אוסמוזה

התפלה

אוסמוזה הפוכה

אוסמוזה הפוכה ("פעפוע הפוך" בעברית) הוא תהליך בו מופרדים מתמיסה חומרים המומסים בנוזל באמצאות ממבראנה . השימוש הנפוץ ביותר באוסמוזה הפוכה הוא לצרכי טיהור מים, הן במערכות טיהור מים ביתיות והן במערכות אוסמוזה הפוכה תעשייתיות לשימוש במפעלים ועסקים.

עקרון הפעולה

כאשר מוצבות זו לצד זו תמיסות בעלות ריכוז מומסים שונה, וביניהן מפרידה ממבראנה (קרום) חדירה למחצה (הנוזל יכול לעבור דרכה אך החומר המומס בו לא), נוצרת תנועה טבעית של נוזל מן התמיסה המרוכזת לזו הדלילה, תהליך זה נקרא אוסמוזה (בעברית, כאמור, פעפוע) והוא נמשך עד שמשתווה ריכוז המומסים בתמיסות שמשני עברי הממבראנה.

באוסמוזה הפוכה, כפי שמעיד על כך שמה, עובר נוזל דווקא מן התמיסה בעלת ריכוז המומסים הגבוה אל זו בעלת ריכוז מומסים נמוך. כשמדובר בטיהור מים משמשת אוסמוזה הפוכה בעיקר לסילוק מגוון מלחים, מתכות כבדות ומזהמים אחרים תוך שהם נותרים מן העבר האחד של הממבראנה ורק מים מטוהרים ממשיכים לזרום בקו האספקה.

הלחץ הנוצר באופן טבעי כתוצאה מהשאיפה להשוואת ריכוזי מומסים ופועל להעביר נוזל מן התמיסה הדלילה אל המרוכזת מכונה "הלחץ האוסמוטי". על מנת להפוך את הנטייה הטבעית של נוזל לחדור דרך ממבראנה חדירה למחצה ולעבור מן התמיסה הדלילה אל זו המרוכזת יש להפעיל לחץ על התמיסה המרוכזת. על הלחץ המופעל להיות גבוה מן הלחץ האוסמוטי.
כשמדובר במערכת אוסמוזה הפוכה המשמשת לטיהור מים הלחץ המופעל על המים שיש לטהר עשוי לנוע בין 2 אטמוספרות (במערכות טיהור מים ביתיות) ל10 אט' ואף יותר במערכות טיהור מים תעשייתיות הנדרשות לטהר כמויות גדולות של מים (למשל בבתי חולים, מפעלים ומלונות). בספינות משמשת אוסמוזה הפוכה לייצור מים מתוקים ממי ים.

אוסמוזה הפוכה בטיהור מים תעשייתי ומוסדי

ידוע כי המים המסופקים לבתים ומוסדות בישראל (כמו גם במדינות רבות אחרות) עשויים להכיל חומרים הפוגעים בתהליכי תעשייה ברמות משתנות. אמנם, רשויות המדינה (רשות המים, חברת מקורות, המשרד לאיכות הסביבה, הרשויות המקומיות ועוד) מנטרות את איכות המים ופועלות להבטיח כי יעמדו בסטנדרטים שנקבעו אולם רבים אינם מסתפקים באיכות המים שמספקת המדינה ובוחרים להתקין מערכות טיהור מים והשבחה .
ישנם מוסדות בהם טיהור והשבחת המים הוא הכרחי ממש, כך למשל במפעלים או בתי חולים בהם מכונות או תהליכים הצורכים כמויות מים גדולות, שימוש במים בהם ריכוז מלחים גבוה עשוי לגרום לבלאי מואץ ואף לכשל של תהליכי ייצור.
מים המיועדים לשמש בדוודים לצורך יצירת לחץ קיטור הם מן המקרים המובהקים בהם משתמשים במערכת טיהור מים בה אוסמוזה הפוכה מהווה אחד משלבי הטיהור לצורך השגת מים נטולי מלחים.
רכיב חשוב במערכות טיהור מים לצרכים תעשייתיים היא משאבת מינון השולטת בספיקה (קצב זרימת המים במערכת).

שלב אחד מבין כמה האופייניים למערכות טיהור מים

כאמור במערכות טיהור מים רבות (אם כי לא בכולן) נעשה שימוש באוסמוזה הפוכה. חשוב לדעת כי כל מערכת טיהור מים מכילה מספר שלבים ושלב האוסמוזה ההפוכה הוא רק אחד מהם.
במערכות טיהור מים הכוללות שלב של סילוק חומרים מומסים מן המים באמצעות אוסמוזה הפוכה היא תהיה בדרך כלל השלב האחרון בהליך הטיהור אלא במקרים בהם מבוצעת גם העשרת המים המטוהרים במינרלים.

השלבים הקודמים לשלב האוסמוזה ההפוכה כוללים על פי רוב:

שלב של סינון מכאני, המים מוזרמים דרך מסנן מיקרוני החוסם מעבר של חלקיקים מעל גודל מסוים המרחפים במים).
טיהור באמצעות מסנן פחם פעיל, הפחם הפעיל סופח אליו תרכובות אורגניות וכלור.
מסנן פחם דחוס, מסלק מתכות כבדות ורעלים.
קרינה אולטרה סגולה, הורגת חיידקים ובקטריות.

שלבים נוספים הקיימים בחלק ממערכות טיהור המים, ובמיוחד ככל שמדובר בסינון מים לתעשייה, הם כאלה המיועדים לסלק סידן וחומרים אחרים התורמים להיווצרות אבנית זה הוא תהליך ריכוך מים המבוצע ע"י מרכך מים.
מים בהם תכולה גבוהה של חומרים היוצרים אבנית מכונים "מים קשים". לאור זאת, סילוק חומרים כאלה נקרא "ריכוך מים". כיום ניתן למצוא מרכך מים גם במערכות טיהור מים ביתיות (לאור מודעות גוברת לנזקי האבנית ומוצרים שונים שפותחו ומאפשרים מניעת היווצרותה).

מערכות טיהור מים דורשות תחזוקה שוטפת, כך למשל יש להחליף מסננים מכאניים ומסנני פחם וכך גם יש להחליף/לטפל בממבראנה המשמשת בהליך האוסמוזה ההפוכה. כדי להאריך חיי ממבראנה זו מקובל להוסיף למים (לפני הגיעם אל שלב האוסמוזה ההפוכה) חומר המכונה אנטיסקלנת אשר תפקידו מניעת הצטברות אבנית על הממבראנה עצמה.