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Osmose inverse
Fonctionnement
L'osmose ou la pression osmotique est la force motrice qui permet d'équilibrer la concentration de deux solutions de concentration différente à travers une membrane semi-perméable. La membrane (membrane semi-perméable) est conçue de telle sorte que les molécules d'eau peuvent certes traverser la membrane, mais que les sels dissous, par exemple, ne peuvent pas la traverser.
La pression de propulsion est proportionnelle à la différence de concentration. Une membrane semi-perméable idéale retient les sels d'une solution (par exemple l'eau brute à déminéraliser) et laisse passer le solvant (par exemple l'eau pure sans sels). Ce processus peut être inversé dans ce système en appliquant, du côté de la concentration la plus élevée, une pression supérieure à celle qui correspond à la pression osmotique de cette solution. Ce processus est donc appelé "osmose inverse". L'osmose est donc la diffusion unilatérale de molécules de solvant à travers une cloison (membrane) semi-perméable (semi-perméable) à laquelle sont adjacentes deux solutions de concentration différente ou une solution et le solvant.
Le mouvement moléculaire brownien est à l'origine de la diffusion et de l'équilibre de concentration du solvant qui en résulte. Le faible diamètre des pores de la membrane ne laisse passer que les molécules de solvant (molécules d'eau). Les substances dissoutes sont entourées d'enveloppes de solvates (enveloppes d'hydrates) et ne peuvent pas traverser la membrane en raison de leur taille. Comme la solution plus concentrée contient moins de solvant, les molécules de solvant vont diffuser à travers la membrane dans cette zone. Il en résulte une augmentation de la pression. Cette pression hydrostatique mesurable est appelée pression osmotique p. Elle représente sous une forme claire une mesure de la "tendance à la dilution" d'une solution. Elle augmente avec la concentration c et la température T d'une solution. Si l'on sépare deux solutions de concentration différente à travers une membrane perméable d'un côté, le liquide le plus concentré cherche à se diluer. Les molécules du liquide le moins concentré traversent alors la membrane jusqu'à ce que les concentrations soient égales. Seules les molécules jusqu'à une certaine taille sont autorisées à passer. La pression générée par la solution plus concentrée est appelée pression osmotique. Ce principe est pratiqué dans la nature, par exemple dans le métabolisme des cellules. Lors de l'osmose inverse, une pression si élevée est générée du côté de la solution la plus concentrée que le solvant (eau) passe dans le sens inverse. La majeure partie de la charge en eau, les composés organiques, les métaux lourds, les bactéries, les virus et même les substances radioactives sont retenus par la membrane des appareils décrits.