Übersicht über

Membranverfahren

Die Umkehrosmose zählt zu den druckgetriebenen Verfahren.

Die Umkehrosmose (auch Reverse Osmose genannt) wird zur Trennung von Salzen bzw. Ionen aus überwiegend wässrigen Lösungen verwendet.  Die UO wird zur Aufkonzentrierung von Lösungen als auch zum Abtrennen der wässrigen Komponente eingesetzt.

Hierzu wird eine semipermeable Membran eingesetzt. Diese besitzt die Eigenschaft, dass die wässrige Komponente die Membran passiert, während die meisten ionischen Komponenten in hohem Maße zurückgehalten werden.

Die semipermeable Membran ist eine Lösungsdiffusionsmembran. Im Gegensatz zu einer Porenmembran, die bei der Mikrofiltration oder Ultrafiltration eingesetzt wird, besitzt die Lösungsdiffusionsmembran keinerlei Löcher. Der Trenneffekt beruht vielmehr auf den Ladungsträgern der Membran und der daraus resultierenden Anziehung bzw. Abstoßung durch die elektrische Ladung. Dadurch gelangt die permeierende Komponente prinzipiell in drei Schritten durch die Membran:

  • Absorption an der Membran
  • Diffusion durch die Membran
  • Desorption von der Membran

Durch die (gleiche) Ladung werden andererseits die gelösten Ionen zurückgehalten. Dies bedeutet, dass für polare Stoffe wie Wasser oder weitere polare Lösungsmittel ein geringer Rückhalt bzw. ein hoher Durchfluss erzielt wird, während große geladene Ionen weitestgehend zurückgehalten werden.
Der Rückhalt, z.B. für Kochsalz liegt, je nach eingesetzter Membrane, bei 97% - 99,5%. Der Rückhalt variiert sowohl mit der eingesetzten Membran, als auch mit dem zu trennenden Medium. Bei vielen Stoffgemischen sind vorhergehende Laborversuche und evtl. eine weitergehende Pilotierung für eine großtechnische Umsetzung unerlässlich.

Anwendungsgebiete der Umkehrosmose:

  • Meerwasserentsalzung
  • Brackwasserentsalzung für industrielle Zwecke (Kesselspeisewasseraufbereitung, Kühlwasser)
  • Aufkonzentrierung von Salzlösungen, z.B. Natriumnitrat-, Natriumsulfatlösungen, Salzsolen
  • Aufkonzentrierung von organischen Inhaltsstoffen, z.B. Isopropanol, Glykol, Zuckerlösungen
  • Aufreinigung von Prozesskondensaten z.B. in der Caprolactam-Herstellung
  • Rückgewinnung von Metallen
  • Reinigung und Aufkonzentrierung von Deponiesickerwasser