مقالات

عبور آب از غشای نیمه تراوا که به عنوان حلال در اسمز معکوس به کار گرفته می‌شود، نسبت به عبور نمکها، جامدات معلق و مواد آلی سنگین در اولویت قرار دارد. در اسمز معکوس، عبور مواد بر خلاف پدیده اسمز است، به طوری که جریان از سمت غلیظتر به سمت رقیق تر عبور می‌کند.

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 می‌شود. آب خالص از میان غشا به سمت محلول آب نمک حرکت می‌کند در نتیجه، در سمت آب نمک، ارتفاع آب بالاتر می‌رود، در حالی که در بخش آب خالص ارتفاع آب، کاهش پیدا می‌کند. این عبور جریان آب از غشا به طرف محلول آب نمک، اُسمز نامیده می‌شود. (شکل 1)

در اصطلاح فیزیک، آب، موجب رقیق شدن آب نمک می‌شود و این، به معنای افزایش آنتروپی سیستم است. آنتروپی، یک قانون ترمودینامیکی است که بیان می‌کند: «هر فرآیندی که به طور خود به خود در طبیعت اتفاق افتد، موجب افزایش بی‌نظمی می‌شود، مگر اینکه انرژی مصرف شود تا از جهات مختلف، جلوی انجام فرآیند را بگیرد».

اختلاف در ارتفاع مایع بین آب خالص و آب نمک، موجب اختلاف فشار خالص در دو طرف غشا می‌شود. این اختلاف فشار، فشار اسمزی محلول آب نمک نامیده می‌شود که تابعی از خصوصیات نمکها و غلظت آن ها است.
اگر با اعمال فشار فیزیکی یا 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 می‌کند و نفوذ تا زمانی ادامه می‌یابد که تعادل، مجدداً برقرار شود، به طوری که فشار اُسمزی محلول آب نمک با فشار محلول آب نمک بر روی غشای نیمه تراوا برابر شود که این نیز بستگی به فشار آب خالص برروی 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.(شکل 2)

اعمال فشار به قسمت آب نمک را می‌توان توسط یک پمپ اعمال نمود. در این حالت، پمپ نیروی مورد نیاز جهت راندن مولکول‌های آب از میان غشا را تأمین می‌کند. عبور جریان آب از بخش آب نمک به بخش آب خالص، اسمز معکوس نامیده می‌شود. میزان عبور آب از غشا توسط رابطه‌ی زیر مشخص می‌شود.