Industrielle Anlage zur Umkehrosmose

Bei der Umkehrosmose (auch: der Reversosmose) benutzt man Druck , um den natürlichen Osmose -Prozess umzukehren. Der anzuwendende Druck muss dabei größer sein als der Druck, der durch das osmotische Verlangen zum Konzentrationsausgleich entstehen würde. Trinkwasser hat einen osmotischen Druck von weniger als 2 bar, der angewendete Druck für Umkehrosmose ausgehend von Trinkwasser beträgt 4-30 bar, je nach verwendeter Membran und Anlagenkonfiguration. Manche anderen Flüssigkeiten haben höhere osmotische Drücke, z.B. Meerwasser je nach Salzgehalt etwa 30 bar. Dementsprechend liegen die verwendeten Drücke für die Meerwasserentsalzung höher (60-80 bar). In einigen extremen Anwendungen (z.B. aufkonzentrieren von Deponiesickerwasser) werden noch höhere Drücke verwendet. Die osmotische Membran , die nur die Trägerflüssigkeit ( Solvent ) durchlässt und die gelösten Stoffe ( Solute ) zurückhält, muss derartig ausgelegt sein, diesen hohen Druck auszuhalten. Wenn der Druckunterschied das osmotische Gefälle mehr als ausgleicht, passen die Solvent-Moleküle wie bei einem Filter durch die Membran während die Verunreinigungsmoleküle zurückgehalten werden. Im Gegensatz zu einem klassischen Membranfilter verfügen Osmosemembranen nicht über durchgehende Poren. Vielmehr wandern die Ionen und Moleküle durch die Membran hindurch, indem sie durch das Membranmaterial diffundieren. Das Lösungs-Diffusions Modell beschreibt diesen Vorgang. Der osmotische Druck steigt mit zunehmendem Konzentrationunterschied und wenn der natürliche osmotische Druck gleich dem angelegten Druck ist, kommt der Prozess zum Stehen. Um dem entgegenzuwirken, wird das Konzentrat stetig abgeführt, man spricht von Querstrommembranen (Crossflow-Membrane). Da das Auskristallisieren ( prezipitation ) des Solute (Salz oder Mineralien) in den Membranen verhindert werden muss, ist die Benutzung der Umkehrosmose nur bis zu einer gewissen Maximalkonzentration des Konzentratflusses ('reject') sinnvoll. Der Konzentratauslass fließt durch einen Druckregler , und da die Druckerzeugung viel Energie kostet, oft auch durch einen Druckaustauscher , der hilft, mehr Rohflüssigkeit zu pumpen.

Umkehrosmose in der Aquariumtechnik

Hier ist die Umkehrosmose eine Methode zur Gewinnung von gereinigtem, sprich Ionen -freiem Wasser. An eine mit Wasser gefüllte Kammer, die mittels einer semipermeablen Membran an eine andere Kammer anschließt, wird ein Druck angelegt, der größer ist als der osmotische Druck der Flüssigkeit. Dadurch drängt das Wasser durch die Membran, im Wasser gelöste Teilchen können die Membran nicht passieren. In der zweiten Kammer sammelt sich das gereinigte Wasser (auch Permeat genannt).

Umkehrosmoseanlagen werden u.a. für die Trink- und Schmutzwasseraufbereitung und in der Aquaristik verwendet. Im Aquaristenjargon sind die Kürzel "UO" (wie in "UO-Wasser") und "UOA" (= Umkehrosmoseanlage) gebräuchlich.

Siehe auch: Meerwasserentsalzung