Ozmózis, fordított ozmózis

„Az oldatokban az oldott anyagok a teljes térfogatban igyekszenek a teret homogénen betölteni, hasonlóan, mint ahogy a gázok a rendelkezésre álló tér egyenletes kitöltésére törekszenek. Ha ezt nem akadályozza semmi, akkor ez a homogenizálódás diffúzió útján valósulhat meg. A nem homogén – tehát inhomogén, vagy heterogén – rendszerben a komponensek kémiai potenciálja a hely függvényében nem azonos, ezért önként olyan folyamatok játszódnak le, amelyek az oldatokban és a gázokban is a komponensek egyenletes eloszláshoz vezethetnek (Transzportjelenség). A féligáteresztő, sárga színű membránon csak a kisebb méretű részecskék juthatnak át. Az oldatokban az oldódó részecskék – molekulák, ionok – oldószer-molekulákat kötnek meg maguk körül, azaz szolvatálódnak (a vizes rendszerekben ezt a folyamatot hidratációnak nevezik). Ha híg az oldat, akkor az oldott részecskék körül szabadon kialakul a szolvátréteg és marad szabad oldószer-molekula, amely nem tartozik a szolvátburokhoz. A szolvatált részecskék – amelyeknek a mérete többszöröse mind az oldószer, mind pedig a nem szolvatált részecskék méretének – a diffúziós mozgás közben együtt mozognak a szolvátburokkal, egy mozgó egységet képeznek.
Ha a részecskék mozgását akadályozzuk, például féligáteresztő fal, vagy hártya választja el az oldatot a tiszta oldószertől, vagy egy hígabb oldattól, akkor csak a kisebb méretű részecskék – az oldószer molekulák – képesek a féligáteresztő rétegen átjutni, a nagy átmérőjű hidratált részecskék viszont nem. Ennek az lesz a következménye, hogy a töményebb oldat térfogata növekszik, a hígabb oldaté pedig csökken és a jelenség addig tart, amíg a két oldat koncentrációja ki nem egyenlítődik. Az ilyen koncentráció-kiegyenlítődési folyamatot nevezzük ozmózisnak.”
Ha a nyomás nagyobb, mint az egyensúlyt biztosító nyomás, akkor az oldószer ellentétes irányú áramlása alakul ki, ezt a jelenséget nevezzük fordított ozmózisnak. Ezt az elvet hasznosítják a reverz ozmózissal működő szűrőberendezések, amelyeknél a féligáteresztő fal vagyis a szűrést biztosító betétek egészen a nano részecskék tartományáig alkalmazhatóak. Ha zárt rendszerben nyomást gyakorolunk az oldatra, akkor az oldószer, vagyis a tiszta víz átlép a hártyán a hígabb oldat felé, míg a nagyobb koncentrációjú, "szennyezett" folyadék eltávozik. Ezzel az eljárással lehet a például a sót kiválasztani a tengervízből. A fordított ozmózis során tehát az oldószer (tiszta víz) áramlik külső nyomás hatására a félig áteresztő rétegen keresztül a magasabb koncentrációjú oldatból (szennyezett víz) az alacsonyabb koncentrációjú felé (tisztított víz). A víz tisztítására kialakított membránok mentén a tisztítandó víz állandó mozgásban van, ami folyamatosan eltávolítja a membrán felületén lerakódó szennyeződéseket. A víztisztításnak ez a módja minden eddiginél hatékonyabb, hiszen a membrán tulajdonságaiból adódóan a szűrő eltávolítja a baktériumoknál ezerszer kisebb szennyeződéseket is az ivóvízből. A fordított ozmózis az ivóvíz tisztításának ma ismert egyik leghatékonyabb technológiája.