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Einleitung
Das Prinzip der Umkehrosmose (RO reverse osmosis)
Unter Osmose versteht man in Naturwissenschaft und Technik die gerichtete Wanderung von
Molekülen durch eine semipermeable Membran. Die chemische und physikalische Beschaffenheit der
Membran bestimmt, welche Moleküle sie durchdringen können und welche nicht, daher der Begriff der
Semipermeabilität, was so viel wie halbe oder teilweise Durchdringbarkeit bedeutet.
RO Membrane
Gießt man unterschiedliche Flüssigkeiten zusammen, hier Wasser mit unterschiedlichen Salzgehalten,
neigen sie dazu, ihre Konzentrationen anzugleichen. Das Seewasser würde also „verdünnt", das
Trinkwasser mit Salzen angereichert, es ergäbe sich eine weniger konzentrierte, homogene Lösung.
Gibt man See- und Frischwasser zu gleichen Teilen in ein Gefäß, bei dem beide Flüssigkeiten durch
eine geeignete semipermeable Membran getrennt sind, so befindet sich auf der Seewasserseite eine
hoch mit Salzen angereicherte Lösung, auf der anderen mehr oder weniger „reines" Wasser ohne bzw.
mit nur geringen gelösten Bestandteilen.
Das natürliche Ausgleichsbestreben der beiden Flüssigkeiten führt nun zu einer Wanderung von
Wassermolekülen von der Frischwasserseite zur Salzwasserseite. In der Folge nimmt das Volumen auf
der Frischwasserseite ab und auf der Salzwasserseite zu. Dieser Prozess der Osmose findet statt, bis
der Druck der auf der Seeseite steigenden Wassersäule dem Ausgleichsbestreben, also dem
osmotischen Druck, entspricht. Dann kommt er zum stillstand. Der osmotische Druck liegt in diesem
Fall bei etwa 30 bar.
Der beschriebene Prozess lässt sich umkehren, indem man die Flüssigkeit auf der Salzwasserseite
mechanischem Druck aussetzt. Bei einem Druck von 30 bar kann der osmotische Prozess nicht
stattfinden bzw. würde rückgängig gemacht. Erhöht man den Druck darüber hinaus, beispielsweise auf
60 bar, kommt es zu einer Wanderung von Wassermolekülen von der Seewasserseite zur
Frischwasserseite. Alle anderen Bestandteile der Seewasserlösung können die Membran nicht
passieren. Es verbleibt eine höher konzentrierte Lösung auf der Seewasserseite und ein Gewinn an
Frischwasser jenseits der Membran. Dieser Prozess wird als Umkehr- Osmose bezeichnet, auf
Englisch: reverse osmosis (R.O.)
Das Seewasser wird von einer Hochdruckpumpe in die Eingangsseite des Druckrohres einer RO
Anlage gefördert. Im Druckrohr befindet sich die osmotische Membran, die nur die Trägerflüssigkeit
„Wasser" (Solvent) durchlässt und die gelösten Stoffe (Solute) zurückhält. Wenn der Druckunterschied
das osmotische Gefälle mehr als ausgleicht, passen die Wassermoleküle wie bei einem Filter durch die
Membran, während die „Verunreinigungsmoleküle" zurückgehalten werden.
Im Gegensatz zu einem klassischen Membranfilter verfügen Osmosemembranen nicht über
durchgehende Poren. Vielmehr wandern die Ionen und Moleküle durch die Membran hindurch, indem
sie durch das Membranmaterial diffundieren.
Im Inneren der Membrane befindet sich das Permeatrohr welches für den Transport des Frischwassers
durch eine der beiden Endkappen des Druckrohres zum Frischwassertank sorgt. Das überschüssige
Seewasser, nun als Konzentrat bezeichnet, wird am Ausgang des Druckrohres über ein
Druckregelventil über Bord geleitet.
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