Osmose ist ein häufiges Phänomen in der Natur. Wenn beispielsweise eine Gurke in Salzwasser gelegt wird, verliert sie Wasser und schrumpft. Der Prozess, bei dem Wassermoleküle aus der Gurke in die Salzwasserlösung gelangen, ist Osmose. Wenn ein Wasserbecken durch eine Membran, die nur Wassermoleküle durchdringen können, in zwei Teile geteilt wird und reines Wasser und Salzwasser auf beiden Seiten der Membran auf die gleiche Höhe gegossen werden, sinkt nach einer gewissen Zeit der Anteil an reinem Wasser, während der Anteil an Salzwasser zunimmt. Dieses Phänomen, bei dem Wassermoleküle durch die Membran in das Salzwasser wandern, wird Osmose genannt. Der Anstieg des Salzwasserspiegels ist nicht endlos; In einer bestimmten Höhe erreicht es einen Gleichgewichtspunkt. Der Druck, der durch die Differenz der Flüssigkeitsniveaus über die Membran an diesem Punkt entsteht, wird osmotischer Druck genannt. Die Größe des osmotischen Drucks steht in direktem Zusammenhang mit der Konzentration des Salzwassers.
Nachdem das obige Gerät das Gleichgewicht erreicht hat und ein bestimmter Druck auf die Oberfläche der Salzwasserseite ausgeübt wird, wandern Wassermoleküle von der Salzwasserseite zur Reinwasserseite. Dieses Phänomen, bei dem flüssige Moleküle unter Druck von einer verdünnten Lösung in eine konzentrierte Lösung wandern, wird Umkehrosmose genannt. Wenn an einem Ende des oben-erwähnten Geräts Sole hinzugefügt wird und an diesem Ende ein Druck angelegt wird, der den osmotischen Druck der Sole übersteigt, können wir am anderen Ende reines Wasser erhalten. Dies ist das Prinzip der Wasserreinigung durch Umkehrosmose. Bei Umkehrosmoseanlagen zur Erzeugung von reinem Wasser gibt es zwei Schlüsselfaktoren: eine selektive Membran, eine sogenannte semipermeable Membran, und einen bestimmten Druck.
Einfach ausgedrückt hat die semipermeable Umkehrosmosemembran zahlreiche Poren, deren Größe mit der Größe von Wassermolekülen vergleichbar ist. Da Bakterien, Viren, die meisten organischen Schadstoffe und hydratisierte Ionen viel größer als Wassermoleküle sind, können sie die semipermeable Membran der Umkehrosmose nicht passieren und werden vom durchströmenden Wasser getrennt. Unter den vielen Verunreinigungen im Wasser sind gelöste Salze am schwierigsten zu entfernen. Daher wird der Wasserreinigungseffekt der Umkehrosmose häufig durch die Entsalzungsrate bestimmt. Die Entsalzungsrate der Umkehrosmose hängt hauptsächlich von der Selektivität der semipermeablen Membran der Umkehrosmose ab. Umkehrosmosemembranelemente mit hoher Selektivität können eine Entsalzungsrate von bis zu 99,7 % erreichen.
