Αντίστροφη Όσμωση & Εξοπλισμός

[Aquazone Team]

Αντίστροφη όσμωση & εξοπλισμός
του Ιωάννη Στέλλα
 

Τι είναι όσμωση & αντίστροφη όσμωση
Όσμωση είναι το φαινόμενο, κατά το οποίο κάποιο υγρό ρέει μέσα από μια ημιπερατή μεμβράνη, η οποία δεν επιτρέπει την μεταφορά αλάτων ή άλλων διαλυμένων ουσιών από μέσα της.
Όταν δύο όγκοι υγρών διαφορετικής πυκνότητας διαχωριστούν από μια ημιπερατή μεμβράνη, το υγρό με τη μικρότερη πυκνότητα θα ρέει προς την μεριά αυτού με τη μεγαλύτερη πυκνότητα. Η ανεπιθύμητη αυτή ροή μπορεί να αποφευχθεί αν ασκηθεί εξωτερική πίεση από την πλευρά του πυκνότερου υγρού. Σε αυτήν την περίπτωση, λέμε ότι έχουμε το φαινόμενο της αντίστροφης όσμωσης.

Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται πολύ συχνά για καθαρισμό του νερού από άλατα και άλλες διαλυμένες ουσίες, καθώς και για βιομηχανικούς και χημικούς λόγους, όπου η καθαρότητα του νερού παίζει πολύ σημαντικό ρόλο.

Ενυδρειακή χρήση
Μια από τις χρήσεις της αντίστροφης όσμωσης, είναι και η παραγωγή καθαρού νερού για την προσθήκη του στο ενυδρείο. Το νερό που παράγεται με αυτόν τον τρόπο, έχει μηδενική σκληρότητα (ανθρακική και γενική) και έχει σχεδόν ουδέτερο pH (περίπου 6.8-6.9). Έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για βιοτοπικά ενυδρεία με ψάρια όπου οι απαιτήσεις τους σε σκληρότητα είναι πολύ χαμηλές. Είναι ο πιο φυσικός τρόπος για παραγωγή νερού με χαμηλή σκληρότητα και χωρίς να χρειαστεί να προσθέσουμε χημικά.

Αξίζει να σημειωθεί ότι το νερό της αντίστροφης όσμωσης δεν κάνει να μπαίνει αυτούσιο, όπως παράγεται από τη συσκευή αντίστροφης όσμωσης, στο ενυδρείο, χωρίς να αναμιγνύεται είτε με κάποια ποσότητα νερού βρύσης, είτε με την προσθήκη κάποιων αλάτων, γιατί είναι επικίνδυνο για τους ζωντανούς οργανισμούς. Το νερό αυτό δεν έχει ηλεκτρολύτες, άλατα, ιχνοστοιχεία και διάφορες ενώσεις αλάτων που είναι απαραίτητες για τη σωστή λειτουργία των οργάνων των ψαριών του ενυδρείου. Γι’ αυτό το λόγο, ποτέ δεν γεμίζουμε ένα ενυδρείο μόνο με νερό από αντίστροφη όσμωση. Συνήθως προσθέτουμε μια αναλογία νερού από τη βρύση, το οποίο έχει τα απαραίτητα στοιχεία που λείπουν από το νερό της αντίστροφης όσμωσης, με την προσθήκη βέβαια της απαραίτητης ποσότητας αντιχλωρίου.

Ας δούμε ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα ανάμειξης νερού από αντίστροφη όσμωση με νερό βρύσης. Έστω ότι το νερό βρύσης μας έχει τιμές ανθρακικής και γενικής σκληρότητας 10, και θέλουμε να γεμίσουμε ένα ενυδρείο 100 λίτρων με νερό όπου η επιθυμητή σκληρότητα να είναι 3. Δεδομένου ότι το νερό από αντίστροφη όσμωση βγάζει τιμές σκληρότητας μηδενικές, σημαίνει ότι θα πρέπει να αναμείξουμε 30 λίτρα νερού βρύσης με 70 λίτρα νερού αντίστροφης όσμωσης. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνουμε τις τιμές σκληρότητας που θέλουμε, έχοντας προσθέσει και ποσότητα ηλεκτρολυτών και ιχνοστοιχείων, απαραίτητες για τα ψάρια. Ένας άλλος τρόπος να φτιάξουμε το νερό που θέλουμε χωρίς να χρησιμοποιήσουμε νερό από τη βρύση, είναι να προσθέσουμε σε νερό αντίστροφης όσμωσης κάποιο σκεύασμα ώστε να ανεβάσουμε τις σκληρότητες (ανθρακική και γενική), ιχνοστοιχεία, καθώς και ηλεκτρολύτες. Αναφορικά η ανθρακική σκληρότητα μπορεί να αυξηθεί με την προσθήκη μαγειρικής σόδας (sodium biocarbonate) στο νερό, ενώ η γενική με την προσθήκη αλάτων μαγνησίου και ασβεστίου σε συνδυασμό με ιχνοστοιχεία.

Παρακάτω θα αναλύσουμε τα υλικά που αποτελούν μια συσκευή αντίστροφης όσμωσης, αφού πλέον είδαμε πώς λειτουργεί το φαινόμενο της αντίστροφης όσμωσης.

Συσκευή αντίστροφης όσμωσης
Κάθε συσκευή αντίστροφης όσμωσης έχει 3 αγωγούς παροχής νερού. Ο ένας είναι για την παροχή του νερού από τη βρύση, ενώ οι άλλοι δύο χρησιμοποιούνται για την εκροή του καθαρού νερού και της αποχέτευσης του συστήματος.

Το βασικό στοιχείο σε κάθε συσκευή αντίστροφης όσμωσης είναι η μεμβράνη η οποία παρακρατεί τα διάφορα άλατα και διαλυμένα στοιχεία που βρίσκονται στο νερό και μας αποδίδει “καθαρό” νερό. Αυτή η μεμβράνη έχει βέβαια σαν μειονέκτημα ότι επηρεάζεται/καταστρέφεται πολύ εύκολα από τη χλωρίνη και από τα μεγάλα σε μέγεθος σωματίδια που έχει το νερό, καθώς και από τη θερμοκρασία του νερού. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την υποχρεωτική χρήση των προφίλτρων σε ένα σύστημα αντίστροφης όσμωσης.

Ένα από τα προφίλτρα που συνήθως βλέπουμε σε μια τέτοια συσκευή είναι το προφίλτρο διαπερατότητας “x μm”. Αυτό παρακρατά όλα τα σωματίδια από το νερό, που το μέγεθός τους είναι μεγαλύτερο από x. Όσο πιο μικρή είναι η τιμή αυτή, τόσο καλύτερα για τη βασική μεμβράνη μας, αφού πλέον σε αυτήν συσσωρεύονται όσο το δυνατόν μικρότερα σωματίδια. Μια σύνηθες τιμή του x είναι της τάξης των 5μm. Σε ακριβά συστήματα το προφίλτρο αυτό μπορεί να φτάσει και την τιμή 1μm.

Ένα εξίσου σημαντικό προφίλτρο είναι και αυτό του άνθρακα, το οποίο παρακρατά το χλώριο που περιέχει το νερό της βρύσης μας, αφήνοντας να περάσει προς την μεμβράνη αποχλωριωμένο νερό. Είναι αρκετά σημαντικό στη λειτουργία του, αν σκεφτεί κανείς ότι το χλώριο καταστρέφει την μεμβράνη.

Σε ακριβότερα συστήματα αντίστροφης όσμωσης μπορεί να έχουμε και επιπλέον προφίλτρα άνθρακα, όπως π.χ. από καρύδα (coconut carbon filter) ή ενεργού (active carbon filter), με σκοπό την καλύτερη προφίλτρανση του νερού πριν αυτό οδηγηθεί στη βασική μεμβράνη του συστήματός μας.

Αφού το νερό περάσει και προφιλτραριστεί από τα προφίλτρα του συστήματος που έχουμε, οδηγείται στην μεμβράνη αντίστροφης όσμωσης. Βασικός παράγοντας παραγωγής νερού αντίστροφης όσμωσης είναι η πίεση που πρέπει να εξασκήσουμε στο νερό ώστε να έχουμε το φαινόμενο που περιγράψαμε παραπάνω. Αυτό επιτυγχάνεται με την πίεση της παροχής του νερού από το δίκτυο ύδρευσης της περιοχής μας. Μια ελάχιστη τιμή πίεσης που πρέπει να έχουμε στη μεμβράνη είναι της τάξης του 35-40 PSI, προκειμένου να έχουμε παραγωγή του φαινομένου της αντίστροφης όσμωσης. Αν η τιμή αυτή είναι μικρότερη, τότε το φαινόμενο της αντίστροφης όσμωσης δεν λειτουργεί σε ικανοποιητικό βαθμό, έχοντας μεγάλες ποσότητες αποχέτευσης “βρώμικου” νερού. Αφού το νερό περάσει από τη μεμβράνη της αντίστροφης όσμωσης, έχουμε ένα μέρος “καθαρού” νερού, ενώ το νερό που οδεύεται προς την αποχέτευση και χαρακτηρίζεται ως “βρώμικο” είναι της τάξης των 3-5 μερών. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε 1 λίτρο καθαρό νερό που παίρνουμε από τη συσκευή, έχουμε την αποχέτευση 3-5 λίτρων “βρώμικου” νερού. Το “βρώμικο” νερό δεν είναι τίποτε άλλο από νερό της βρύσης αποχλωριωμένο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε άλλες λειτουργίες του σπιτιού, όπως για πλύσιμο, για πότισμα κ.α. Ο λόγος καθαρού/βρώμικου νερού εξαρτάται από τον παράγοντα θερμοκρασία και από τον στραγγαλιστή που έχει πάνω η συσκευή μας. Ο όγκος “καθαρού” νερού που παίρνουμε μετράται σε λίτρα/ημέρα, μετρημένος σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία (~25οC) και μια συγκεκριμένη συγκέντρωση διαλυμένων ουσιών, ενώ για νερό μικρότερης θερμοκρασίας οι περισσότεροι κατασκευαστές δίνουν έναν δείκτη διόρθωσης για τον υπολογισμό του όγκου. Βέβαια, ας μην ξεχνάμε, ότι θερμοκρασίες μεγαλύτερες των 40 βαθμών προκαλούν καταστροφή της μεμβράνης, οπότε δεν πρέπει να υπερβάλουμε. Ο στραγγαλιστής νερού είναι αυτός που καθορίζει την αναλογία βρώμικου/καθαρού νερού που βγαίνει από τη συσκευή αντίστροφης όσμωσης και συνήθως κυμαίνεται από 1:3 έως 1:5. Κάποια συστήματα αντίστροφης όσμωσης έχουν ένα μηχανισμό με τον οποίο αφήνουμε το νερό να περάσει μέσα από τη μεμβράνη προς την αντίθετη κατεύθυνση, ώστε να μπορεί να καθαριστεί η μεμβράνη και να επιμηκυνθεί έτσι ο χρόνος ζωής της.

Επιπλέον συστήματα που χρησιμοποιούνται μετά την μεμβράνη αντίστροφης όσμωσης είναι κάποια φίλτρα άνθρακα, που παρακρατούν ό,τι κατάλοιπο έχει τυχόν μείνει στο νερό, αλλά το πιο βασικό είναι το σύστημα απιονισμού (DI) που υπάρχει σε πολλές συσκευές αντίστροφης όσμωσης. Αυτό περιέχει ένα υλικό σαν υγρή άμμο, με φορτισμένα σωματίδια, το οποίο δεσμεύει όλα τα θετικά ή αρνητικά ιόντα που περιέχει το νερό μετά το πέρασμά του από τη μεμβράνη της αντίστροφης όσμωσης, δίνοντάς μας το λεγόμενο απιονισμένο νερό. Το βαθμό απιονισμού στο νερό, δηλαδή την ποσότητα ιόντων στο νερό (αγωγιμότητα), μπορούμε να την μετρήσουμε μόνο με ηλεκτρονικό όργανο (αγωγιμόμετρο - TDS meter).

Ένα από τα πράγματα που θα πρέπει να αναφέρουμε, είναι τι εννοούμε όταν λέμε ότι ένα σύστημα αντίστροφης όσμωσης είναι τριών, τεσσάρων ή και περισσοτέρων σταδίων. Ο αριθμός αυτός μας κάνει κατανοητό τα στάδια που περνάει το νερό βρύσης πριν το πάρουμε για τη χρήση που προορίζεται. Έτσι, όσα περισσότερα στάδια έχει ένα σύστημα, τόσο πιο “καθαρό” είναι το νερό που παίρνουμε. Σίγουρα πάντως, ένα στάδιο είναι αυτό της μεμβράνης αντίστροφης όσμωσης καθώς και ενός προφίλτρου.

Να πούμε επίσης, ότι όπως όλα τα μηχανικά συστήματα, έτσι και το σύστημα αντίστροφης όσμωσης, χρειάζεται επιθεώρηση και αντικατάσταση των φίλτρων/προφίλτρων του ώστε να έχουμε πάντα την καλύτερη απόδοση στον “καθαρισμό” του νερού μας. Γι’ αυτό πρέπει να ακολουθούμε τις συμβουλές του κάθε κατασκευαστή για αλλαγή των διαφόρων φίλτρων του, ώστε να πετύχουμε την όσο το δυνατόν μακροχρόνια σωστή λειτουργία της μεμβράνης, μια και η αντικατάστασή της είναι συνήθως το πιο ακριβό ανταλλακτικό και πολλές φορές συμφέρει να αγοράσουμε ένα καινούργιο σύστημα, παρά την κυρίως μεμβράνη ως ανταλλακτικό.

Τελειώνοντας θα παραθέσω αναφορικά, μερικά από τα συστατικά και τα ιόντα που παρακρατώνται σε ένα σύστημα αντίστροφης όσμωσης: Ασβέστιο, Νάτριο, Μαγνήσιο, Κάλιο, Μαγγάνιο, Σίδηρος, Αλουμίνιο, Χαλκός, Νικέλιο, Κάδμιο, Άργυρος, τα αντίστοιχα άλατα των παραπάνω μετάλλων, ιόντα, βακτήρια κ.α.