تئوری اسمز معکوس: اسمز ، پدیده ای است که به طور طبیعی در فرایندهای بیولوژیکی متفاوت رخ می دهد دیواره های سلول و سایر سلولهای بعدی را از خود عبور می دهد و سایر مواد را از خود دفع می کند . در این حالت دیواره های سلول به عنوان یک غشای نیمه تراوا در نظر گرفته می شودعبور آب از غشای نیمه تراوا که به عنوان حلال در اسمز معکوس به کار گرفته می شود، نسبت به عبور نمکها، جامدات معلق و مواد آلی سنگین در اولویت قرار دارد در اسمز معکوس و عبور مواد بر خلاف پدیده اسمز است ، به طوری که جریان از سمت غلیظ تر به سمت رقیق تر عبور می کند.
تئوری اسمز معکوس | فشار اسمزی | آریا عمران
اگر محلول آب نمک در داخل یک ظرف ریخته شود و توسط غشای نیمه تراوا از آب خالص جدا شود ، تغییر در حجم هر یک از دو قسمت ظرف مشاهده می شود.
آب خالص از میان غشا به سمت محلول آب نمک حرکت می کنند در نتیجه ، در سمت آب نمک ، ارتفاع آب بالاتر می رود ،
در حالی که در بخش آب خالص ارتفاع آب ، کاهش پیدا می کند. این عبور جریان آب از غشا به طرف محلول آب نمک، أسمر نامیده می شود.
آنتروپی
در اصطلاح فیزیک ، آب، موجب رقیق شدن آب نمک می شود و این ، به معنای افزایش آنتروپی سیستم است. آنتروپی ، یک قانون ترمودینامیکی است
که بیان می کند : هر فرآیندی که به طور خود به خود در طبیعت اتفاق افتد، موجب افزایش بی نظمی می شود،
مگر اینکه انرژی مصرف شود تا از جهات مختلف ، جلوی انجام فرایند را بگیرد.
اختلاف در ارتفاع مایع بین آب خالص و آب نمک ، موجب اختلاف فشار خالص در دو طرف غشا می شود.
این اختلاف فشار، فشار اسمزی محلول آب نمک نامیده می شود که تابعی از خصوصیات نمک ها و غلظت آن ها است.
فشار اسمزی
اگر با اعمال فشار فیزیکی با افزایش ارتفاع محلول آب نمک ، تعادل بین آب خالص و آب نمک به هم بخورد،
آب خالص از طریق غشا از قسمت آب نمک به قسمت آب خالص نفوذ می کند. و نفوذ تا زمانی ادامه می یابد
که تعادل ، مجددا برقرار شود به طوری که فشار اسمزی محلول آب نمک با فشار محلول آب نمک بر روی غشای نیمه تراوا برابر شود
که این نیز بستگی به فشار آب خالص بر روی غشا دارد. به عنوان مثال ، اگر مقداری آب نمک به ظرف محتوی آن اضافه شود ،
مقداری آب از غشا عبور خواهد کرد . اگر غلظت آب نمک اضافه شده با غلظت آب نمک اولیه برابر باشد، آب تا زمانی از غشا عبور خواهد کرد
که اختلاف ارتفاع بین دو طرف به اختلاف ارتفاع اولیه برسد.
اعمال فشار
اعمال فشار به قسمت آب نمک را می توان توسط یک پمپ اعمال نمود. در این حالت، پمپ نیروی مورد نیاز جهت راندن مولکولهای آب
از میان غنا را تأمین می کند. عبور جریان آب از بخش آب نمک به بخش آب خالص ، اسمز معکوس نامیده می شود. میزان عبور آب از غشا توسط رابطه زیر مشخص می شود.
شار آب محصول=psid اسمزی_ psid غشا kT (
اسمز معکوس غلیظتر ، آب شور با فشار اسمزی جا
می شود.
بطوریکه: شار آب محصول ، مقدار جریانی است که در واحد زمان از واحد سطح غشا عبور می کند.kT ضریب ثابتی است که بستگی به غشا دارد و تابعی از دما است.
( Psid (Pounds Per Square Inch Differentiat غشا: اختلاف فشار بین دو طرف
غشا (به عنوان مثال، اختلاف فشار در نتیجه وجود اختلاف ارتفاع ) است و Psid اسمزی اختلاف بین فشار اسمزی هر یک از محلولهای دو طرف غشا می باشد.( وقتی که غلظت ماده محلول در سمت آب خالص غشا ناچیز باشد، خط فشار اسمزی محلول در بخش نمکی غشا در نظر گرفته می شود.)
تحمام آب موجود در محلول آب نمک قادر به عبور از غشا نیست. همچنان که آب از محلول آب نمک خارج می شود و محلول ، غلیظ تر می شود. برای غلبه بر افزایش فشار اسمزی محلول تغلیظ شده و احتیاج به افزایش فشار هیدرولیکی خواهد بود. به عبارت دیگر و عبور جریان آب ، زمانی متوقف خواهد شد که فشار اعمال شده ، برابر با فشار اسمزی محلول آب نمک باشد.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.