RO - odwrócona osmoza

Dla wyjaśnienia odwróconej osmozy popatrzmy najpierw na osmozę. Jest to proces naturalny, występujący zawsze wtedy, gdy rozcieńczony roztwór jest oddzielony od roztworu stężonego przez membranę półprzepuszczalną. Woda, "napędzana" przez siłę wywołaną różnicą stężeń - ciśnieniem osmotycznym - przechodzi przez membranę z roztworu rozcieńczonego do roztworu stężonego. Przepływ wody trwa aż do takiego rozcieńczenia roztworu stężonego, że ciśnienie wsteczne (równe ciśnieniu osmotycznemu) zatrzyma dalszy przepływ przez membranę (równowaga osmotyczna).
Jeśli ciśnienie większe niż ciśnienie osmotyczne zostanie przyłożone po stronie membrany o większym stężeniu, normalny przepływ osmotyczny zostanie odwrócony - woda przechodzi przez membranę z roztworu stężonego i jest w ten sposób pozbawiana zawartych w niej zanieczyszczeń. Jest to podstawowa zasada odwróconej osmozy.

Membrany RO są stosowane do usuwania zanieczyszczeń, które są  mniejsze niż 1 nm nominalnej średnicy. Odwrócona osmoza typowo usuwa z wody ponad 90% zanieczyszczeń jonowych, większość zanieczyszczeń organicznych, i prawie wszystkie zanieczyszczenia cząsteczkowe wytrącone. Usuwanie przez RO nie-jonowych zanieczyszczeń o masie cząsteczkowej <100 Daltonów może być niskie. Zwiększa się ono dla wyższych mas cząsteczkowych, i teoretycznie usuwanie będzie całkowite dla cząsteczek o masie cząsteczkowej >300 Daltonów oraz wszystkich cząsteczek wytrąconych, włącznie z koloidami i mikroorganizmami. Rozpuszczone gazy nie są usuwane.

W odwróconej osmozie woda zasilająca jest pompowana do wlotowej strony membrany po ciśnieniem (typowo 4-15 bar) metodą cross-flow. Tworzywo membrany RO to typowo cienkowarstwowy poliamid. Membrany tego typu są stabilne w szerokim zakresie pH, lecz mogą zostać zniszczone przez czynniki utleniające takie jak chlor obecny w wodzie miejskiej. Uzdatnianie wstępne wody zasilającej za pomocą mikroporowatych filtrów wstępnych i węgla aktywnego jest zwykle wymagane dla zabezpieczenia membrany przed dużymi cząsteczkami stałymi, metalami przejściowymi oraz wolnym chlorem. Typowo 15-25% wody zasilającej przechodzi przez membranę jako przesącz, a reszta opuszcza membranę jako koncentrat zawierający większość soli, większość organiki, oraz zasadniczo całość cząsteczek stałych. Stosunek objętości przesączu do objętości wody zasilającej jest określany jako 'odzysk'. Pracując z RO przy niskim odzysku zmniejszy się niebezpieczeństwo blokowania membrany, szczególnie przez słabo rozpuszczalne sole. Jednak odzyski aż do 75% są możliwe, zależnie od jakości wody zasilającej oraz zastosowania jej filtracji oraz zmiękczania.

Funkcjonowanie elementu RO systemu oczyszczania wody jest typowo monitorowane przez pomiar procentowego odrzutu jonów, który jest różnicą pomiędzy przewodnictwami zasilania oraz przesączu dzielonym przez przewodnictwo zasilania, obliczoną jako %. "Odrzut jonów" i "odzysk" będzie się wahać zależnie od wody zasilającej, ciśnienia wlotowego, temperatury wody oraz od stanu membrany RO.

Ze względu na wyjątkową efektywność oczyszczania, odwrócona osmoza jest bardzo wydajną technologią do usuwania ogromnej większości zanieczyszczeń. Jednakże, jest ona ograniczona przez względnie wolną szybkość produkcji wody, i jest dlatego normalnie używana do napełniania zbiornika przed dalszym jej oczyszczaniem. Odwrócona osmoza zabezpiecza system przed blokowaniem koloidami oraz organiką. Często poprzedza wymianę jonową lub elektrodejonizację.