אוסמוזה היא תופעה שבה מים טהורים זורמים מתמיסה מדוללת דרך קרום חדיר למחצה לתמיסה בריכוז גבוה יותר. חדיר למחצה פירושו שהקרום מאפשר למולקולות קטנות ויונים לעבור דרכו אך משמש כמחסום למולקולות גדולות יותר או חומרים מומסים. אוסמוזה הפוכה היא תהליך של אוסמוזה הפוכה. לתמיסה פחות מרוכזת תהיה נטייה טבעית לנדוד לתמיסה בריכוז גבוה יותר.

כיצד פועלת מערכת אוסמוזה הפוכה?

אוסמוזה הפוכה היא תהליך המסיר מזהמים זרים, חומרים מוצקים, מולקולות גדולות ומינרלים ממים באמצעות לחץ כדי לדחוף אותם דרך ממברנות ייעודיות. זוהי מערכת טיהור מים המשמשת לשיפור מים לשתייה, בישול ושימושים חשובים אחרים.

אם אין לחץ מים, מים נקיים (מים בריכוז נמוך) שעברו מטוהרים באוסמוזה יעברו למים בריכוז גבוה. המים נדחפים דרך הממברנה החדירה למחצה. למסנן ממברנה זה יש נקבוביות רבות, זעירות כמו 0.0001 מיקרון, שיכולות לסנן כ-99% מהמזהמים כגון חיידקים (כ-1 מיקרון), עשן טבק (0.07 מיקרון), וירוסים (0.02-0.04 מיקרון) וכו'. ורק מולקולות מים טהורות עוברות דרכו.

טיהור מים באוסמוזה הפוכה אולי מסנן את כל המינרלים השימושיים שגופנו זקוק להם, אך זוהי טכנולוגיה יעילה ומוכחת לייצור מים נקיים וטהורים, המתאימים לשתייה. מערכת אוסמוזה הפוכה אמורה לספק שנים רבות של מים בטוהר גבוה, כך שתוכלו לשתות אותם ללא דאגות.

מדוע פילטר ממברנה יעיל לטיהור מים?

באופן כללי, מטהרי המים שפותחו עד כה מסווגים במידה רבה לשיטת סינון ללא ממברנה ושיטת טיהור מים באמצעות אוסמוזה הפוכה באמצעות ממברנה.

סינון ללא ממברנה מתבצע בעיקר באמצעות מסנן פחמן, המסנן רק את הטעם הרע, הריח, הכלור וחומרים אורגניים מסוימים במי ברז. רוב החלקיקים, כגון חומרים אנאורגניים, מתכות כבדות, כימיקלים אורגניים וחומרים מסרטנים, אינם ניתנים להסרה ומעבר דרכם. מצד שני, שיטת טיהור מים באוסמוזה הפוכה באמצעות ממברנה היא שיטת טיהור המים המועדפת בעולם, המשתמשת בממברנה חדירה למחצה למים, המיוצרת בטכנולוגיית הנדסת פולימרים מתקדמת. זוהי שיטת טיהור מים שעוברת דרך, מפרידה ומסירה מינרלים אנאורגניים שונים, מתכות כבדות, חיידקים, וירוסים וחומרים רדיואקטיביים הכלולים במי ברז ליצירת מים טהורים.

התוצאה היא שהמומס נשמר בצד הלחץ של הממברנה והממס הטהור מורשה לעבור לצד השני. כדי להיות "סלקטיבי", ממברנה זו לא צריכה לאפשר למולקולות גדולות או יונים לעבור דרך הנקבוביות (החורים), אלא צריכה לאפשר לרכיבים קטנים יותר של התמיסה (כגון מולקולות ממס, כלומר מים, H2O) לעבור בחופשיות.

זה נכון במיוחד כאן בקליפורניה, שם מי הברז קשים מאוד. אז למה לא ליהנות ממים נקיים ובטוחים יותר עם מערכת אוסמוזה הפוכה?

מסנן ממברנה R/O

בתחילת שנות ה-50, ד"ר סידני לוב מאוניברסיטת UCLA הפך את האוסמוזה ההפוכה (RO) למעשית על ידי פיתוח, יחד עם סריניוואסה סורירג'אן, ממברנות אניזוטרופיות חצי חדירות. ממברנות אוסמוזה מלאכותיות הן ממברנות חצי חדירות שתוכננו במיוחד עם נקבוביות של 0.0001 מיקרון, מיליונית מעובי השיער. ממברנה זו היא מסנן מיוחד המיוצר בטכנולוגיית הנדסת פולימרים שאינו יכול לעבור דרכו מזהמים כימיים כמו גם חיידקים ווירוסים.

כאשר מפעילים לחץ על מים מזוהמים כדי שיעברו דרך הממברנה המיוחדת הזו, כימיקלים בעלי משקל מולקולרי גבוה, כגון מי גיר מומסים במים, וכימיקלים בעלי משקל מולקולרי גבוה כגון גיר, מומסים במים, עוברים דרך הממברנה החדירה למחצה, כאשר רק מים טהורים בעלי משקל מולקולרי קטן, חמצן מומס ועקבות של מינרלים אורגניים מופיעים. הם נועדו להיפלט מהממברנה על ידי לחץ של מים חדשים שלא עוברים דרך הממברנה החדירה למחצה וממשיכים לזרום פנימה.

התוצאה היא שהמומס נשמר בצד הלחץ של הממברנה והממס הטהור מורשה לעבור לצד השני. כדי להיות "סלקטיבי", ממברנה זו לא צריכה לאפשר למולקולות גדולות או יונים לעבור דרך הנקבוביות (החורים), אלא צריכה לאפשר לרכיבים קטנים יותר של התמיסה (כגון מולקולות ממס, כלומר מים, H2O) לעבור בחופשיות.

ממברנות, אשר שוגרו למטרות רפואיות, פותחו ללוחמה צבאית או כדי לספק לחיילים מי שתייה נקיים ולא מזוהמים, ולטהר עוד יותר את השתן של האסטרונאוטים שנאסף כאשר מתרחשים אירועים בלתי צפויים במהלך חקר החלל. הן משמשות בתעופה וחלל למי שתייה, ולאחרונה, חברות משקאות גדולות משתמשות במטהרי מים תעשייתיים בעלי קיבולת גדולה לייצור בקבוקים, והן נמצאות בשימוש נרחב למטהרי מים ביתיים.