A osmose reversa é capaz de remover até 99% ou mais dos sais dissolvidos (íons), partículas, coloides, matéria orgânica, bactérias e pirogênios da água de alimentação (embora não se deva confiar em um sistema de osmose reversa para remover 100% das bactérias e vírus). Uma membrana de osmose reversa rejeita contaminantes com base em seu tamanho e carga. Qualquer contaminante com peso molecular superior a 200 provavelmente será rejeitado por um sistema de osmose reversa funcionando corretamente (para comparação, uma molécula de água tem um peso molecular de 18). Da mesma forma, quanto maior a carga iônica do contaminante, menor a probabilidade de ele conseguir atravessar a membrana de osmose reversa. Por exemplo, um íon sódio possui apenas uma carga (monovalente) e não é rejeitado pela membrana de osmose reversa tão bem quanto o cálcio, por exemplo, que possui duas cargas. Da mesma forma, é por isso que um sistema de osmose reversa não remove gases como o CO2 com muita eficiência, pois eles não são altamente ionizados (carregados) em solução e têm um peso molecular muito baixo. Como um sistema de osmose reversa não remove gases, a água permeada pode ter um nível de pH ligeiramente inferior ao normal, dependendo dos níveis de CO2 na água de alimentação, uma vez que o CO2 é convertido em ácido carbônico.

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