Definida como la fuerza ejercida sobre la solución para evitar la entrada del agua a través de la membrana semipermeable, la presión osmótica (π) crea un equilibrio osmótico y frena el flujo neto.
Es una propiedad coligativa de las soluciones que depende principalmente del número de partículas disueltas sin tener en cuenta su naturaleza química.
En los procesos de purificación con ósmosis inversa, este es un valor determinante para conseguir separar los contaminantes y sólidos disueltos.
Se requiere forzar el paso de una solución salmuera por la malla filtrante a una corriente con baja concentración de sal para favorecer un intercambio iónico en el que es necesario presurizar a un valor superior.
Efecto de la presión osmótica sobre la membrana semipermeable
Tanto en los sistemas de ósmosis como en los de ósmosis inversa, la membrana semipermeable es la que permite el paso de moléculas de agua e impide el avance de las partículas de soluto gracias a una fuerza de empuje.
Esto hace que las moléculas del líquido se dispersen y pasen de una solución con alta proporción de sólidos suspendidos a una de menor concentración de contaminantes, es decir crea una relación de concentrado/permeado.
Mientras no exista un intercambio de soluto, la π está en equilibrio y esto se consigue cuando se iguala con la atmosférica y las concentraciones en ambos lados son las mismas. Sin embargo, en un proceso de purificación debe existir un intercambio iónico para conseguir la potabilización.
Por ejemplo, en los sistemas de desalinización y ablandamiento, en los que se deben eliminar iones como el calcio (Ca) y el magnesio (Mg), responsables de la dureza del agua, con la sustitución de iones de sodio (Na), potasio (K) o hidrógeno (H).
El proceso ósmosis – equilibrio – ósmosis inversa es el siguiente:
- Inicialmente, el líquido de bajo contenido de sólidos fluye desde una columna a otra que tiene una alta concentración de partículas disueltas.
- Se presuriza para evitar que el agua siga su curso por medio de la membrana y formar un equilibrio.
- Luego se invierte el curso del fluido para conseguir que pase desde una columna de alta concentración de solutos a una de bajo contenido, con esto se alcanza una presión superior y la diferencia de alturas refleja la π.
Factores que afectan la presión osmótica
La π depende directamente de la concentración del número de partículas expresada en moles de soluto totales que hay dispersas en un litro de solución.
Puede ser calculada según la temperatura o medida con un osmómetro, un equipo digital capaz de observar directamente el nivel celular del líquido, muy usado en procesos de absorción y retención de sustancias.
Es un valor que mantiene una proporción directa con la temperatura, ya que afecta la disociación total de los sólidos y si las concentraciones se igualan, la π es equivalente.
Gracias a la aplicación de esta propiedad, se puede tratar el agua de mar y la salubre, aparte es posible remover toda la materia orgánica y retener los contaminantes específicos presentes en el líquido.