Ters Osmoz

Ters Osmoz Nedir?

Birçok literatürde İngilizce adı ile Reverse Osmosis – RO şeklinde adlandırılan Ters Osmoz tekniği günümüzde hızlıca ilerleyen teknolojilerden biridir

TERS OSMOZ SİSTEMİNİN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Tabiatta her şey denge içindedir. Tabiat kanunlarına göre yüksekteki su alçak bir noktaya doğru akar. Basınçlı hava daha az basınçlı bir yöreye doğru rüzgar olarak gider. Bu tabiat olayları gibi, tabiattaki saf sular kendinden daha az saf, yani daha çok mineral içeren (daha tuzlu) sulara doğru geçerek tabiattaki sularda bir tuzluluk dengesi sağlarlar. Tabii OSMOZ olayını tabiatta sular arasındaki mineral dengesinin sağlanması olarak da düşünebiliriz.

OSMOZ prensibi ile topraktaki sular, bitki kökü üzerindeki zarı aşarak daha çok tuzlu olan bitki içindeki suların içine girer. Oysa toprak içindeki suyun basıncı yüksek bir ağacın kökündeki suyun basınçtan daha azdır. Buna rağmen, topraktaki az mineralli su 100 metre yükseklikteki ağacın dahi kökü içine girer ve böylece ağaç ihtiyacı olan suyu ve mineralleri alır ve yaşamına devam eder. Bu tabii olay az mineralli suyun daha çok mineralli suya kıyasla bir basıncı olduğunu ispat eder.  Suların tuzluluk (mineral) farkından doğan bu  Ozmotik Basınç sayesinde, ayni atmosferik basınç altında bulunan su, canlıları veya hücreleri ayıran zardan (yani Membrandan) diğer tarafa kolayca geçer. Bu tabiat olayında, bir zar ile ayrılan sular arasında bildiğimiz bileşik kaplar  kanunu geçerli değildir.

OSMOTİK BASINÇ ı şöyle tanımlayabiliriz; bir zar (Membran)  ile ayrılmış olan az mineralli (az tuzlu) suyun daha çok mineral içeren su tarafına doğru geçişini engellemek için tuzlu su tarafına uygulanacak basınçtır. Su içinde çözünmüş halde bulunan minerallerin miktarına göre suyun Ozmotik Basıncı hesaplanabilir. Örneğin, içinde 35000 mg/litre çözünmüş madde bulunan Akdenizin suyunun ozmotik basıncı 26 Bardır (260 mss).

Bir kabı, yarı geçirgen bir tabii zar veya R.O. membranı ile ikiye ayırırsak, bir tarafa deniz suyu ve diğer tarafa saf su koyarsak, saf suyun deniz suyu tarafına geçmesini engellemek için deniz suyu tarafına en az 26 Bar basınç uygulamamız gerekir.

Ters Osmoz olayında su içindeki çözünmüş mineraller zarın  (Membranın) diğer tarafına geçemezler. Ham su içinde bulunan katı maddeler, bakteriler, virüsler, organik maddeler de Membranı aşamazlar ve mineralli su tarafında kalırlar.

İşte, Ters Osmoz cihazı bu prensip ile çalışır, kuyu suyu gibi az mineral içeren sulardan iyi su elde etmek için 10 – 15 Bar gibi basınçta çalışan R.O. cihazlar kullanılır; deniz suyundan iyi su elde etmek için ise 60 - 70 Bar basınçta çalışan R.O. cihazları tasarlanır.

R.O. tekniğinin filtre tekniğinden diğer önemli bir farkı da, normal filtrede su filtre yüzeyine dik olarak hareket eder ve sudan ayrılması istenen katılar filtre yüzeyinde kalır, suyun %100ü süzülür.  Oysa R.O. tekniğinde su R.O. membranı yüzeyine paralel olarak hareket eder, Membranın iki tarafındaki basınç farkı ile mineralli suyun bir kısmı mineralleri terk ederek ve saf olarak Membranın diğer tarafına geçer. Mineralli sular R.O. Membranı boyunca hareket ederken su miktarı gittikçe azalır, ancak kalan suyun mineral miktarı gittikçe artar, bu kalan su, sudan ayrılması istenen mineraller ile beraber R.O. cihazını terk eder. R.O. tekniğinde, suyun içindeki mineral miktarına göre bu atılan suyun oranı hesaplanır.

Mineral Filtresi olarak tanımladığımız R.O.’da filtrasyon mertebesi bir mikronun binde biri altındadır (0,001 mikron altında). Minerallerin geçemediği bir filtreden virüsler dahi geçemez.

Teorik olarak, minerallerin Membrandan diğer tarafa geçmemesi gerekir, ancak, tatbikatta çok az bir miktar mineral saf su ile beraber membranı aşar. Mineral kaçağı olarak adlandıracağımız bu olayın miktarı ham suyun içindeki minerallerin türüne ve miktarına, kullanılan R.O. Membranı türüne,  R.O. cihazının işletme basıncına, atık su oranına ve R.O. cihazının tasarımına göre değişir. Örneğin, deniz suyunu iyileştiren R.O. cihazları suyun içindeki çözünmüş minerallerin %99unu ayırır ( yani %1 kadar mineral iyi su tarafına kaçar), deniz suyundan iyi su elde edilirken ham suyun %60 kadarı atık olarak atılır. Oysa 1000 mikroS/cm iletkenlikteki bir kuyu suyundan kazan besi suyu üreten bir R.O. cihazının %3 kadar mineral kaçırmasına müsaade edilir, bu işlem sırasında ham suyun %20 kadarı atık su olarak atılır.

R.O. CİHAZININ TASARIM KRİTERLERİ

R.O. cihazı tasarımında ham suyun içindeki çözünmüş maddelerin türü ve miktarı, suyun sıcaklığı, üretilecek suyun debisi ve bu suyun kullanım maksadı tasarım kriterleri için en önemli verilerdir. R.O. cihazı tasarımı yapabilmek için Ham Su Analizinde istenen değerler aşağıda verilmiştir.

İletkenlik, Amonyak (NH4), Kalsiyum (Ca), Sülfat (SO4), pH, Nitrit (NO2), Magnezyum (Mg), Klorür (Cl),Toplam Çözünmüş Madde, Nitrat (NO3), Sodyum (Na), Fosfat (PO4), Toplam Sertlik, Demir (Fe) Potasyum (K), Karbonat (CO3), Silikat (SiO2), Mangan (Mn), Bikarbonat (HCO3)…

Düşük basınçta çalışan ve ham sudaki minerallerin yalnızca  %70 kadarını ayıran membranlar olduğu gibi, çok yüksek basınçta görev yaparak minerallerin %99 kadarını ayıran membran türleri de mevcuttur. Diğer taraftan, çok düşük maliyet ile iyi su ürettiği için bugün en çok tercih edilen Poliamid Membranlar klorlanmış suya dayanıklı değilken, ilk icat edilen membranlardan olan Selüloz Asetat türü membranlar klor ile dezenfekte edilen sularda ve steril ortamlarda halen kullanılmaktadır. Membranların çoğu 45 – 50 derece sıcaklıklarda deforme olurlar. Son yıllarda 80 derece su ile yıkanabilen Membranlar da üretildi.  Son icat edilen R.O. Membran türleri ile artık her ihtiyaca,  her prosese ve atık su dahil her kötü suya uygun R.O. membranı seçmek ve R.O. cihazı imal etmek kolaylaştı.

Tablo 1. Ters Osmosla Reddedilen İyonlar, Metaller, Organik Maddeler ve Pestisitler