Umkehrosmoseanlage

Beschreibung einer Umkehrosmoseanlage

Eine Umkehrosmoseanlage dient zur physikalischen Trennung von Wassermolekülen und der im Wasser gelösten Stoffe. Die Filterung gelingt mit dem sog. Umkehrosmoseverfahren durch eine halbdurchlässige Membran. Das Verfahren produziert nahezu reines Wasser (H₂O), das frei von Verunreinigungen und Mikroorganismen ist.

Umkehrosmoseanlagen haben in unzähligen Anwendungsbereichen weltweit eine große Bedeutung.

Die Entwicklung der Umkehrosmoseanlage

Das Verfahren der Umkehrosmose wurde in den 60er Jahren von der NASA entwickelt. Für bemannte Weltraumflüge benötigte man nämlich ein Trinkwasser-Recycling-System, damit man nicht Unmengen von Wasser in den Weltraum transportieren musste. Aus dieser Problemstellung entstand das Umkehrosmoseverfahren und damit das erste Reverse-Osmosis-System (Umkehrosmoseanlage).

Das Verfahren von Umkehrosmosesystemen

Eine Umkehrosmoseanlage funktioniert nach dem umgekehrten natürlichen Osmose-Prozess. Beim Prozess der Umkehrosmose legt man auf eine halbdurchlässige Membran einen Wasserdruck an.

Der Prozess zwingt die Wassermoleküle durch die Membran zu dringen (siehe Abbildung). Dabei bleiben die unerwünschten Stoffe zurück. Hinter der Membran erhält man dann reines Wasser.

Aufbau von Umkehrosmosesystemen

Die Anlage besteht aus mehreren Komponenten. Dazu gehören üblicherweise mehrere Filter, ein Tank und eine Pumpe.

Vorfilter

Das Leitungswasser durchfließt zunächst die Vorfilter. Diese entfernen den ‘groben’ Schmutz aus dem Wasser, um die Umkehrosmosemembran vor der Verstopfung zu schützen. Zusätzlich werden häufig Chemikalien, die die Membran beschädigen können (z. B. Chlor), mit einem Kohlefilter aus dem Wasser entfernt.

Umkehrosmosemembran

Die Umkehrosmosemembran ist der Kern der Anlage. Denn erst die Membran filtert Salze, Ionen oder Zucker aus dem Wasser.

Über einen hohen Wasserdruck (3-80 Bar über eine Pumpe oder den Leitungsdruck) wandern (diffundieren) die Wassermoleküle durch die Membran, während Verunreinigungen zurückgehalten werden und schließlich abgeleitet werden.

Vorratstank

Es gibt einige Direct-Flow-Systeme, die ohne Tank das Wasser filtern, doch müssen diese sehr teure Membrane mit hohem Druck betreiben. Deshalb verfügen viele Umkehrosmose-Systeme über einen Vorratstank. Dieser speichert eine gewisse Menge an reinem Osmosewasser, das bei Bedarf zur Verfügung steht.

Filterstufen – Umkehrosmosemembran

Generell bestehen Umkehrosmoseanlagen aus mehreren Filterstufen. Mit jeder Stufe wird die Porengröße des Filters immer feiner. Damit werden immer kleinere Stoffe aus dem Leitungswasser gefiltert.

Die Abbildung zeigt welche Stoffe und Organismen bei welcher Filterstufe gewöhnlich herausgefiltert werden. Die Qualität des gefilterten Wassers hängt jedoch von einigen Faktoren ab.

Beeinflussende Faktoren für die Leistung der RO-Anlage:

• Der anliegende Wasserdruck(Salze können bei niedrigem Druck nicht gefiltert werden)
• Die Art und Menge an gelösten Feststoffen im Leitungswasser
• Die Temperatur des Leitungswassers(kaltes Wasser wird langsamer gefiltert)
• Die Qualität der Filter und Membrane