Osmoză inversă

CATEVA CUVINTE DESPRE OSMOZA

Osmoza este difuzia unui solvent (de obicei apa) printr-o membrană semipermeabilă, dintr-o soluţie cu concentraţie mică de solvat (potenţial mare al apei) într-o soluţie cu concentraţie mare de solvat (potenţial mic al apei), până la un anumit gradient de concentraţie al soluţiei. Este un proces fizic în care un solvent se deplasează, fără a primi energie, printr-o membrană semipermeabilă (permeabilă la solvent, dar nu şi la soluţie) separându-se în două soluţii de concentraţii diferite. Acest efect poate fi măsurat prin creşterea presiunii soluţiei hipertonice, faţă de cea hipotonică. Presiunea osmotică este definită ca presiunea necesară pentru a menţine echilibrul, fără o mişcare a solventului. Presiunea osmotică este o proprietate asociativă, aceasta însemnând că proprietatea depinde de concentraţia molară a soluţiei dar nu şi de identitatea sa.(2)

Membrana cu permeabiliate selectiva permite difuziunea apei, nu si a substantei dizolvate (de exemplu, moleculele de zahar). Multe membrane celulare se comporta in acest fel, osmoza fiind un mecanism vital in transportul lichidelor in cadrul organismelor vii - de exemplu, transportul apei din sol (solutie slaba) in radacina plantelor (solutia mai tare a sevei). (1)

Osmoza este importantă în sistemele biologice unde multe membrane biologice sunt semipermeabile. În general, aceste membrane sunt impermeabile la soluţii organice cu molecule mari, precum, polizaharidele, în timp ce sunt permeabile la apă şi soluţii cu molecule de volum mic, neîncărcate. Permeabilitatea poate depinde de proprietăţile solubilităţii, sarcină, sau dimensiunile moleculare ale soluţiei. Moleculele de apă trec prin pereţii celulei de plasmă, tonoplast (vacuolă) sau protoplast în două modalităţi, sau direct prin difuziune prin stratul dublu fosfolipid, sau prin aquapori (mici proteine transmembrană similare cu cele din difuzia facilitată şi de la crearea canalelor de ioni). Osmoza oferă principala modalitate prin care apa este transportată în şi din celule. Presiunea turgor a unei celule este menţinută în principal prin osmoză, prin membrana celulei, între interiorul celulei şi mediul său hipotonic relativ.(2)

Osmoza poate să apară atunci când există o membrana semipermeabila, cum ar fi membrana celulara. Cand o celula este scufundata in apa, moleculele de apa traverseaza membrana celulara din zona cu o concentratie redusa de solvat (din afara celulei) catre o zona cu o concentratie ridicata de solvat (din interiorul celulei). Acest proces poarta denumirea de osmoza.

Atunci cand membrana selectiva apre de-o parte si de alta apa, moleculele acesteia trec dintr-o parte in alta, in ambele sensuri cu acelasi flux. Nu exista un flux net de apa prin membrana. Cu toate acestea, în cazul în care există o soluţie pe de o parte, şi apă pură pe de altă parte, asupra membranei se exercita presiune din ambele parti datorita moleculelor. Cu toate acestea, moleculele de solvat nu vor reusi sa traverseze membrama datorita dimensiunilor lor mult mai mari decat porii membranei; doar moleculele de apa reusind sa traverseze membrana cu o viteza redusa. Acest lucru va determina un flux net de apă la partea cu soluţie. In cazul in care membrana nu se sparge, acest flux net va încetini şi în cele din urmă se va opri atunci cand se obtine un echilibru intre presiunile celor 2 faze asupra membranei.

Fig. Efectul diverselor solutii asupra Fig. Celulele plantelor in diferite medii

celulelor sanguine

Fig. Procesul de osmoza

In mod natural apa pura difuzeaza prin membrana semi-permeabila din celula cu concentratie mai mica in celula cu concentratie mai mare, avand tendinta de egalizare a concentratiilor in ambele celule si deci, de stabilire a echilibrului.(3)

OSMOZA INVERSA

Osmoza inversa este un proces tehnic care aplica fenomenul de osmoza in sens invers. Este o metoda de filtrare care inlatura multiple molecule mari si ioni din diferite solutii.

Pe partea cu concentratia de ioni mai ridicata (apa de intrare care trebuie filtrata) este aplicata o presiune care preseaza moleculele de apa spre partea cu concentratia mai scazuta de ioni (apa de iesire filtrata). Materiile organice si anorganice dizolvate in apa de intrare precum si microorganismele prezente in ea au dimensiuni moleculare mult mai mari decit porii ultrafini ai membranei semipermeabile si nu pot difuza spre partea cu apa filtrata.

Fig. Procesul de osmoza inversa

Astfel pe partea cu apa filtrata se acumuleaza numai moleculele de apa, impuritatile din apa de intrare fiind retinute de membrana semipermeabila. De exemplu, porii membranei semipermeabile au o dimensiune de ca. 0,0001 microni, virusii au dimensiuni cuprinse intre 0,02 si 0,4 microni iar bacteriile au dimensiuni cuprinse intre 1 si 4 microni.

Pentru a impiedica blocarea membranei cu impuritatile din apa de intrare, impuritatile retinute de membrana trebuie spalate continuu de pe membrana (clatirea membranei). O instalatie cu osmoza inversa produce deci in afara de apa pura (permeat) si apa reziduala (concentrat) care contine impuritatile din apa de intrare si este deversata in canalizare.