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Von Osmose spricht mann, wenn Lösungen
unterschiedlicher Konzentrationen durch eine halbdurchlässige Membrane
getrennt werden. Die Tendenz, einen Zustand des Gleichgewichts zwischen
den zwei Lösungen (das zweite Gesetz der Thermodynamik) zu erreichen,
verursacht einen Druck zum Konzentrationsausgleich gegen den physikalischen
Druck, den sogenannt osmotischen Druck. Wenn beispielsweise salziges Wasser
und Süßwasser durch eine Membrane getrennt werden, übt
das Salz einen gewissen Druck aus, um in die Lösung mit geringerem
Salzgehalt zu gelangen. Wenn die Membran jedoch nur Wasssermoleküle
und keine Salzmoleküle durchlässt, gelangt Wasser in die höher
konzentriertere Lösung, der Pegel wird in diesem Bereich angehoben,
bis in beiden Flüssigkeiten die gleiche Konzentration herrscht. Wenn
nun aber der externe Druck auf eine der beiden Flüssigkeiten zunimmt,
wird wiederum umgekehrt Wasser durch die Membrane gedrückt; auf der
einen Seite wird die Konzentration geringer, auf der anderen steigt sie
an. Man spricht von Umkehrosmose.
Die Kinetik des Wasserflusses ist zum Druck
proportional, der an der höheren Konzentration Lösung angewendet
wird. Dieser Druck wird Zufuhrdruck genannt.
In der Praxis kommen halbdurchlässige
Membranen zur Anwendung. Die Membrane sollte hohe Anteile gelöster
Inhaltsstoffe separieren,, darüber hinaus Partikel wie Bakterien.
In der Regel kann ein breiter pH- und Temperaturbereich abgedeckt werden.
In der Regel kommen Materialien wie Zelluloseazetat und -nylon zur Anwendung.
Membranen finden
zunehmend Anwendung im Bereich der Verbesserung von Wasserqualitäten.
Angesichts der weltweit wachsenden Besiedlung
von Küstenregionen ist dort die Bereitstellung von Trinkwasser von
besonderer Bedeutung. Zur Entsalzung von Meerwasser wird zunehmend auf
Umkehrosmose gesetzt. .
Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Umkehrosmose
ist die Beseitigung des Prozessabwassers, in welchem hohe Salzkonzentrationen
gelöst sein können. Der Wirkungsgrad liegt zwischen 50 und 75
% bei Trinkwasser, während bei Meerwasser aufgrund des hohen Abwasseranteils
nur 20 bis 30% erreicht werden. |
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