科技名词

渗透

osmosis

定义：当利用半透膜把两种不同浓度的溶液隔开时，浓度较低的溶液中的溶剂（如水）自动地透过半透膜流向浓度较高的溶液，直到化学位平衡为止的现象。

学科：海洋科学技术

相关名词：半透膜 渗透压 反渗透 石墨烯

【延伸阅读】

渗透这一现象早在18世纪就被科学家发现，如今已成为从医疗卫生到工业生产的多领域重要技术原理。

渗透的核心原理是半透膜的选择性通过。首先，半透膜是一种特殊的薄膜材料，就像一个“筛子”，通常只允许水分子这类小分子溶剂通过，阻隔盐、糖等尺寸更大的溶质分子。然后，当膜两侧的溶液浓度不同时，水分子会不停地在两侧来回穿梭。由于高浓度一侧的溶质分子占据了空间，这一侧的水分子相对较少，导致从低浓度侧进入的水分子比流出的多。最终，这种净流动会持续下去，直到两侧达到平衡或产生足够的压力阻止水分子继续移动。这个压力就叫“渗透压”。

渗透现象有四大特点。首先是自发性与单向性，渗透不需要外力推动，水分子会自动从低浓度向高浓度方向移动。其次是半透膜的关键作用，渗透必须有半透膜存在，这种膜刚好能让水分子通过，挡住更大的物质。然后是可逆性，当渗透达到平衡时，如果在高浓度侧施加足够大的压力，可以让水分子反向流动，这就是“反渗透”技术。最后是对生命的重要性，渗透是生命活动的基础，从细胞的水分平衡到肾脏过滤血液，都离不开它。

人体血液与细胞液的渗透压基本相等，维持着细胞的正常形态。把细胞放进纯水中，水会过度进入使细胞胀破。放进浓盐水中，水会流失使细胞皱缩。渗透技术应用广泛。在水处理领域，反渗透是最高效的净化方式，全球70%以上的海水淡化厂用这种技术。在食品工业中，把水果泡在浓糖水里，利用渗透脱掉水分的同时让糖渗入，就做成了蜜饯。在农业中，过量施肥会让土壤溶液浓度过高，反而让作物根部失水，出现“烧苗”现象。这些都利用了渗透原理。

未来，随着新材料的发展，石墨烯膜等高性能半透膜的出现，将使渗透技术在能源、环保和医疗等领域发挥更大作用。

（延伸阅读作者：海南大学教授 周腾）

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