan kekurangan air yang berkepanjangan, sebagian besar sel kehilangan turgor dan tanaman memudar. Dalam kondisi ini, protoplas tidak menekan dinding sel; tekanan balik dinding sel adalah nol; potensial air suatu sel sama dengan potensial osmotiknya (−Ψcl = −Ψπ).

Pada kondisi kekurangan air, misalnya saat angin kering, di muda Dalam jaringan, peningkatan tajam kehilangan air dapat terjadi sebagai akibat dari penguapan air di dalam sel, namun protoplas, yang berkontraksi volumenya, tidak tertinggal di belakang dinding sel, tetapi menyeretnya bersamanya. Dalam hal ini, dinding sel membengkok seperti gelombang dan tidak hanya tidak memberikan tekanan pada protoplas, tetapi sebaliknya cenderung meregangkannya. Kondisi ini disebut sitoriza.

Jadi, dari semua hal di atas, kita dapat menyimpulkan: aliran air ke dalam sel karena gaya osmotik secara bertahap mempersiapkan kondisi untuk menghentikan aliran air. Oleh karena itu, aliran air ke dalam sel adalah mengatur diri sendiri proses. Namun jika penguapan air terus berlanjut, maka timbul kembali gradien potensial air. Keseimbangan terbentuk antara vakuola, sitoplasma, dan dinding sel setelah setiap perubahan kadar air.

Pada sel meristematik yang tidak mempunyai vakuola sentral, masuknya air secara osmotik juga terjadi, dengan membran permeabel selektif menjadi plasmalemma, dan larutan aktif secara osmotik menjadi sitosol.

Mengetahui besarnya potensi osmotik sangatlah penting
signifikansinya, khususnya, untuk penelitian lingkungan. Dia dipimpin
peringkat memungkinkan seseorang untuk menilai kemampuan maksimum suatu tanaman berdasarkan
mengekstrak air dari tanah dan mempertahankannya meskipun dalam kondisi kekeringan
cinta. Nilai ini sangat bervariasi: dari -0,1 hingga
-20 MPa. Di sebagian besar tumbuhan zona beriklim sedang, osmotik
potensinya berkisar antara -0,5 hingga -3,0 MPa. Pada tumbuhan yang hidup di
air tawar, potensi osmotik sekitar -0,1
MPa, untuk rumput laut - dari -3,6 hingga -5,5 MPa. Untuk tanah
tanaman tahunan dicirikan oleh pola berikut: daripada di
semakin kering tempat tinggalnya, semakin rendah osmotiknya
potensi. Demikian pula pada tumbuhan yang hidup pada kondisi air normal
pasokan, potensi osmotik sel adalah -0,5 ... -3,0 MPa,
di tanah asin ----- 6,0...-8,0 MPa, terkadang bahkan -10. Osmo
potensi statis -20,0 MPa ditemukan di quinoa
ramai, tumbuh di tanah gurun yang kering dan asin
Meksiko. Pengecualian terhadap aturan ini adalah sukulen,
tumbuh di tempat kering, tetapi menyimpan air di jaringannya. Pada

Pada tanaman yang menyukai cahaya, potensi osmotiknya lebih negatif dibandingkan tanaman yang tahan naungan.

Biasanya, nilai negatif potensial osmotik pada sel kecil lebih besar dibandingkan sel besar. Namun, sel-sel tetangganya pun sama kain mungkin berbeda ukurannya. Jadi, pada jaringan batang, potensial osmotik negatif meningkat dari pinggiran ke pusat dan dari pangkal ke puncak. Sebaliknya, potensi osmotik yang secara fundamental negatif secara bertahap menurun dari dasar ke puncak. Pada jaringan penghantar batang dan akar, potensial osmotik berkisar antara -0,1 hingga -0,15 MPa, dan pada daun - antara -1,0 hingga -1,8 MPa.

Besarnya potensi osmotik juga berubah di dalam

tanaman: di akar −0.5−1.0, di daun atas - hingga −4.0 MPa.

Hal ini menyebabkan adanya gradien potensi air sel dari akar hingga daun. Tanaman muda mempunyai potensi osmotik yang lebih kecil dibandingkan tanaman tua. Di pepohonan, dampaknya lebih negatif dibandingkan di semak; di semak-semak itu lebih negatif daripada di tumbuh-tumbuhan. Di dalam tanah dan atmosfer, potensi air biasanya negatif.

Besarnya potensi osmotik juga bergantung pada suhu, intensitas cahaya. Mereka menentukan fluktuasi tahunan dan hariannya. Sekitar tengah hari, hilangnya air akibat transpirasi dan penimbunan produk fotosintesis pada sel daun menyebabkan penurunan potensi osmotik. Dengan pasokan air yang baik, khususnya pada tumbuhan air, fluktuasi potensial osmotik hanya bergantung pada laju fotosintesis yang terkait dengan perubahan pencahayaan pada siang hari.

Tumbuhan dapat mengatur besarnya osmotik dan akibatnya potensi air. Transformasi zat kompleks yang tidak larut menjadi zat yang larut (pati menjadi gula, protein menjadi asam amino) menyebabkan peningkatan konsentrasi getah sel dan penurunan potensi air. Akumulasi garam terlarut dalam vakuola juga menyebabkan perubahan ukurannya. Meskipun potensi osmotik bervariasi tergantung pada kondisi eksternal, untuk setiap spesies tumbuhan, perubahan nilainya terjadi dalam batas-batas tertentu. Beberapa ahli ekologi bahkan menganggap besarnya potensi osmotik sebagai salah satu ciri spesies.

Namun, osmosis dalam sel hidup tidak dapat dianggap sekadar difusi satu arah, tidak bergantung pada metabolisme; diperlukan baginya energi. Faktor-faktor yang merangsang respirasi mempercepat aliran air ke dalam sel, dan sebaliknya, faktor-faktor yang menghambatnya mengurangi alirannya. Oleh karena itu, energi ATP diperlukan agar air dapat masuk ke dalam sel.

Mengapa osmosis memerlukan energi? Pertama, Anda perlu memiliki larutan dengan konsentrasi berbeda di kedua sisi membran; energi dihabiskan untuk transpor aktif zat terlarut ke dalam vakuola dan penciptaan gradien konsentrasi. Kedua, zat aktif osmotik yang terakumulasi dalam vakuola merupakan produk metabolisme, sehingga energi juga dikeluarkan untuk pembentukannya. Dan ketiga, energi diperlukan untuk menjaga permeabilitas selektif membran. Sebaiknya hentikan pengeluaran energi untuk mempertahankan struktur membran, karena membran menjadi permeabel, yang akan menyebabkan penyelarasan konsentrasi di kedua sisi membran - akibatnya, osmosis akan berhenti.

Proses osmotik mendasari banyak proses, seperti penyediaan air, pergerakan organ tumbuhan, dan pergerakan stomata.

secara khusus. Oleh karena itu, semua hukum alam, termasuk osmosis, berlaku pada tubuh manusia. Proses osmosis di zaman kita telah dipelajari dengan baik, hukum kimia dan fisikanya telah ditetapkan, termasuk pada organisme hidup. Osmosis pada organisme hidup terkait erat dengan kulit terluar sel - membran plasma. Membran plasma adalah struktur permukaan yang mengelilingi sitoplasma sel tumbuhan dan hewan, yang berfungsi tidak hanya sebagai penghalang mekanis, tetapi yang paling penting menghalangi aliran berbagai zat ke dalam sel (penetrasi dua arah bebas ke dalam sel) dan bertindak sebagai suatu struktur yang “menentukan” keberadaan berbagai bahan kimia dan mengatur akses selektif zat ke dalam sel. Bagian dalam lapisan lipid membran bersifat hidrofobik, lapisan ini merupakan lapisan isolasi molekul polar. Kehadiran penghalang ini mencegah hilangnya isi sel, oleh karena itu tercipta kondisi untuk pergerakan zat yang larut dalam air melalui membran.
bersifat semi-permeabel. Air dan gas yang terlarut di dalamnya memiliki kemampuan penetrasi yang maksimal. Pergerakan ion terjadi secara pasif tanpa pengeluaran energi, dan secara aktif karena pengikatan oleh protein pembawa membran khusus dan transfer melintasi membran. Cairan biologis adalah larutan multikomponen dengan tekanan osmotik partikel terlarut sebanding dengan konsentrasi total.
Selain proses perpindahan partikel di bawah pengaruh gradien potensial kimia dan listrik, suhu, tekanan, dalam proses seluler terjadi pergerakan aktif molekul dan ion melawan gradien konsentrasi zat. Proses difusi ini disebut “osmosis”.
Osmosis adalah pergerakan pelarut melintasi membran kedap zat terlarut menuju konsentrasi yang lebih tinggi. Proses ini diterapkan berdasarkan prinsip perbedaan tekanan osmotik larutan berair pada sisi membran biologis. Air mengalir bebas melalui membran di bawah tekanan osmotik, namun membran kedap terhadap zat terlarut dalam air. Air mengalir melawan difusi suatu zat, tetapi mematuhi hukum gradien konsentrasi air.
Air mengalir dari larutan encer dengan persentase air lebih tinggi ke larutan pekat suatu zat dengan persentase air lebih rendah. Pergerakan air ke dalam sel dilakukan menurut prinsip osmosis, dengan adanya perubahan konsentrasi zat terlarut di dalamnya. Tekanan osmotik menentukan konsentrasi larutan pada kedua sisi. Keadaan membran sel, yang disebut turgor (turgere - bengkak, terisi), bergantung pada tekanan osmotik larutan zat di sisinya dan elastisitas membran sel. Biasanya elastisitas membran sel hewan rendah, tidak memiliki tekanan turgor tinggi dan tetap utuh dalam larutan isotonik, atau sedikit berbeda dari isotonik (perbedaan antara tekanan internal dan eksternal kurang dari 0,5-1,0 pagi). Karena turgor, jaringan memiliki elastisitas dan kekuatan. Proses penuaan menyebabkan penurunan tekanan turgor dan penipisan proses osmotik.
Volume sel diatur oleh volume kandungan air. Sel tidak pernah berada dalam keseimbangan sempurna dengan lingkungannya. Pergerakan ion dan molekul yang terus menerus melalui membran plasma mengubah konsentrasi zat di dalam sel, mengubah tekanan osmotik isinya. Saat mengeluarkan suatu zat, untuk mempertahankan tekanan osmotik, ia harus melepaskan sejumlah air atau menyerap zat lain dalam jumlah yang setara. Lingkungan di sekitar sebagian besar sel bersifat hipotonik; sel perlu berhenti menerima sejumlah besar air; mempertahankan volume konstan dalam lingkungan isotonik memerlukan pengeluaran energi, oleh karena itu konsentrasi zat dalam sel yang tidak mampu berdifusi (nukleat asam, protein, dll.) lebih besar dibandingkan di sekitar ruang sel. Metabolit terus-menerus terakumulasi di dalam sel, yang menyebabkan terganggunya keseimbangan osmotik dan dalam kondisi ini sel cepat membengkak.
Sel-sel tubuh dilengkapi dengan membran semi permeabel ,
mengontrol tekanan osmotik. Saat berinteraksi dengan lingkungan hipoosmotik, air masuk ke dalam sel dan volumenya meningkat. Dengan peningkatan volume yang signifikan, membran sel hancur, isi sel dilepaskan ke lingkungan dan fenomena ini disebut sitolisis (untuk eritrosit - hemolisis). Zat yang mengganggu elastisitas membran biologis (hidrogen antimonida, hidrogen arsenik, dll) mengurangi ketahanan sel terhadap fluktuasi tekanan osmotik lingkungan dan menyebabkan hemolisis. Reaksi antigen-antibodi menyebabkan perubahan permeabilitas membran sel dan menyebabkan lisis sel. Sel-sel dalam lingkungan hiperosmotik mentransfer air dan volumenya berkurang (sel darah merah "berbentuk bintang" muncul dalam darah). Misalnya, jika tubuh mamalia berada di laut atau air laut yang asin dalam waktu lama, maka terjadilah dehidrasi dan kematian.
Untuk implementasi" prinsip osmotik “Sel menggunakan dua metode - mereka memompa komponen isinya atau air yang masuk ke dalamnya dari sel. Dalam kebanyakan kasus, sel menggunakan opsi pertama - mereka memompa keluar zat, paling sering ion.
Secara umum volume sel yang tidak berdinding kaku ditentukan oleh tiga faktor:

• http://www.megalit23.ru/templates/bt_arise/images/bullet.png) 15px 8px tanpa pengulangan;"> a) jumlah zat yang dikandungnya yang tidak mampu menembus membran;
• /www.megalit23.ru/templates/bt_arise/images/bullet.png" target="_blank">http://www.megalit23.ru/templates/bt_arise/images/bullet.png) 15px 8px tanpa pengulangan;" > b) konsentrasi senyawa yang mampu melewati membran;
• /www.megalit23.ru/templates/bt_arise/images/bullet.png" target="_blank">http://www.megalit23.ru/templates/bt_arise/images/bullet.png) 15px 8px tanpa pengulangan;" > c) perbandingan kecepatan penetrasi dan pemompaan zat keluar sel.

Dasar asas dalam peraturan keseimbangan air antara lingkungan dan sel terdapat elastisitas membran plasma, yang menjaga tekanan hidrostatik dan menghalangi aliran air ke dalam sel. Ketika terdapat perbedaan tekanan hidrostatis pada daerah medium, maka air disaring melalui pori-pori membran pemisah media tersebut.
Dengan demikian, prinsip filtrasi dan osmosis menjadi dasar proses fisiologis - misalnya, pembentukan urin primer di nefron, pertukaran air antara darah di kapiler dan cairan jaringan, dll.
Proses yang menyediakan energi bagi sel, memperoleh produk, menghilangkan produk pembusukan didasarkan pada hukum difusi melalui membran hidup semi-permeabel, dengan masuknya zat ke dalam darah di usus, dan pembuangan zat “berbahaya” dari tubuh. tubuh, dll.
Jika sel hewan tidak memiliki sistem untuk mengatur tekanan osmotik, konsentrasi zat terlarut di dalam sel akan lebih besar daripada konsentrasi di luar dan kandungan air di dalam sel akan lebih sedikit dibandingkan di luar. Oleh karena itu, akan ada aliran air yang konstan ke dalam sel jika sel pecah. Sel hewan mengontrol tekanan osmotik, termasuk penghilangan aktif ion anorganik (ion Na+, dll.), sehingga konsentrasi total ion anorganik di dalam sel lebih rendah daripada di luar.
Dari semua ini dapat disimpulkan bahwa sel adalah sistem terbuka yang menukar energi dan zat dengan lingkungan, namun tetap menjaga keteguhan lingkungan internal yang diperlukan. Sifat-sifat sistem pengaturan mandiri ini diwujudkan dalam organisme hidup sesuai dengan prinsip filtrasi membran ( proses osmotik).

INILAH 15 ALASAN SERIUS UNTUK MENGHENTIKAN DAGING 1. Daging hanya mengandung 35% nutrisi. Pada tumbuhan - 90%. Dibandingkan dengan makanan nabati, makanan ini mengandung sedikit vitamin, karbohidrat, dan mineral (bahkan sebagian besar akan hancur selama pemasakan dan berubah menjadi bentuk yang tidak dapat dicerna). Mencerna daging membutuhkan banyak waktu dan energi bagi tubuh manusia. Dengan demikian, faktor efisiensi pangan daging (perbandingan energi yang diterima dari pencernaan daging dengan energi yang dikeluarkan untuk pencernaannya) sangat kecil. 2. Pendapat bahwa daging mengandung asam amino yang penting untuk makanan lain adalah keliru. Semua asam amino yang diperlukan tubuh dari kelompok ini disintesis oleh mikroflora bermanfaat di usus besar (kecuali, tentu saja, makanan dikonsumsi dalam jumlah yang cukup untuk memberi nutrisi pada mikroflora ini - serat mentah - dan tidak dihancurkan oleh ragi roti - disbiosis). 3. Ketika membenarkan konsumsi daging, mereka mengutip fakta bahwa daging mengandung vitamin B12, yang tidak dimiliki tanaman. Tetapi jika Anda memasukkan gandum kecambah ke dalam makanan Anda, yang mengandung vitamin ini dalam jumlah banyak, maka kebutuhan akan daging akan hilang karena alasan ini (vitamin B12 juga dapat diproduksi oleh mikroflora yang sehat). 4. Daging mengandung protein asing bagi tubuh kita, yang menghambat mikroflora bermanfaat, menyebabkan dysbacteriosis, menimbulkan ketidakharmonisan dalam fungsi sistem tubuh, kemampuannya untuk mengatur diri sendiri dan menyembuhkan diri sendiri, menyebabkan kelelahan yang berlebihan dan penipisan cadangan adaptif, berkontribusi terhadap perkembangan kanker. 5. Daging mengasamkan lingkungan internal tubuh secara berlebihan, sehingga menekan bakteri pengikat nitrogen di saluran pernapasan, lebih sedikit nitrogen yang diserap dari udara, sehingga kebutuhan akan makanan (“zhor”) meningkat. 6. Protein dan basa purin yang terkandung dalam daging dalam jumlah berlebihan membentuk banyak residu asam dalam tubuh manusia – asam urat, sehingga menyebabkan slagging dan keracunan pada tubuh. Limbah asam dari daging (juga gula, produk tepung putih, kue) digabungkan, dinetralkan, dengan kapur organik dari tulang, kerapuhannya meningkat (osteoporosis), penyakit sendi (rematik, radang sendi) dan gigi terjadi. 7. Daging sangat terkontaminasi dengan bakteri pembusuk (mereka muncul segera setelah penyembelihan hewan, sebagian besar dari mereka tahan terhadap perlakuan panas), racun kadaver - lagipula, berminggu-minggu (dan bahkan berbulan-bulan) sering berlalu dari penyembelihan hingga konsumsi , dan telur cacing. Produk nekrobiosis yang terkandung dalam daging terkait aksinya dengan hemlock dan strychnine. Selain itu, daging hewan yang dibunuh terkontaminasi dengan lebih dari dua ratus hormon berbahaya, yang dikeluarkan oleh tubuh hewan karena ketakutan ketika akan disembelih. Seringkali, untuk mempercepat pertumbuhan hewan atau untuk mengobatinya, mereka diberikan obat yang bersifat karsinogenik. Berapa banyak nitrat, herbisida, dan insektisida yang masuk ke tubuh hewan bersama makanan, dan kemudian masuk ke tubuh kita? 8. Daging mengandung banyak zat ekstragenik yang merangsang nafsu makan secara berlebihan sehingga menyebabkan makan berlebihan. 9. Dibutuhkan waktu 6-8 jam untuk mencerna daging (sayur - 4, buah - 1), sehingga pada makan berikutnya daging ini tidak akan sempat dicerna sepenuhnya dan sebagian akan mulai membusuk, dan karena Anda tidak bisa hanya makan protein makanan sepanjang hari, maka selama makan berikutnya, produk yang tidak cocok akan berakhir di tubuh secara berdampingan, yang akan semakin memperparah pembusukan. Daging busuk yang tidak tercerna (serta telur dan susu) mengeluarkan metana, yang menghancurkan vitamin B3, akibatnya (tanpa vitamin ini) enzim insulin kehilangan aktivitasnya dan gula darah tidak diubah menjadi gula hewani - glikogen. Ini adalah bagaimana diabetes melitus terjadi. 10. Metana juga menghancurkan vitamin B6, yang mengontrol proses pertumbuhan sel, dan, menjadi karsinogen, disimpan di jaringan subkutan yang terak di lipoma, papiloma, polip (tempat tumor kanker di masa depan). Tanda adanya karsinogen yang kemudian memicu kanker ini adalah warna urin menjadi merah setelah makan buah bit. 11. Daging ikan pun tak kalah berbahayanya (sama racun bangkainya, apalagi semua ikan sungai kita kena telur cacing). Banyak senyawa organoklorin yang masuk ke dalam daging ikan dari lingkungan sehingga mengganggu produksi testosteron dalam tubuh pria. Konsumsi ikan seringkali dilatarbelakangi oleh kebutuhan fosfor bagi tubuh. Namun fosfor pada ikan rebus berubah menjadi bentuk yang tidak dapat dicerna. Fosfor organik ditemukan dalam jumlah yang cukup dalam kenari (dalam kombinasi optimal dengan kalsium yang diperlukan), soba (jika tidak mengalami perlakuan panas yang berkepanjangan), millet, kuning telur, kacang polong, dan yogurt. Pada saat yang sama, produk “hidup” ini tidak memiliki semua faktor berbahaya yang disebutkan di atas yang merupakan ciri khas daging. 12. Kaldu daging sangat berbahaya. Kaldu daging yang “penguat” sebenarnya terdiri dari kotoran hewan. Ini juga mengandung ekstraktif terkonsentrasi tinggi yang menyebabkan makan berlebihan (dan berkontribusi pada perkembangan penyakit kardiovaskular). Mencerna kuah kaldu membutuhkan energi 30 kali lebih banyak dibandingkan mencerna daging, sehingga sangat melemahkan tubuh (terutama saat sakit). 13. Semua hal di atas sepenuhnya berlaku untuk produk daging. Selain itu, sosis, ham, sosis mengandung bahan tambahan berbahaya (pewarna, rempah-rempah sintetis, natrium nitrat, sendawa, pengawet, pati yang tidak dapat digabungkan dengan protein), yang jika dikonsumsi secara sistematis, pertama-tama menyebabkan gangguan pencernaan, dan kemudian penyakit mental dan kanker. Agar-agar yang dapat dimakan dari rebusan tulang juga berbahaya (konsentrat super). 14. Setelah mengkonsumsi makanan daging timbul rasa berat, membuat mengantuk (seluruh tenaga dihabiskan untuk pencernaan), mudah lelah, mudah tersinggung, terjadi sembelit, dan dengan asupan makanan daging yang banyak terjadi pengendapan garam di kaki (asam urat), aterosklerosis, kolesistitis , pankreatitis (singkatnya, semua konsekuensi dari slagging pada tubuh). Temperamen panas dan agresivitas berkembang. Pemakan daging sering kali menderita multiple sclerosis, kanker usus besar, kanker payudara, dan kanker darah. 15. Inilah yang dicatat oleh penulis dan dokter VV Veresaev tentang makanan daging (“Catatan untuk saya sendiri”). Ketika dia diberi jatah akademis pada tahun 1920-an, daging yang tersedia hanya cukup untuk setengah bulan. Dan kemudian dia memperhatikan bahwa dalam dua minggu pertama keluarga itu berada dalam suasana hati "gemuk" yang khas - kepala terasa berat, lesu. Saat daging habis, “keinginan untuk bekerja muncul, suasana menjadi ringan, badan menjadi mobile.” Dianjurkan untuk mengganti protein daging mati dengan protein hidup, terutama kacang-kacangan (tetapi bukan almond pahit, yang mengandung racun kuat - asam hidrosianat), dan biji-bijian (tidak digoreng). Kacang terbaik adalah kenari. Kacang mengandung lebih banyak protein daripada daging dan membutuhkan lebih sedikit cairan lambung untuk dicerna.

Osmosis balik melibatkan penyaringan larutan di bawah tekanan melebihi tekanan osmotik melalui membran semi-permeabel yang memungkinkan molekul air melewatinya, tetapi mempertahankan molekul atau ion zat terlarut dengan berat molekul rendah.

Mengapa reverse osmosis mendapatkan namanya?

Jika air dipisahkan dari larutan berair dengan membran semipermeabel, maka air akan secara spontan bergerak menuju larutan. Ini biasa saja, atau, seperti yang mulai dikatakan dalam beberapa tahun terakhir, osmosis langsung.

Jika kita memberikan tekanan yang sama dengan tekanan osmotik pada larutan, maka terjadilah kesetimbangan: semakin banyak air yang bergerak dari kiri ke kanan, maka jumlah yang sama akan berpindah dari kanan ke kiri.

Jika tekanan yang diberikan pada larutan lebih besar dari tekanan osmotik, maka air akan mengalir dari larutan menuju air murni, yaitu air murni. berlawanan arah dengan arah aliran air pada osmosis maju.

Dari diagram yang disederhanakan ini dapat disimpulkan bahwa gaya penggerak osmosis balik adalah perbedaan antara tekanan hidrostatik yang diterapkan dan tekanan osmotik larutan. Dalam penerapan praktis reverse osmosis, kita dihadapkan pada kenyataan bahwa membran hampir tidak pernah memiliki semipermeabilitas yang ideal, yaitu. tidak sepenuhnya menahan molekul dan ion zat terlarut. Selain itu, pada sisi larutan terjadi fenomena polarisasi konsentrasi, yang menyebabkan konsentrasi zat terlarut pada permukaan membran lebih besar dibandingkan pada sebagian besar larutan. Terakhir, tekanan air mungkin lebih besar dari tekanan atmosfer karena hambatan hidrolik saluran drainase. Oleh karena itu, ekspresi yang lebih ketat untuk gaya penggerak osmosis balik Δp memiliki bentuk berikut:

, (1)

Di sini p adalah perbedaan tekanan hidrostatik di atas larutan dan permeat, π 3 adalah tekanan osmotik larutan yang terpisah pada permukaan membran, π 2 adalah tekanan osmotik permeat, yaitu. air (dengan beberapa campuran zat terlarut) melewati membran.

Nilai p biasanya disebut tekanan kerja.

Untuk menghitung gaya penggerak, Anda harus bisa menentukan tekanan osmotik.

Ekspresi analitis pertama untuk menghitung tekanan osmotik dikemukakan oleh Van't Hoff:

, Pa (2)

Di sini c adalah konsentrasi zat terlarut, kmol/m 3 larutan (secara numerik sama dengan konsentrasi dalam dimensi mol/liter larutan), R adalah konstanta gas universal (R = 8314 J/kmol K), T adalah konstanta gas universal (R = 8314 J/kmol K), T adalah suhu absolut, K.

Van't Hoff memperoleh persamaan ini dengan mempelajari tekanan osmotik larutan gula. Belakangan diketahui bahwa dalam bentuk ini persamaan tersebut dapat diterapkan pada sejumlah zat terlarut yang tidak terdisosiasi.

Elektrolit diketahui terdisosiasi sampai tingkat tertentu, dan persamaan berikut saat ini digunakan untuk menghitung tekanan osmotiknya.

Untuk elektrolit lemah:

, Pa (3)

,

α adalah derajat disosiasi zat terlarut, ν adalah jumlah ion yang terbentuk selama disosiasi satu molekul.

π = νФ crt, Pa (4)

dimana F adalah koefisien osmotik praktis.

Dalam larutan encer, F sangat mendekati satu dan tekanan osmotik sebanding dengan konsentrasi. Dengan meningkatnya konsentrasi, F dapat berubah secara sewenang-wenang (meningkat, menurun, melewati titik ekstrem) dan menjadi lebih besar atau lebih kecil dari satu.

Meskipun tekanan operasinya relatif tinggi, osmosis balik ternyata lebih menguntungkan secara energi dibandingkan kebanyakan proses perpindahan massa lainnya dan bahkan penguapan multi-efek.

Usaha yang diperlukan untuk mendorong air melalui membran, A, dapat dinyatakan sebagai hasil kali tekanan kerja dan volume air yang melewati membran V. Inilah usaha yang dilakukan untuk memaksa 1 m 3 air dengan kecepatan relatif tekanan kerja tinggi 5 MPa:

(J)

Konsumsi energi yang relatif rendah dalam osmosis balik dijelaskan oleh fakta bahwa pemisahan dilakukan tanpa transformasi fasa dan hampir selalu pada suhu sekitar. Keadaan terakhir, selain menghemat energi untuk memanaskan larutan, memberikan keuntungan penting lainnya - kemungkinan memisahkan larutan yang tidak tahan panas.

Perlu juga dicatat bahwa instalasi osmosis balik memiliki desain sederhana, yang hanya mencakup dua elemen utama - peralatan membran dan pompa. Instalasi reverse osmosis paling sederhana terlihat seperti ini:

Larutan awal dipompa ke saluran tekanan peralatan membran, di mana larutan dibagi menjadi dua aliran - aliran yang telah melewati membran (meresap, atau filtrat) dan aliran yang ditahan oleh membran (retant, atau konsentrat). Tekanan operasi yang diperlukan dalam sistem dipertahankan menggunakan katup pada saluran konsentrat dan dikontrol oleh pengukur tekanan.

42. Osmosis dan tekanan osmotik.

Osmosa- lewatnya suatu zat secara spontan (biasanya pelarut) melalui membran semipermeabel yang memisahkan larutan dari pelarut murni, atau dari larutan dengan konsentrasi lebih rendah.

Inti dari proses:

Osmosis disebabkan oleh keinginan sistem untuk mencapai keseimbangan termodinamika dan pemerataan konsentrasi larutan pada kedua sisi membran melalui difusi satu arah molekul pelarut.

Kasus khusus osmosis yang penting adalah osmosis melalui membran semipermeabel. Membran semipermeabel adalah membran yang mempunyai permeabilitas cukup tinggi tidak untuk semua zat, tetapi hanya untuk beberapa zat, khususnya terhadap pelarut. (Mobilitas zat terlarut dalam membran cenderung nol.) Jika membran seperti itu memisahkan larutan dan pelarut murni, maka konsentrasi pelarut dalam larutan menjadi lebih rendah, karena beberapa molekulnya digantikan oleh molekul zat terlarut (lihat Gambar 1). Akibatnya, peralihan partikel pelarut dari kompartemen yang berisi pelarut murni ke dalam larutan akan lebih sering terjadi dibandingkan dengan arah sebaliknya. Dengan demikian, volume larutan akan bertambah (dan konsentrasinya akan berkurang), sedangkan volume pelarut akan berkurang.

Osmosis yang diarahkan ke dalam cairan dengan volume terbatas disebut endosmosis, dan ke luar - eksosmosis. Pengangkutan pelarut melintasi membran didorong oleh tekanan osmotik. Ini sama dengan kelebihan tekanan eksternal yang harus diterapkan dari larutan untuk menghentikan proses, yaitu untuk menciptakan kondisi keseimbangan osmotik. Kelebihan tekanan melebihi tekanan osmotik dapat menyebabkan pembalikan osmosis - difusi terbalik pelarut.

Dalam kasus di mana membran permeabel tidak hanya terhadap pelarut, tetapi juga terhadap beberapa zat terlarut, perpindahan zat terlarut dari larutan ke pelarut memungkinkan dilakukannya dialisis, yang digunakan sebagai metode untuk memurnikan polimer dan sistem koloid dari pengotor bermolekul rendah. seperti elektrolit.

Tekanan osmotik π adalah tekanan internal zat terlarut, yang secara numerik sama dengan tekanan eksternal yang harus diterapkan untuk menghentikan osmosis; itu tergantung pada suhu dan konsentrasi.

Van't Hoff menyamakan ketergantungan ini dengan perilaku gas ideal:

Karena volume satu mol zat gas pada kondisi normal adalah 22,4 liter, maka tekanan osmotik larutan yang mengandung 1 mol zat adalah 22,4 atm.

Pengukuran tekanan osmotik suatu larutan digunakan untuk menentukan berat molekul larutan yang bahkan encer, sehingga memungkinkan untuk memperkirakan berat molekul senyawa dengan berat molekul tinggi yang dapat larut, khususnya biopolimer. Mengganti C(B) dalam rumus Van't Hoff dengan relasi (m(B) ∙ 1000 / μ(B) ∙ V), kita memperoleh persamaan yang memungkinkan kita menghitung massa molekul zat terlarut:

!!! Menarik!!!

Osmometer – alat untuk mengukur tekanan osmotik atau konsentrasi zat aktif osmotik; digunakan dalam penelitian biofisik dan biokimia.

43. Pervoporasi: informasi umum tentang proses, diagram proses, transpor dalam membran, karakteristik.

Porasi pertama- proses perpindahan zat melalui bahan polimer tidak berpori (membran). Tidak berpori adalah membran selektif yang tidak memiliki pori-pori (yaitu, rongga konstan waktu antara struktur supramolekul polimer) untuk mengisinya dengan aliran zat penembus.

Integritas eksternal polimer membran pervaporasi bersifat imajiner. Faktanya, ia ditembus oleh sejumlah besar permukaan diskontinuitas, yang, jika tidak ada pengaruh eksternal sebagai akibat dari fluktuasi termal, secara spontan terbentuk, tumbuh, menghilang dan bergerak, runtuh di satu tempat dan muncul di tempat lain. Permukaan pecah tersebut membentuk sekumpulan rongga mikro (“lubang”) - ruang antarmolekul yang tidak memiliki bentuk dan ukuran tertentu. Menurut Teori Frenkel – Eyring, proses difusi pada membran polimer adalah pergerakan molekul sorbat dari satu keadaan setimbang ke keadaan setimbang lainnya.

Proses perpindahan zat dalam membran pervaporasi secara kualitatif dapat direpresentasikan sebagai pergerakan molekul dalam massa rantai polimer dan “lubang” yang tidak teratur dan dianggap sebagai suatu urutan: penyerapan suatu zat oleh permukaan membran, dianggap sebagai proses total yang disebabkan oleh oleh beberapa jenis interaksi, yang masing-masing dapat menentukan berbagai tahap penyerapan tergantung pada sifat kimia komponen dan kondisi percobaan; difusi suatu zat melalui membran, dianggap sebagai proses tidak aktif, di mana munculnya “lubang” di dekat molekul yang berdifusi tidak terkait dengan biaya energi, atau sebagai proses teraktivasi, yang disebabkan oleh peningkatan acak dalam energi kinetik dari molekul yang berdifusi; desorpsi zat pada sisi berlawanan membran.

Skema pemisahan pervaporasi campuran cair:

Diagram proses pervaporasi ditunjukkan pada gambar. Sistem pemisahan awal dikontakkan dengan membran tidak berpori. Karena sifat pemisahan membran, berbagai komponen sistem akan diserap dengan kecepatan berbeda oleh permukaan membran, berdifusi di dalamnya dan terdesorpsi pada sisi yang berlawanan. Akibatnya aliran yang melewati membran diperkaya dengan komponen-komponen sistem yang terpisah. Dimungkinkan untuk memilih membran sedemikian rupa sehingga praktis tidak ada komponen individu dari campuran dalam aliran yang meninggalkan peralatan membran.

Dalam proses yang kompleks - pervaporasi - terjadi perpindahan panas dan massa. Membran bertindak sebagai penghalang antara dua fase - cair dan uap, dan diyakini bahwa transisi fase terjadi sepanjang keseluruhan dari pintu masuk ke membran hingga pembentukan permeat. Artinya panas harus disuplai, setidaknya cukup untuk penguapan. Karena koeksistensi cairan dan uap, pervaporasi sering disebut sebagai proses distilasi ekstraktif di mana membran bertindak sebagai komponen ketiga. Pada saat yang sama, prinsip pemisahan dengan distilasi didasarkan pada kesetimbangan uap-cair, sedangkan pemisahan dengan pervaporasi didasarkan pada perbedaan kelarutan dan koefisien difusi. Kesetimbangan uap-cair secara langsung mempengaruhi gaya penggerak proses, dan sebagai akibatnya, karakteristik pemisahan.

Jenis pervaporasi:

1) pervaporasi hidrofilik
2) pervaporasi organofilik (dibagi menjadi hidrofobik dan organoselektif)

Pervaporasi hidrofilik
digunakan untuk memecahkan masalah seperti dehidrasi pelarut organik (misalnya: isopropil alkohol, piridin, asam asetat) dan pemisahan air dari berbagai campuran air-organik, termasuk azeotropik (misalnya: dari campuran dengan etanol).
Pervaporasi hidrofobik digunakan untuk pemurnian berbagai air limbah, penghilangan komponen organik yang sangat mudah menguap dari air tanah dan air minum, regenerasi komponen organik dalam industri makanan, dan pemisahan produk fermentasi dalam bioteknologi.
Pervaporasi organoselektif
menjanjikan untuk memisahkan campuran komponen organik.
Menurut tujuan pemisahan ini, pervaporasi hidrofilik dan organoselektif dapat menjadi alternatif untuk proses seperti distilasi, rektifikasi, rektifikasi azeotropik dan ekstraktif, ekstraksi dan adsorpsi.
Untuk menjaga kekuatan pendorong proses pervaporasi pada tingkat yang tinggi, perlu disediakan kondisi yang menguntungkan untuk menghilangkan permeat dari permukaan membran yang menghadap drainase dan untuk mencegah kondensasi uapnya pada permukaan ini. Ada beberapa cara untuk mempertahankan gaya penggerak untuk memastikan pemisahan dalam kondisi tunak, dan proses pervaporasi biasanya dilakukan dengan tiga cara berbeda:
(A) pervaporasi vakum;
(B) termopervaporasi;
(B) pervaporasi dengan gas pembawa (ke dalam aliran gas pembawa)

Pada pervaporasi vakum kekuatan pendorong dipertahankan dengan evakuasi ruang submembran. Dalam hal ini, tekanan sisa dalam drainase harus jauh lebih rendah daripada tekanan uap jenuh komponen pada suhu pemisahan agar tetap dalam keadaan uap. Penggunaan pemompaan dimaksudkan hanya untuk mengkompensasi kemungkinan kebocoran udara ke dalam sistem. Kehadiran gas yang tidak dapat terkondensasi (misalnya udara) di saluran drainase secara signifikan mempengaruhi kinerja pemisahan pervaporasi. Kehadiran udara secara tajam mengurangi intensitas kondensasi uap permeat, karena dalam hal ini laju kondensasi ditentukan oleh laju difusi uap ke permukaan kondensasi melalui lapisan udara yang terbentuk pada permukaan tersebut. Karena kemudahan penerapannya dan kebutuhan peralatan yang minimal, pervaporasi vakum biasanya digunakan di industri.

Skema proses pervaporasi vakum:

Kapan pervaporasi termal perbedaan tekanan parsial dipertahankan dengan menciptakan gradien suhu melintasi membran (dalam hal ini, suhu campuran yang dipisahkan secara signifikan melebihi suhu permeat). Dalam beberapa sistem, perangkat untuk memanaskan campuran yang akan dipisahkan dan mendinginkan permeat terletak sejajar dengan membran, dan dengan demikian pemanasan terus menerus dari campuran yang akan dipisahkan dan kondensasi uap permeat terjadi pada permukaan dingin yang terletak agak jauh dari membran. .

Skema proses pervaporasi termal:

Pada pervaporasi dengan gas pembawa perbedaan tekanan parsial dipertahankan dengan menghilangkan permeat dari permukaan membran yang menghadap saluran pembuangan menggunakan aliran gas pembawa inert. Karena gas ini dapat dipanaskan, panas dapat disalurkan untuk menguapkan permeat. Metode penerapan pervaporasi ini memerlukan peralatan dalam jumlah besar, dan oleh karena itu masih digunakan secara terbatas bahkan dalam penelitian laboratorium.
Dengan penerapan pervaporasi industri dengan gas pembawa, dimungkinkan untuk mengatur siklus sirkulasi tertutup melalui gas, namun, dalam hal ini, masalah dengan memilih desain kondensor yang cukup efektif di mana kondensasi uap meresap dalam kelebihan gas pembawa seharusnya terjadi menjadi signifikan. Cairan juga dapat digunakan sebagai pembawa yang menghilangkan permeat dari permukaan membran, dan prosesnya disebut distilasi osmotik; namun, selama penerapannya, kehilangan panas tinggi karena pertukaran panas yang intens antara cairan yang dipisahkan dan aliran pembawa cairan. , dan ada juga kebutuhan untuk pemisahan permeat selanjutnya menggunakan berbagai metode dari cairan ini.

Skema proses pervaporasi dengan gas pembawa:

Namun, jika selektivitas membran tinggi, maka rangkaian tanpa kapasitor lebih menguntungkan (Gbr. 2.4). Dalam hal ini, aliran permeat dibuang ke atmosfer. Skema ini hanya cocok jika permeat tidak beracun.

Alternatif pervaporasi dengan gas pembawa adalah pervaporasi dengan uap pembawa (air atau cairan yang tidak dapat bercampur dengan air dapat bertindak sebagai uap pembawa):

2.5. Skema pervaporasi dengan uap pembawa:
1 – pemanas; 2 – peralatan membran; 3 – kapasitor; 4 – pemisah (pemukim);
5 – pemanas-boiler.

Karakteristik utama dari proses:

Ciri-ciri utama pervaporasi adalah:
1) permeabilitas
2) selektivitas

Permeabilitasdisebut sifat membran yang memungkinkan suatu zat melewatinya. Untuk mengevaluasi proses ini, konsep aliran dan konstanta permeabilitas diperkenalkan.
Aliran zat melalui membran adalah massa suatu zat yang berpindah selama pervaporasi per satuan waktu melalui permukaan membran dengan luas satuan tertentu, berorientasi tegak lurus terhadap arah aliran.

Selektivitas– ini adalah sifat membran yang memiliki permeabilitas berbeda untuk komponen campuran yang dipisahkan. Selektivitas diperkirakan secara kuantitatif dengan faktor dan koefisien pemisahan, yang mencirikan perubahan rasio komponen campuran sebagai akibat dari pervaporasi.

44. Pemisahan gas: informasi umum tentang proses, diagram proses, transpor dalam membran, karakteristik.

Pemisahan campuran gas secara membran didasarkan pada penggunaan membran permeabel selektif. Sel terkecil dari alat perpindahan massa membran adalah elemen membran. Biasanya membran merupakan partisi kaku yang membagi elemen membran menjadi dua zona kerja. Di zona ini, saluran tekanan dan drainase, tekanan dan komposisi campuran yang berbeda dipertahankan. Dari saluran tekanan, semua komponen campuran menembus membran permeabel selektif, tetapi dengan kecepatan berbeda.

Skema proses pemisahan gas:

Sebagai hasil dari fakta bahwa komponen yang berbeda menembus membran dengan kecepatan yang berbeda, campuran yang memasuki saluran tekanan diperkaya dengan komponen yang sulit ditembus dan dikeluarkan darinya. Campuran yang diperkaya dengan komponen yang menembus membran dengan kecepatan lebih tinggi dikeluarkan dari saluran drainase. Membran untuk pemisahan gas dapat memiliki struktur yang homogen, namun membran asimetris dan komposit lebih sering digunakan. Membran tersebut memiliki lapisan selektif tipis dan substrat berpori, dan resistensi utama terhadap perpindahan massa terkonsentrasi pada lapisan selektif membran.

Biasanya diasumsikan bahwa kerapatan fluks komponen campuran ke-i yang melalui membran bergantung secara linier pada perbedaan tekanan parsial komponen ini di atas dan di bawah membran:

Di sini dan adalah tekanan parsial komponen di dekat permukaan membran masing-masing dalam saluran tekanan dan drainase; d – ketebalan lapisan membran selektif; L i adalah koefisien permeabilitas, yang secara numerik sama dengan kerapatan fluks komponen pada gradien tekanan parsial yang sama dengan satu. Diasumsikan bahwa resistensi terhadap perpindahan massa pada substrat berpori dapat diabaikan.

Kemampuan pemisahan suatu membran biasanya ditandai dengan menggunakan faktor pemisahan membran:

Perbandingan permeabilitas terhadap gas murni disebut faktor pemisahan ideal.

Semua membran dibagi menjadi dua kelompok:
1) dengan matriks berpori
2) matriks kontinu.

Sistem membran dengan membran berpori dapat difusi gas dan difusi-sorpsi, dengan membran tidak berpori – penyerapan-difusi dan reaksi-difusi.
Sistem tipe pertama dicirikan oleh fakta bahwa interaksi molekul gas dengan membran hanya terdiri dari tumbukan molekul dengan permukaan pori-pori. Tidak ada adsorpsi gas yang terlihat pada permukaan pori-pori, apalagi kondensasi kapiler. Pengaruh sifat matriks membran terhadap perpindahan gas yang melaluinya hanya ditentukan oleh struktur pori membran.
Sistem tipe kedua dicirikan oleh pengaruh signifikan fenomena permukaan, terutama adsorpsi, terhadap transfer gas melalui membran.

Penetrasi gas melalui membran polimer sorpsi-difusi tidak berpori merupakan proses kompleks yang dapat dibagi menjadi beberapa tahap:

1) adsorpsi gas pada permukaan membran
2) pembubaran gas dalam polimer;
3) difusi gas melalui membran;
4) pelepasan gas dari larutan pada sisi berlawanan membran;
5) desorpsi gas dari permukaan ini.

Tahap pertama dan kedua, serta tahap keempat dan kelima, tidak selalu dapat dibedakan dengan jelas. Pada membran difusi reaksi tidak berpori, reaksi kimia terjadi antara komponen campuran gas yang dipisahkan dan bahan membran. Akibatnya, terbentuk zat baru yang ikut serta dalam transfer komponen target.

Membran berpori ada yang anorganik dan polimer. Matriks membran berpori yang digunakan untuk pemisahan gas membran memiliki jari-jari pori rata-rata berkisar antara ~1,5 nm hingga 200 nm. Proses perpindahan komponen gas pada membran tersebut dipengaruhi oleh karakteristik struktural media berpori. Ini termasuk porositas.

Porositasadalah fraksi volume pori-pori, total permukaan semua pori-pori dalam satuan volume benda berpori, diameter pori rata-rata. Distribusi ukuran pori-pori dan derajat saluran yang berliku-liku juga sangat penting. Jika membran memiliki pori-pori besar, maka pemisahan terjadi terutama karena perbedaan berat molekul komponen yang dipisahkan. Koefisien pemisahan α, didefinisikan sebagai perbandingan aliran dua komponen J 1 dan J 2, merupakan fungsi pangkat dari perbandingan massa molekulnya M 1 dan M 2

Mekanisme ini terwujud jika jalur bebas molekul gas jauh lebih besar daripada diameter pori. Pada membran dengan ukuran pori lebih kecil, mekanisme pemisahan lain juga berperan, termasuk interaksi komponen dengan dinding pori pada membran (efek saringan, adsorpsi) yang memegang peranan penting.

Satu-satunya mekanisme transpor melintasi membran tidak berpori adalah difusi zat terlarut dalam membran. Molekul gas yang jatuh pada permukaan membran diserap oleh permukaan ini dan larut.

45. Dialisis: informasi umum tentang proses, diagram proses, transpor dalam membran, karakteristik.

Dialisisadalah proses membran dimana zat terlarut berbeda yang mempunyai berat molekul berbeda dapat dipisahkan melalui difusi melalui membran semipermeabel.

Diagram skema proses dialisis:

Gambar tersebut menunjukkan diagram modul membran yang beroperasi dalam mode arus berlawanan.
Di satu sisi membran, larutan awal bergerak, dari mana beberapa komponen dihilangkan. Larutan yang memindahkan beberapa komponen larutan asli disebut dialisat. Kekuatan pendorong proses dialisis adalah gradien konsentrasi. Dengan adanya gradien konsentrasi, zat terlarut berdifusi dari larutan asli melalui membran ke dalam dialisat. Pemisahan zat terlarut dicapai karena fakta bahwa laju perpindahannya melalui membran berbeda.

Karena proses dialisis terjadi di bawah pengaruh gradien konsentrasi, untuk memperoleh aliran besar suatu zat melalui membran, maka ketebalan membran harus kecil, dan perbedaan konsentrasi komponen yang ditransfer melalui membran. membran di sisi membran yang berbeda, sebaliknya, harus berukuran besar.

Membran tidak berpori digunakan selama proses dialisis. Agar laju difusi suatu zat dalam suatu membran cukup tinggi, maka perlu digunakan membran yang dapat membengkak dengan kuat.
!!! Diketahui bahwa akibat pembengkakan membran, koefisien difusi zat dengan berat molekul rendah di dalam membran dapat meningkat beberapa kali lipat. Selektivitas pemisahan dicapai terutama karena perbedaan berat molekul komponen larutan.

Koefisien difusi suatu zat menurun dengan meningkatnya berat molekul. Oleh karena itu, proses dialisis dapat digunakan untuk memisahkan zat dari koloid dengan berat molekul rendah.

Aliran zat terlarut melalui membran selama dialisis dijelaskan dengan persamaan:

,

(dimana D adalah koefisien difusi; K adalah koefisien distribusi, yaitu perbandingan konsentrasi zat dalam membran dan dalam cairan; d adalah ketebalan membran; c 1 dan c 2 adalah konsentrasi zat di sisi berlawanan dari membran)
Pelarut akan berpindah ke sisi berlawanan, yang alirannya akan sebanding dengan perbedaan tekanan osmotik pada sisi berlawanan membran.

Dialisis digunakan terutama untuk memisahkan komponen dengan berat molekul berbeda. Biasanya, proses dialisis digunakan untuk larutan berair. Dalam hal ini, membran polimer hidrofilik digunakan. Bahan pembuatan membran tersebut adalah produk selulosa, polivinil alkohol, asam poliakrilat, polikarbonat, dll.

!!! Hanya ingin tahu!!!
Penerapan terpenting dari proses dialisis adalah hemodialisis. Dalam hal ini, membran digunakan untuk menghilangkan zat beracun bermolekul rendah dari darah orang yang menderita gagal ginjal: urea, kreatin, fosfat, dan asam urat.

Tiba-tiba!!!

Proses dialisis juga digunakan untuk menghilangkan alkohol dari bir.

Saat mempertimbangkan pilihan sistem penyaringan air untuk minum atau kebutuhan rumah tangga, seringkali pengguna bertanya-tanya apa itu reverse osmosis, karena... filter berdasarkan itu sangat populer.

Istilah ini mengacu pada proses di mana, di bawah pengaruh tekanan, pelarut (biasanya air) melewati membran permeabel sebagian dari larutan dengan konsentrasi lebih tinggi ke larutan dengan konsentrasi lebih rendah. Teknologi ini bukanlah penemuan manusia; teknologi ini ada pada organisme hidup, memastikan pertukaran berbagai zat antar sel. Orang-orang menggunakan osmosis balik untuk desalinasi atau pemurnian air.

Tekanan yang dibutuhkan dapat sangat bervariasi tergantung pada karakteristik fluida sumber. Jadi, untuk desalinasi air laut asin, diperlukan sekitar 70-80 atmosfer, untuk memurnikan air tawar dari sumur dan sistem pasokan air terpusat dari kotoran dan kontaminan - 3-4 atmosfer. Meningkatkan tekanan hanya meningkatkan kualitas filtrasi.

Inti dari filtrasi osmosis balik

Metode ini memungkinkan pemurnian air jauh lebih efektif daripada metode tradisional, hanya berdasarkan pemisahan mekanis kontaminan besar dan adsorpsi sejumlah zat. Dengan osmosis terbalik, filtrasi terjadi pada tingkat yang jauh lebih halus - molekuler. Bahkan sistem seperti itu tidak dapat memberikan pemurnian 100%, tetapi kotoran asing melewati membran dalam filter dalam jumlah yang dapat diabaikan. Untuk sebagian besar senyawa/elemen anorganik, filtrasinya adalah 85% - 98%. Zat organik dengan berat molekul tinggi dihilangkan hampir seluruhnya. Gas utama yang terkandung dalam air - oksigen, hidrogen - hampir tidak mengubah konsentrasinya, yaitu. Rasa airnya tidak berubah.

Fakta berikut ini sangat penting: bakteri dan virus berukuran besar, yaitu. disaring, airnya didesinfeksi. Selain itu, filter sering kali dilengkapi dengan pemancar ultraviolet, yang sepenuhnya menghancurkan semua potensi patogen.

Air yang dihasilkan sangat bersih dan dapat digunakan untuk minum dan memasak meski tanpa perlu direbus lagi. Kandungan garam yang minimum menyebabkan hampir tidak adanya kerak pada ketel, mesin pencuci piring, dan mesin cuci. Sifat-sifat air yang disaring mendekati air yang meleleh. Bukan disiapkan di rumah, diperoleh dari mencairnya salju yang turun, tetapi dari gletser kuno yang membeku ketika ekologi planet ini jauh lebih baik.

Efisiensi filtrasi osmotik

Tentu saja, sistem reverse osmosis tidak dapat bekerja dengan baik di semua kondisi. Kualitas filtrasi tergantung pada:

• Tekanan;
• rezim suhu;
• Keasaman lingkungan;
• Bahan membran;
• Komposisi kimia air yang disaring.

Ukuran membran sel sedemikian rupa sehingga molekul air dan segala sesuatu yang berdiameter lebih kecil dapat dengan bebas melewatinya. Elemen yang lebih besar akan tertunda. Dan untuk mencegahnya menumpuk di dekat permukaan filter, sehingga memperlambat proses pembersihan, filter menyediakan aliran kecil air tambahan yang membuangnya ke saluran pembuangan.

Namun membran seperti itu sangat sensitif terhadap kontaminan berukuran besar. Oleh karena itu, untuk melindunginya dari keausan yang cepat, diperlukan filter atau seluruh sistem filter pra-pembersihan, yang memisahkan elemen seperti karat, pasir, potongan bahan organik, dll., dan menyerap beberapa kotoran seperti klorin. Jika tidak, kualitas filtrasi akan menurun, kecepatannya akan melambat, dan yang paling buruk, filter akan gagal total.

Apakah air yang disaring itu ideal?

Dengan segala kelebihannya, sistem seperti itu juga memiliki kelemahan. Pemurnian air tingkat tinggi berarti demineralisasi hampir sempurna. Minum air seperti itu menyebabkan keluarnya banyak zat penting dari tubuh (misalnya kalsium, magnesium), yang berdampak buruk pada kesehatan - terutama kondisi tulang.

Masalah terpecahkan:

• pemasangan mineralizer untuk air yang akan digunakan untuk minum (dan bukan untuk memasak, mencuci piring, mencuci pakaian), hanya menambahkan unsur-unsur yang diperlukan seseorang;
• tambahan asupan vitamin dan mineral kompleks;
• tidak hanya minum air putih, tetapi juga minuman lainnya.

Struktur membran filter

Membran pada dasarnya adalah saringan yang sangat halus, ukuran mata jaringnya sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Untuk kekuatan dan stabilitas yang lebih baik, membran dapat dilekatkan pada jaring plastik, yang juga melindunginya dari serpihan besar yang telah melalui semua tahap pembersihan sebelumnya.

Membran terbuat dari bahan polimer komposit. Kapasitasnya tidak cukup tinggi untuk memenuhi kebutuhan konsumen di wilayah kecil. Oleh karena itu, produsen filter berupaya memaksimalkan area ini dengan menggulungnya menjadi gulungan.

Ciri-ciri utama membran:

• Produktivitas (yaitu berapa banyak air yang dimurnikan per satuan waktu);
• Derajat filtrasi (berapa persentase air masuk yang dimurnikan). Air yang tidak diolah dapat dibuang begitu saja ke saluran pembuangan, atau dapat digunakan untuk menyiram tanaman, menyiram, dan pekerjaan rumah tangga lainnya di mana kemurnian cairan yang ideal tidak terlalu penting.

Pilihan penyaring

Saat memilih sistem reverse osmosis, Anda harus memperhatikan tidak hanya kualitas dan kinerjanya, tetapi juga tekanan cairan masuk yang dibutuhkan. Mungkin tekanan air keran tidak cukup, maka lebih baik memilih filter lain yang beroperasi pada tekanan lebih rendah atau memiliki pompa internal, atau memasang pompa secara terpisah.

Filter reverse osmosis yang digunakan di rumah dapat memurnikan beberapa ratus liter air per hari, yang lebih dari cukup untuk kebutuhan rata-rata keluarga. Untuk perusahaan industri, instalasi yang jauh lebih kuat digunakan, menyaring volume yang ratusan kali lebih besar.

Menyimpulkan

Secara umum, reverse osmosis, meskipun sederhana, memberikan pemurnian dan desinfeksi air tingkat tinggi. Oleh karena itu, filter yang menggunakan teknologi ini sepenuhnya membenarkan biaya pembelian, pemeliharaan, dan perbaikannya.