Вопрос 74

Осмос и электроосмос растворов. Устройства и применение в инженерной экологии

Ответ:

Осмос – это самопроизвольный переход вещества, обычно растворителя, через полупроницаемую мембрану, отделяющую раствор от чистого растворителя или от раствора меньшей концентрации.

Осмос можно усилить (или ослабить) применяя электрические поля. Направленное движение раствора относительно поверхности твердого тела под действием электрического поля носит название электросмоса, являющегося одной из разновидностей электрокинетических явлений.

Таким образом, электроосмос - это направленное перемещение жидкости в пористом теле под действием приложенной разности потенциалов.

Устройства обратного осмоса – это оборудование для очистки воды за счет разницы в давлении полупроницаемой мембраны. Различный материал имеет различное осмотическое давление. Обратный осмос использует большее осмотическое давление для разделения, выделения, очистки и конденсации.

Более 97% растворимых солей, 99% микробов, частиц, органических веществ и т.д. можно удалить, используя обратный осмос. Устройство становится идеальным оборудованием для производителей чистой воды, минеральной воды и других напитков. К примечательным характеристикам оборудования относятся: низкое потребление энергии, отсутствие загрязнения, простое управление и обслуживание, высокое качество воды.

С помощью электроосмоса можно по­гружать тяжелые железобетонные и металлические сваи в плотные грунты обычными сваебойными молотами или вибропогружателями, оказывая минимальное вредное воздействие на грунты. Время погружения свай небольшого веса этим способом сокращается на 30-50%. Кроме того, способ электроосмоса позволяет избежать разрушения железобетонных свай от ударов и деформаций их от продолжительной вибрации.

Первая в мире электростанция — прототип, использующая для выработки электричества явление осмоса, запущена компанией Statkraft 24 ноября 2009 года в Норвегии вблизи города Тофте. Солёная морская и пресная вода на электростанции разделены мембраной; так как концентрация солей в морской воде выше, между солёной водой моря и пресной водой фьорда развивается явление осмоса, — постоянный поток молекул воды через мембрану в сторону солёной воды. В результате чего давление солёной воды возрастает. Это давление соответствует давлению столба воды в 120 метров высотой, то есть достаточно высокому водопаду. Поток воды достаточен, чтобы приводить в действие гидротурбину, вырабатывающую энергию. Такая электростанция производит электроэнергию не нанося вред окружающей среде.

Использование установок осмотической очистки в составе схем водоподготовки энергетических объектов открывает большие перспективы как с экологической, так и с экономической точек зрения, поскольку позволяет отказаться от большого количества дорогостоящих реагентов и одновременно избавляться от сточных вод, содержащих эти реагенты.

Осмотические явления иногда используются в промышленности, например при, очистке высоко-минерализованной воды методом обратного осмоса жидкостей.