İçeriğe atla

Ters osmoz


Ters osmoz şematik gösterimi

Ters osmoz (RO) iyonları, istenmeyen molekülleri ve içme suyundan daha büyük parçacıkları gidermek için kullanılan hücre zarı olarak görev yapan bir su arıtma işlemidir.

Ters osmozda termodinamik bir parametre olan çözücünün kimyasal potansiyel farklılıkları sayesinde sürülen birleşik özellik osmotik basıncın üstesinden gelmek için basınç uygulanır. Ters osmoz suda çözünmüş ve askıda kalmış pek çok kimyasal türünü ve biyolojik olanları (esas olarak bakterileri) sudan alır ve hem sanayi işlemlerde hem de içme suyu üretiminde kullanılır. Sonuç, çözünen zarın basınçlı tarafında tutulur ve saf çözücünün diğer tarafa geçmesine izin verilir. "Seçici" olması için bu zarın gözenekler (delikler) yoluyla büyük moleküllere veya iyonlara izin vermemesi ancak çözeltinin çözücü molekülleri yani su (H2O) gibi daha küçük bileşenlerine serbestçe geçmeleri için izin vermesi gerekir.[1]

Normal osmoz işleminde, çözücü doğal olarak düşük çözünen konsantrasyonlu bir alandan (yüksek su potansiyeli) membran yoluyla yüksek çözünen konsantrasyonlu bir alana (düşük su potansiyeli) hareket eder. Çözücünün hareketi için itici güç, zarın her iki yanındaki çözücü konsantrasyonundaki fark azaldığında sistemin Gibbs serbest enerjisi'ndeki azalmadır ve çözücünün daha fazla konsantre çözeltiye geçmesi nedeniyle ozmotik basınç oluşturur. Dolayısıyla saf çözücünün doğal akışını tersine çevirmek için harici bir basınç uygulamak ters osmozdur. Süreç diğer membran teknolojisi uygulamalarına benzer.

Ters osmoz, sıvı akış mekanizmasının bir membran boyunca osmoz olması nedeniyle filtrasyondan farklıdır. Membranlı filtrasyonunda baskın ayırma mekanizması gözeneklerin 0,01 mikrometre veya daha büyük olduğu yerlerde süzmedir bu nedenle işlem teorik olarak çözeltinin basıncı ve konsantrasyonu gibi parametrelerden bağımsız olarak mükemmel verimlilik elde edebilir. Ters osmoz bunun yerine gözeneksiz olan veya 0,001 mikrometre gözenekli nanofiltrasyon kullanan bir membranda çözücü difüzyonunu içerir. Baskın ayırma mekanizması çözünürlük veya yayılma farklılıklarından kaynaklanır ve işlem basınca, çözünen konsantrasyona ve diğer koşullara bağlıdır.[2] Ters osmoz, en yaygın olarak, deniz suyundan içme suyu arıtmada, tuz ve diğer atık materyalleri su moleküllerinden uzaklaştırmada kullanılmasıyla bilinir.[3]

Ters osmoz ile su arıtmada temel olarak iki aşama bulunuyor: İlk aşamada arıtılacak su, çeşitli filtrelerden geçirilerek tortu, partikül, kireç ve mikroplardan arındırılmaktadır. Böylece sistemin ana ekipmanı olan membranlar üzerindeki kirlilik yükü hafifletilmektedir. İkinci aşamada ise su, pompalanarak yüksek basınçlara ulaştırılmakta ve yarı geçirgen membranlara iletilmektedir. Membranlarda çapraz akış prensibi sayesinde suda bulunan tuz, ağır metal, bakteri, tortu, çözünmüş iyonlar dahil tüm safsızlıklar %95-%99,8 oranında arıtılmaktadır.

Arıtma ve temizleme farklı manalarda kullanılır. Arıtılmış sular içme suyu olarak veya sanayide kullanılmak amacıyla üretildiğinden birbirinden farklı özellikler içerebilir. Örneğin içme suyu üretmek amacıyla tasarlanmış ters osmoz makineleri yaklaşık mikrosiemens/cm iletkenlikte su üretirken, sanayi modeli osmoz makineleri bu değerin çok altında üretim yapabilir (1µ). Ters osmoz sayesinde içme, sanayi, tarım suyu ve şebeke suyu gibi kullanımlar için uygun kalitede su üretilebiliyor.

Sistemde kullanılan ana bakım elemanı olan membranlar zamanla yıpranır ve yenisiyle değiştirilmesi veya yıkanması gerekir. Gelişen teknoloji membran bakım-işletme giderlerini son derece düşürmüştür. Ortalama değişim süreleri neredeyse 3 yıl olup m³ üretim başına maliyeti 0,05 USD civarındadır.

Kaynakça

  1. ^ John H. Lienhard V (1 Aralık 2016). "Energy efficiency of batch and semi-batch (CCRO) reverse osmosis desalination". Science Direct. 13 Şubat 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  2. ^ Crittenden, John; Trussell, Rhodes; Hand, David; Howe, Kerry and Tchobanoglous, George (2005). Water Treatment Principles and Design, 2nd ed. John Wiley and Sons. New Jersey. 0-471-11018-3
  3. ^ Panagopoulos, Argyris; Haralambous, Katherine-Joanne; Loizidou, Maria (25 Kasım 2019). "Desalination brine disposal methods and treatment technologies - A review". Science of the Total Environment. 693: 133545. Bibcode:2019ScTEn.693m3545P. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.07.351. ISSN 0048-9697. PMID 31374511. 

İlgili Araştırma Makaleleri

Yapay membran veya sentetik membran, laboratuvar ve endüstri ortamında saflaştırma ve yalıtma işlemlerinde kullanılır. Membranda bulunan küçük delikler büyük tanecikleri tutup küçük taneciklerin geçmesini sağlar. Özelleşmiş membranlar küçük molekülleri büyük moleküllerden ayırmakta kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Çözelti</span>

Çözelti ya da solüsyon, iki ya da daha fazla maddenin herhangi bir oranda bir araya gelerek oluşturdukları homojen karışımdır.

<span class="mw-page-title-main">Osmoz</span> Çözücü maddelerin seyreltik ortamdan derişik ortama geçişi

Osmoz, çözücü maddelerinin az yoğun ortamdan çok yoğun ortama, seçici geçirgen bir zardan enerji harcayarak geçişidir.

<span class="mw-page-title-main">Çözünürlük (kimya)</span> katı, sıvı veya gaz halindeki bir maddenin bir çözücü içinde çözülme kapasitesi

Çözünürlük, belli bir miktar çözünenin, belirli şartlar altında, spesifik bir çözücü içinde çözünmesidir. Çözücü akışkan solvent olarak adlandırılır ve birlikte çözeltiyi oluştururlar. Çözümlendirme işlemi solvasyon olarak adlandırılır.

<span class="mw-page-title-main">Diyaliz</span>

Böbrek diyalizi böbrekleri artık bu işlevleri doğal olarak yapamayan kişilerde fazla su, çözünen maddeler ve toksinlerin kandan uzaklaştırılması işlemidir. İlk başarılı diyaliz 1943 yılında gerçekleştirilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Hemodiyaliz</span> Kanın temizlenmesi için kullanılan tıbbi prosedür

Tıpta, hemodiyaliz, fistül, greft ya da kateter adı verilen uygun bir vasküler giriş yolu kullanılarak hastadan alınan kanın, bir makine ve pompa yardımıyla diyalizör adı verilen bir süzgeçten geçirilirken sıvı ve solüt içeriğini düzenleyerek hastaya geri verilmesine verilen addır. Genelde haftada 3 kez 4 saat süren seanslar şeklinde uygulanır.

Çözelti seviyesinin yükselmesiyle yükselen sıvının yaptığı hidrostatik basınçtan dolayı çözünenin tarafına geçiş hızı azalırken çözücünün tarafına geçiş hızı artar ve sonuçta her iki hız da birbirine eşit olduğunda dinamik bir denge kurulur. Dinamik dengenin kurulduğu anda sıvı seviyeleri sabit kalır ve yükselen çözeltinin yaptığı hidrostatik basınca osmotik basınç denir.

Makromolekül, küçük yapıtaşlarının yani monomerlerin polimerleşmesiyle oluşmuş çok büyük moleküler yapılardır.Örneğin amino asitlerin polimerleşmesiyle proteinler ; şeker, fosfat asidi ve azot içeren heterosiklik baz (purin/pirimidin) polimerleşmesiyle nükleik asitler oluşur.Makromolekül terimi biyokimyada üç büyük yapı olan nükleik asit, protein, karbonhidrat için kullanılır. Lipitler makromolekül sınıfına girmez, biyomolekül olarak tanımlanır. Makromolekül tanımı sentetik polimerler ve polimer olmayan büyük kütleli moleküller için de kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Su temizleme</span>

Su arıtma istenmeyen kimyasalları, biyolojik kirleticileri, askıda katı maddeleri(AKM) ve gazları sudan uzaklaştırma işlemidir. Amaç, belirli amaçlara uygun su üretmektir.

Nanofiltrasyon, moleküler ağırlık sınırı ultrafiltrasyon ile ters osmoz arasında olan bir membran ayırma yöntemidir. Bakterilerin, virüslerin, organik kalıntıların ve sertliğin uzaklaştırılmasında kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Toplam çözünmüş katı maddeler</span>

Toplam çözünmüş katı maddeler (ingilizce: total dissolved solids veya TDS), bir sıvıda bulunan moleküler, iyonize edilmiş veya mikro-granüler süspansiyon halinde bulunan inorganik ve organik bileşiklerin kombine içeriğinin bir ölçüsüdür. Bunu TDS metre adında bir cihaz gösterir. Genellikle, operasyonel tanımda, maddelerin iki mikrometre gözenekli bir filtreden süzülüp atılmaya yetecek kadar küçük olması gerekir. Tuzluluk, TDS tanımını oluşturan bazı iyonları içerdiğinden, toplam çözünmüş katı maddelerin normalde tatlı su sistemleri için uygunluğu tartışılmaktadır. TDS'nin başlıca uygulaması, akarsular, nehirler ve göller için su kalitesinin incelenmesidir, ancak TDS genellikle birincil kirletici olarak düşünülmemektedir. Bu, içme suyunun estetik özelliklerinin bir göstergesi olarak ve geniş bir dizi kimyasal kirleticilerin varlığının bir toplam göstergesi olarak kullanılır. Alınan sularda TDS için birincil kaynaklar, tarımsal ve konut akışı, kil zengin dağ suları, toprak kirliliğinin süzdürülmesi, endüstriyel veya kanalizasyon atık su arıtımı tesislerinden kaynaklanan su kirliliği kaynaklı noktalardır. En yaygın kimyasal bileşenler, besin maddesi akışı, genel yağmursuyu akışı ve kalsiyum, fosfatlar, nitratlar, sodyum, potasyum ve klorürdür. Çözünür bir mikro granül oluştuğu sürece, kimyasallar katyonlarca, daha az moleküllü, katyonlar, anyonlar, moleküller ya da yığışmalar olabilir.

<span class="mw-page-title-main">Su yumuşatma</span> Sert sudan pozitif katyonların çıkarılması

Su yumuşatma, su arıtma zamanı kalsiyum, magnezyum ve diğer bazı metal katyonların sert su içerisinde uzaklaştırılmasıdır. Elde edilen yumuşak su, sabun kalsiyum iyonlarını paspaslamakla israf edilmediğinden, aynı temizlik çabası için daha az sabun gerektirir. Yumuşak su ayrıca borularda ve bağlantı parçalarında kireç birikmesini azaltarak veya ortadan kaldırarak sıhhi tesisatın ömrünü uzatır. Su yumuşatma, genellikle kireç yumuşatma veya iyon değiştirme reçineleri kullanılarak gerçekleştirilir, ancak su filtreleri sistemlerinde nanofiltrasyon veya ters osmoz membranları kullanılarak giderek daha fazla yapılır.

Mikrofiltrasyon, kontamine bir sıvının, mikroorganizmaları ve süspanse edilmiş partikülleri proses sıvısından ayırmak için özel bir gözenek büyüklüğündeki membrandan geçirildiği bir tür fiziksel filtrasyon prosesidir. İstenmeyen kirletici maddeler içermeyen bir ürün akışı sağlamak için, membran teknolojisi kullanılarak ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon ve ters osmoz gibi çeşitli ayırma işlemleriyle birlikte kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Ultrafiltrasyon</span>

Ultrafiltrasyon (UF), basınç veya moleküler difüzyon gibi kuvvetlerin yarı geçirgen bir membrandan ayrılmaya neden olduğu çeşitli membran teknolojisi kullanan filtrasyondur. Askıda kalan katı maddeler ve yüksek moleküler ağırlıklı solvatlar, retentatta tutulurken, su ve düşük moleküler ağırlıklı solvatlar, permattaki (süzüntü) zardan geçer. Bu ayırma işlemi endüstride ve araştırmada, makro proteinlerin çözeltilerinin, özellikle protein çözeltilerinin saflaştırılması ve konsantre hale getirilmesi için kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Ayırma işlemi</span> kimyasal madde karışımını iki veya daha fazla ürüne dönüştürmek için kullanılan yöntem

Ayırma işlemi, bir kimyasal madde karışımını en az iki veya daha fazla ürüne dönüştürmek için kullanılan yönteme verilen addır. Ayırma işlemi sonucunda oluşan ürünlerden en az biri, kaynaktaki bileşenlerden en az biri ya da birden fazlası bakımından zenginleşir. Bazı durumlarda karışımlar bir ayırma işlemiyle neredeyse tamamen saf iki bileşene ayırabilir. Karışımın bileşenleri arasındaki fiziksel veya kimyasal farklarından yararlanılarak ayırma gerçekleştirilir.

Kimyada, koligatif özellikler, çözünen parçacıkların sayısının, mevcut kimyasal türlerin doğasına değil, bir çözelti içindeki çözücü moleküllerinin sayısına oranına bağlı olan çözeltilerin özellikleridir. Sayı oranı, örneğin molarite, molalite, normallik (kimya) vb. çözeltilerin konsantrasyonu için çeşitli birimlerle ilişkili olabilir. Çözelti özelliklerinin çözünen parçacıkların doğasından bağımsız olduğu varsayımı sadece ideal çözeltiler için doğrudur ve seyreltik gerçek çözeltiler için yaklaşık değerlerdir. Başka bir deyişle, koligatif özellikler, çözümün ideal olduğunu varsayarak makul bir şekilde yaklaşılabilen bir çözüm özellikleri kümesidir.

<span class="mw-page-title-main">Membran biyoreaktör sistemi</span>

Membran biyoreaktör (MBR) sistemi, biyolojik arıtım metotlarından biri olan aktif çamur prosesini membran ayırma prosesiyle birleştiren arıtım teknolojisidir.

Çözülme, çözücünün moleküller ile etkileşimini tanımlar. Hem iyonize hem de yüksüz moleküller, çözücü ile güçlü bir şekilde etkileşir ve bu etkileşimin gücü ve doğası, çözücünün viskozite ve yoğunluk gibi özelliklerini etkilemenin yanı sıra çözünürlük, reaktivite ve renk dahil olmak üzere çözülen maddenin birçok özelliğini etkiler. Çözülme sürecinde iyonlar eş merkezli bir çözücü kabuğu ile çevrelenir. Çözülme, çözücü ve çözünen moleküllerin çözünme kompleksleri halinde yeniden düzenlenmesi sürecidir.

Çapraz Akışlı Filtrasyon Teknolojisi. Bir sıvının içerdiği farklı molekül ya da partikül boyutlarında çözülmüş ya da dağılmış bileşenler farklı boyutlarda gözenekleri olan membranlar kullanarak ayrı sıvı akımlarına ayrılır. Membran filtrasyon yarı geçirgen bir membran kullanılarak bir sıvının iki akışa ayrılması teknolojisidir.

İleri osmoz (FO), Ters osmoz (RO) gibi bir membran proses olup doğal osmozu kullanarak suyun az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama doğru oldukça seçici bir membrandan geçirerek taşınmasıdır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.