Umkehrosmose:

Begriffsbedeutung Umkehrosmose:

Die Umkehrosmose ist ein Verfahren, dass dem Wirkprinzip der Osmose entgegen gerichtet ist.

Dies geschieht durch Aufbau eines dem osmotischen Druck entgegen gerichteten Druckes um so die kleineren Moleküle des Lösungsmittels (zumeist Wasser) durch eine semipermeable Membrane von der höher konzentrierten Seite zu der nieder konzentrierten  Seite (Reinseite) zu treiben.

Die Umkehrosmose ist ein physikalisches Trennverfahren von in Flüssigkeiten gelösten Stoffen.
Die Anwendung der Umkehrosmose hat sich in den letzten Jahren zu den ganz wichtigen Wasseraufbereitungsmethoden entwickelt, von häuslichen Einsatzmöglichkeiten bis hin zur indistruellen Anwendung um Reinstwasser herzustellen.
Umkehrosmoseanlagen werden meist im Cross-Flow-Verfahren eingesetzt:

Das BILD zum "Cross-Flow-Verfahren"  wird noch erstellt.

Beispiele der Anwendungen:  
Klein-Hausanlagen: Private Anwender (das Verfahren hat große Verbreitung in den USA)
.
Firmen für den deutschen Bereich siehe Netz.
Beispielfirmen (ohne inhaltliche Gewähr ) in Bearbeitung (am Ende der Literaturliste).
Segler, Wasserabenteuer, individuelle Notfallausrüstung: Minikompaktanlagen mit 1,2 kg im Handel (Stand Juli 2013)
Lebensmittelindustrie: Aufkonzentrieren von Fruchtsäften
Chemie: Aufkonzentration von Stoffen
Medizin: Dialyse
Großprojekte Trinkwassergewinnung aus Meerwasserentsalzungsanlagen. Beispiele:
-    Kraftwerks- und Meerwasserentsalzungsanlage Dschabal Ali
     ( http://de.wikipedia.org/wiki/Kraftwerks-_und_Meerwasserentsalzungsanlage... ) (Inf. 08.2013)
-    Stadt Sansh, China, ( http://german.china.org.cn/china/2012-11/12/content_27082979.htm ), (Inf. 08.2013)

Kosten:
Für ein Survival-Kit für Segler (noch um) 600 Euro. (Stand 2013)
Der Kostenfaktor für Kleinanlagen für Privathaushalte liegt bei rund 400,-Euro. (Stand 2008)
Eine 5-stufige Anlage mit Vorfilter plus Aktivkohle-Absorptionsfilter plus Umkehrosmose-Einheit, Komplett mit Zubehör für Hauswasseranschluss ist bereits für ca. 350,- Euro im Netz zu finden. (Stand Jahr 2008)

Zurückgehalten werden beispielsweise:
Salze, Nitrat, Kalk, Mineralien, Schwermetalleionen, Pestizide, Hormone, Medikamentenrückstände.

Vorteil der Umkehrosmose:
-  Sie kommt ohne chemische Hilfsstoffe aus
-  Mittlerweile auch kostengünstig sogar für private Zwecke erhältlich. Meist Bestandteil einer Gesamtanlage.  
-  Das mit Schadstoffen angereicherte Abwasser wird stets abgeführt wird, dadurch kann es nicht zur Akkumulation von zurückgehaltenen Schadstoffen wie bei Adsorptionsfiltern kommen.

Nachteil der Umkehrosmose:
-  Es ist Energie notwendig um Wasser durch den Osmosefilter zu treiben.
-  Die Umkehrosmose produziert durch das Verfahren bedingt, neben Reinstwasser,
    angereichertes Abwasser.
    Andererseits kann dieses auch als erwünschtes Konzentrat zum Rohstoff-Recycling verwand werden.

Entwicklungsgeschichte:
Die Technik der Umkehrosmose soll in den 60-ziger Jahren im Auftrag der NASA entwickelt worden sein, um ein Trinkwasser-Recycling-System für Weltraumflüge zur Verfügung zu haben.

Einige technische Dinge:
Die Membran der Umkehrosmose ist eine  porenfreie semipermeable Lösungs-Diffusions-Membran, die einen Durchlässigkeitsbereich bauartbedingt von 1  bis  0,1 nm (nm= Nanometer) hat.
Die Osmosemembrane ist also keine klassische Filtermembrane mit durchgehenden Poren.
„Es wandern vielmehr die Ionen und) Moleküle [im Falle der Osmose] durch die Membrane hindurch indem sie durch das Membranmaterial diffundieren“. (http://de.wikipedia.org/wiki/Umkehrosmose )

Verwendetes Membranmaterial kann z.B. Cellulose-Triazetat sein.
Die Membran kann aus mehreren Schichten bestehen, dann spricht man von einer Composite- Membran.

Moleküle des Lösungsmittels (meistens Wasser) diffundieren  durch die Membran.  
Dagegen Partikel, Kolloide, Viren, Pyrogene, Protozone Makromoleküle und Moleküle werden nicht durchgelassen und auf diese Weise von der Lösung (Wasser) getrennt.  

Die spezifische Trennung (Separation) der Stoffe geschieht in Abhängigkeit von ihrer Größe und ihrem jeweiligen Molekulargewicht.

Verstopfungen der Membran können durch das Cross- Flow- Verfahren verringert werden. Der Strömungsfluss der Primärseite, also des zu reinigenden Wassers geschieht deshalb (meisten) seitliche an der Membran vorbei und nicht senkrecht auf diese drauf. Dadurch wird eine stetige Selbstreinigung der Oberfläche der Membran erreicht.

Der osmotische Druck von Meer-Salzwasser gegenüber Trinkwasser liegt zwischen 3 und 30 bar, d.h. der Gegendruck um die H2O Moleküle (Wasser) durchzutreiben muss wesentlich höher sein um den osmotischen Druck zu überwinden.

Zum Schutz der empfindlichen Osmosemembrane vor Beschädigungen sind Vorfilter notwendig. Zum Schutz vor mech. Beschädigungen Mikro- oder Ultraporen-Filter, zum Schutz vor chem. Beschädigungen (z.B. Chlor) z.B. Aktivkohlefilter.

Zurückgehalten werden beispielsweise:
Salze, Nitrat, Kalk, Mineralien, Schwermetalleionen, Pestizide, Hormone, Medikamentenrückstände.

Vorteil der Umkehrosmose:
-  Sie kommt ohne chemische Hilfsstoffe aus
-  Mittlerweile auch kostengünstig sogar für private Zwecke erhältlich. Meist Bestandteil einer Gesamtanlage.  
-  Das mit Schadstoffen angereicherte Abwasser wird stets abgeführt wird, dadurch kann es nicht zur Akkumulation von zurückgehaltenen Schadstoffen wie bei Adsorptionsfiltern kommen.

Nachteil der Umkehrosmose:
-  Es ist Energie notwendig um Wasser durch den Osmosefilter zu treiben.
-  Die Umkehrosmose produziert durch das Verfahren bedingt, neben Reinstwasser,
    angereichertes Abwasser.
    Andererseits kann dieses auch als erwünschtes Konzentrat zum Rohstoff-Recycling verwendet werden.

Entwicklungsgeschichte:
Die Technik der Umkehrosmose soll in den 60-ziger Jahren im Auftrag der NASA entwickelt worden sein, um ein Trinkwasser-Recycling-System für Weltraumflüge zur Verfügung zu haben.