Umkehrosmose (RO) ist eine Membrantrenntechnologie, die durch Druckanwendung Salz und andere gelöste Stoffe aus Wasser entfernen kann. RO wird häufig zur Meerwasserentsalzung, Brackwasserentsalzung, Trinkwasseraufbereitung und Abwasserwiederverwendung eingesetzt.
Die Geschichte hinter der Umkehrosmosemembran
Haben Sie sich jemals gefragt, wie eine Umkehrosmosemembran funktioniert? Wie kann es Salz und andere Verunreinigungen aus dem Wasser filtern und es so sicher und sauber zum Trinken machen? Nun, die Geschichte hinter dieser erstaunlichen Erfindung ist ziemlich faszinierend und handelt von einigen neugierigen Möwen.
Alles begann in den 1950er Jahren, als ein Wissenschaftler namens Sidney Loeb an der University of California in Los Angeles arbeitete. Er interessierte sich für die Untersuchung des Prozesses der Osmose, bei dem es sich um die natürliche Bewegung von Wasser durch eine semipermeable Membran von einem Bereich mit geringer Konzentration gelöster Stoffe in einen Bereich mit hoher Konzentration gelöster Stoffe handelt. Er wollte einen Weg finden, diesen Prozess umzukehren und Wasser durch externen Druck von einer hohen Konzentration an gelösten Stoffen zu einer niedrigen Konzentration an gelösten Stoffen zu bewegen. Dies würde es ihm ermöglichen, Meerwasser zu entsalzen und Süßwasser für den menschlichen Gebrauch zu produzieren.
Allerdings stand er vor einer großen Herausforderung: eine geeignete Membran zu finden, die dem hohen Druck standhält und der Verschmutzung durch Salz und andere Verunreinigungen standhält. Er probierte verschiedene Materialien wie Zelluloseacetat und Polyethylen aus, aber keines davon funktionierte gut genug. Er wollte gerade aufgeben, als ihm etwas Merkwürdiges auffiel.
Eines Tages ging er am Strand entlang und sah einen Schwarm Möwen über das Meer fliegen. Er beobachtete, dass sie ins Wasser sprangen, Fische fingen und dann zum Ufer zurückflogen. Er fragte sich, wie sie Meerwasser trinken könnten, ohne krank zu werden oder zu dehydrieren. Er beschloss, weitere Nachforschungen anzustellen und entdeckte, dass Möwen eine spezielle Drüse in der Nähe ihrer Augen haben, die sogenannte Salzdrüse. Diese Drüse scheidet über die Nasenlöcher überschüssiges Salz in Form einer salzigen Lösung aus dem Blut aus. So können sie ihren Wasserhaushalt aufrechterhalten und eine Salzvergiftung vermeiden.
Seitdem befindet sich die RO-Technologie in einer rasanten Entwicklungsphase und bewegt sich schrittweise in Richtung Kommerzialisierung. 1965 wurde in Coalinga, Kalifornien, das erste kommerzielle RO-System gebaut, das 5.000 Gallonen Wasser pro Tag produzierte. Im Jahr 1967 erfand Cadotte die Dünnschicht-Verbundmembran mithilfe der Grenzflächenpolymerisationsmethode, die die Leistung und Stabilität von RO-Membranen verbesserte. Im Jahr 1977 begann die FilmTec Corporation mit dem Verkauf von Trockenmembranelementen, die eine längere Lagerzeit und einen einfacheren Transport hatten.
Heutzutage sind RO-Membranen je nach Speisewasserqualität und Anwendungsanforderungen in verschiedenen Typen und Größen erhältlich. Im Allgemeinen gibt es zwei Haupttypen von RO-Membranen: spiralförmig gewickelte Membranen und Hohlfasermembranen. Spiralmembranen bestehen aus flachen Folien, die um ein perforiertes Rohr gewickelt sind und ein zylindrisches Element bilden. Hohlfasermembranen bestehen aus dünnen Röhren mit Hohlkernen, die ein Bündelelement bilden. Spiralgewickelte Membranen werden häufiger für die Meerwasser- und Brackwasserentsalzung verwendet, während Hohlfasermembranen eher für Niederdruckanwendungen wie die Trinkwasseraufbereitung geeignet sind.
Um die richtige RO-Membran für eine bestimmte Anwendung auszuwählen, sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, wie zum Beispiel:
- Salzabweisung: Der Prozentsatz an Salz, der von der Membran entfernt wird. Eine höhere Salzabweisung bedeutet eine höhere Wasserqualität.
- Wasserfluss: Die Wassermenge, die pro Flächeneinheit und Zeit durch die Membran fließt. Ein höherer Wasserfluss bedeutet höhere Produktivität und geringeren Energieverbrauch.
- Fouling-Resistenz: Die Fähigkeit der Membran, Fouling durch organische Stoffe, Kolloide, Mikroorganismen und absteinbildende Mineralien zu widerstehen. Eine höhere Verschmutzungsbeständigkeit bedeutet eine längere Lebensdauer der Membran und geringere Wartungskosten.
- Betriebsdruck: Der Druck, der erforderlich ist, um das Wasser durch die Membran zu treiben. Ein geringerer Betriebsdruck bedeutet einen geringeren Energieverbrauch und geringere Gerätekosten.
- Betriebs-pH: Der pH-Bereich, den die Membran ohne Schaden verträgt. Ein breiterer Betriebs-pH-Wert bedeutet mehr Flexibilität und Kompatibilität mit verschiedenen Speisewasserquellen.
Verschiedene RO-Membranen können unterschiedliche Kompromisse zwischen diesen Faktoren eingehen. Daher ist es wichtig, ihre Leistungsdaten zu vergleichen und entsprechend den spezifischen Anwendungsbedingungen die am besten geeignete Membran auszuwählen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 02.11.2023