Осмос — основа важных жизненных процессов. Как раз за счет него необходимые организму вещества поступают в клетки. Стенки живых клеток — мембраны — полупроницаемы, то есть одни вещества они пропускают, а другие задерживают: за счет этого происходит циркуляция и обмен веществ.
Что же такое осмос и почему он бывает обратным?
Полупроницаемые мембраны еще в середине XVIII века открыл французский священник и по совместительству член Парижской академии наук Жан-Антуан Нолле. Он налил вино в свиной мочевой пузырь с намерением охладить его в бочке водой. Вода просочилась внутрь, разбавив вино, пузырь увеличился.
Нолле назвал наблюдаемое явление осмосом (от греч. ὄσμος — «давление») и описал главную особенность полупроницаемой мембраны — пропускать только воду.
Если бы бурдюк с вином не растягивался, проникающая в него вода подняла бы давление оболочки и процесс бы остановился. Давление, которое нужно приложить, чтобы вода не разбавляла вино, называется осмотическим. Оно зависит от того, насколько отличаются концентрации растворенных веществ по обе стороны мембраны.
Если со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое, то вода будет течь в обратном направлении. На этом и строится очистка воды методом обратного осмоса.
Мифы и легенды
На сегодняшний день обратный осмос — это лучшая технология водоочистки. Современные установки весьма слабо напоминают свиной мочевой пузырь — можно не опасаться за то, что они не впишутся в кухонный интерьер — но принцип мембранного разделения срабатывает так же безотказно, поскольку обусловлен природными процессами. Технологии XXI века помогли довести конструкцию обратноосмотических фильтров до совершенства, их эффективность практически абсолютна.
Но и у очистки методом обратного осмоса есть противники, которые утверждают, что вода, прошедшая через обратноосмотическую систему, становится «мертвой» — теряет все минералы. Основная «страшилка» звучит так: если в воде нет кальция, она будет вымывать его из костей и зубов. Рассмотрим этот популярный миф более детально.
В разных регионах нашей страны население употребляет воду самой разной минерализации: на севере она крайне низкая (фактически талый лед), на юге — высокая, но нет никакой разницы в статистике проблем с зубами и частоты переломов костей.
Сколько солей человеку нужно в день?
Соли натрия (поваренной соли) — 12 г
Соли калия — 2,5 г
Соли кальция — 1 г
Соли магния — 0,5 г
Итого: 16 г
Если выпарить примерно 2 литра воды умеренной минерализации и взвесить сухой остаток, его вес составит всего около 1 г. Иначе говоря, пришлось бы пить воду десятками и сотнями стаканов, чтобы в организме «осело» нужное количество микроэлементов. А мы, между тем, едва ли выпиваем даже по 8 стаканов, рекомендованных сторонниками ЗОЖ.
Основной источник минеральных солей — наша пища.
Поваренная соль (Na): есть почти в любом блюде.
Калий (K): фрукты и овощи, грибы, крупы.
Кальций (Ca): молоко и молочные продукты.
Магний (Mg): орехи, бобовые, овощи, зелень.
Кстати, с водой кальций практически не усваивается. К тому же он относится к солям жесткости, а значит вода с концентрацией Ca 100 мг/л (5 мэкв/л) будет слишком жесткой — на такой хороший чай не заваришь.
Минеральный состав воды все же влияет на самочувствие, в частности на работу пищеварительного тракта: мы привыкаем к воде определенной минерализации, и организм не всегда дружелюбно реагирует на перемены. А еще магний и кальций возвращают воде ее привычный вкус, именно в этом основная функция минерализатора — картриджа, расположенного после мембранного в обратноосмотических системах.
Осмос в водоочистке
Бытовые водоочистители делятся на два основных класса: сорбционные и мембранные. Механизм действия у них разный: первые извлекают из воды вредные вещества, а вторые извлекают чистую воду из раствора с примесями.
Обратноосмотическая мембрана сделана из материала, который «связывает» молекулы воды и в связанном виде под давлением передает на другую сторону. При фильтрации вода разделяется на 2 потока — чистую воду и дренажную с примесями.
Независимо от конструкции, обработка воды в таких системах проходит по одному сценарию:
- предварительная очистка;
- мембранное разделение воды на чистую и дренажную;
- накопление чистой воды в баке;
- обогащение минералами.
Модули предварительной очистки обязательно нужны для того, чтобы мембрана не повреждалась механически (например, песком) или химически (например, хлором). Без накопительного бака тоже не обойтись: мембрана фильтрует медленно, буквально по капле, и чтобы не приходилось ждать по 20 минут, пока наполнится чайник, вода очищается «в фоновом режиме» и направляется в бак до востребования. В блоке кондиционирования происходит минерализация магнием и кальцием.