Umkehrosmose (RO) ist eine Membrantrenntechnik, die durch Druckanwendung Salze und andere gelöste Stoffe aus Wasser entfernt. 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 sie 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 hat mit einigen neugierigen Möwen zu tun.
Alles begann in den 1950er-Jahren, als der Wissenschaftler Sidney Loeb an der University of California, Los Angeles, arbeitete. Er interessierte sich für die Osmose, also die natürliche Bewegung von Wasser durch eine semipermeable Membran von einem Bereich niedriger Konzentration gelöster Stoffe zu einem Bereich hoher Konzentration. Sein Ziel war es, diesen Prozess umzukehren und Wasser mithilfe von äußerem Druck von einem Bereich hoher Konzentration gelöster Stoffe zu einem Bereich niedriger Konzentration zu transportieren. Dadurch wollte er Meerwasser entsalzen und Trinkwasser gewinnen.
Er stand jedoch vor einer großen Herausforderung: die Suche nach einer geeigneten Membran, die dem hohen Druck standhielt und resistent gegen Ablagerungen durch Salz und andere Verunreinigungen war. Er probierte verschiedene Materialien wie Celluloseacetat und Polyethylen aus, aber keines funktionierte zufriedenstellend. Er war kurz davor aufzugeben, als ihm etwas Merkwürdiges auffiel.
Eines Tages spazierte er am Strand entlang und sah einen Schwarm Möwen über dem Meer kreisen. Er beobachtete, wie sie ins Wasser tauchten, Fische fingen und dann wieder ans Ufer zurückflogen. Er fragte sich, wie sie Meerwasser trinken konnten, ohne krank zu werden oder auszutrocknen. Er beschloss, der Sache nachzugehen, und entdeckte, dass Möwen eine spezielle Drüse in der Nähe ihrer Augen besitzen, die sogenannte Salzdrüse. Diese Drüse scheidet überschüssiges Salz aus ihrem Blut über die Nasenlöcher in Form einer Salzlösung aus. So können sie ihren Wasserhaushalt regulieren und eine Salzvergiftung vermeiden.
Seitdem hat die Umkehrosmose-Technologie eine rasante Entwicklung durchlaufen und sich schrittweise der Kommerzialisierung angenähert. 1965 wurde in Coalinga, Kalifornien, die erste kommerzielle Umkehrosmoseanlage errichtet, die 5000 Gallonen Wasser pro Tag produzierte. 1967 erfand Cadotte die Dünnschicht-Kompositmembran mittels Grenzflächenpolymerisation, wodurch die Leistung und Stabilität von Umkehrosmosemembranen verbessert wurden. 1977 begann die FilmTec Corporation mit dem Vertrieb von Trockenmembranelementen, die eine längere Lagerfähigkeit und einen einfacheren Transport ermöglichten.
Heutzutage sind Umkehrosmosemembranen in verschiedenen Ausführungen und Größen erhältlich, abhängig von der Qualität des Speisewassers und den Anwendungsanforderungen. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Haupttypen von Umkehrosmosemembranen: Spiralwickelmembranen und Hohlfasermembranen. Spiralwickelmembranen bestehen aus flachen Membranbahnen, die um ein perforiertes Rohr gewickelt sind und so ein zylindrisches Element bilden. Hohlfasermembranen bestehen aus dünnen Rohren mit hohlem Kern, die ein Bündelelement bilden. Spiralwickelmembranen werden häufiger zur Meerwasserentsalzung und zur Entsalzung von Brackwasser eingesetzt, während Hohlfasermembranen besser für Niederdruckanwendungen wie die Trinkwasseraufbereitung geeignet sind.
Um die richtige RO-Membran für eine bestimmte Anwendung auszuwählen, sollten verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, wie zum Beispiel:
- Salzrückhaltung: Der Prozentsatz des Salzes, der von der Membran entfernt wird. Eine höhere Salzrückhaltung bedeutet eine höhere Wasserqualität.
Wasserdurchfluss: Die Wassermenge, die pro Flächen- und Zeiteinheit durch die Membran fließt. Ein höherer Wasserdurchfluss bedeutet höhere Produktivität und geringeren Energieverbrauch.
- Foulingresistenz: Die Fähigkeit der Membran, Ablagerungen durch organische Stoffe, Kolloide, Mikroorganismen und mineralische Ablagerungen zu widerstehen. Eine höhere Foulingresistenz bedeutet eine längere Lebensdauer der Membran und geringere Wartungskosten.
Betriebsdruck: Der Druck, der erforderlich ist, um das Wasser durch die Membran zu pressen. Ein niedrigerer Betriebsdruck bedeutet geringeren Energieverbrauch und niedrigere Anlagenkosten.
Betriebs-pH-Wert: Der pH-Bereich, den die Membran ohne Beschädigung toleriert. Ein größerer Betriebs-pH-Wert bedeutet mehr Flexibilität und Kompatibilität mit verschiedenen Speisewasserquellen.
Bei verschiedenen RO-Membranen können unterschiedliche Kompromisse zwischen diesen Faktoren bestehen. Daher ist es wichtig, ihre Leistungsdaten zu vergleichen und die am besten geeignete Membran entsprechend den spezifischen Anwendungsbedingungen auszuwählen.
Veröffentlichungsdatum: 02.11.2023