Omgekeerde osmose

Omgekeerde osmose is een techniek, die veelal in de drinkwaterindustrie wordt toegepast. Wat je ook vaak ziet, is de engelse term: RO (Reverse Osmosis). Vooral de toepassing om uit zout zeewater drinkwater te bereiden is algemeen bekend.

Daarnaast wordt omgekeerde osmose gebruikt voor de productie van
“puur” water voor o.a. ons aquarium.

Ook komt u omgekeerde osmose tegen in de voedingsmiddelenindustrie bij ondermeer het concentreren van vruchtensap.
Er wordt dus op verschillende plekken gebruik van gemaakt.


Wat is osmose?
Osmose werd al in 1850 ontdekt, maar het heeft erg lang geduurd
voordat het praktisch werd toegepast voor het schoonmaken
van water. Osmose is een verschijnsel dat in de natuur vaak
voorkomt. Het zijn de osmotische processen waardoor planten
voeding kunnen opnemen uit de grond en waardoor onze nieren ons bloed van afvalstoffen zuiveren.

Vloeistof met een lage concentratie aan zouten zal zich door de celwand naar de vloeistof met een hoge concentratie aan zouten verplaatsen, waardoor na verloop van tijd de concentratie gelijk wordt en er zich aan een kant méér vloeistof bevindt.
Als dit proces in onze nieren plaatsvindt, komt de vloeistof uiteindelijk dus in de blaas terecht.

Hoe werkt omgekeerde osmose?

Als een systeem met twee vloeistoffen, die gescheiden worden door een zogenaamd semipermeabel membraan (dit betekent dat het membraan wel doorlaatbaar is voor watermoleculen, maar niet voor zouten, bacteriën, organische stoffen, virussen, etc.) en er wordt aan één kant zout toegevoegd. Dan zal door het membraan zuiver water gaan stromen, totdat de druk aan beide zijden van het membraan gelijk is.
Als we dan het uiteindelijke resultaat bekijken zien we dat aan de kant waar het zoute water is, het niveau hoger is geworden dan aan de andere kant.
Het precieze hoogteverschil, dat afhangt van de hoeveelheid toegevoegd zout, noemt men de osmotische druk (zie plaatjes).
Deze druk kan bij zeewater ongeveer 26 bar zijn!

Omgekeerde osmose kan nu als volgt uitgelegd worden: om water te ontzouten moet er juist water van het zoute (vieze) water door het membraan passeren naar de zuivere waterzijde: het omgekeerde effect als bij normale osmose. Om dit te bereiken, moet er druk uitgeoefend worden op het zoute (vieze) water. Deze druk wordt gebruikt voor twee dingen:

- Druk om de natuurlijke osmotische druk op te heffen die door het ‘zout’ ontstaat.

- Druk om water door het membraan te persen. Om zeewater te ontzilten is daardoor uiteindelijk een werkdruk
van 50 tot 60 bar nodig. Bij ons kraanwater en de toestellen voor omgekeerde osmose wordt meestal een werkdruk gegeven van ongeveer 3 tot 5 bar.
Het resultaat van deze uitgeoefende druk zal zijn dat er schoon water gemaakt wordt en dat het water aan de andere kant van het membraan, veel vuiler wordt. Het schone water kunnen we nu voor ons aquarium gebruiken. Het proces wordt dus "omgekeerde osmose" genoemd, omdat er druk nodig is om het water geforceerd door het membraan te laten gaan, die tegengesteld (omgekeerd) is aan de druk die door de natuurlijke osmose ontstaat.
U begrijpt dat - om dit systeem te laten werken - het van belang is dat het membraan goed zijn werk doet.

Doordat het membraan erg kleine poriën heeft, raakt het dus snel verstopt door vervuiling als we er niets aan doen. De voorzuivering van het water dat bij het membraan komt, is dus van groot belang. Daarvoor ziet u meestal de installaties voor omgekeerde osmose met één of twee voorfilters, een koolfilter en een sediment filter om zo veel mogelijk verontreiniging uit het water te halen voordat het bij het membraan komt en dus een langere levensduur van het membraan oplevert.


Het proces van omgekeerde osmose
Als er aan beide zijden van het membraan dezelfde concentratie zouten is dan is er een evenwicht wat betreft de osmotische druk. De waterniveau's zijn dan ook gelijk. Als er aan de linkerkant nu zout in het water wordt opgelost, dan zal het water naar links bewegen en dan zal het waterniveau daar uiteindelijk hoger worden.
Uiteindelijk zal er een evenwicht ontstaan waardoor de
concentratie zouten aan beide kanten gelijk zal zijn. Daardoor
is er meer water gekomen aan de linkerzijde. Het verschil in
waterniveau tussen links en rechts heet nu de osmotische
druk.
Als je nu op de linkerkant een druk zet, die groter is dan de osmotische druk, dan pers je het water terug door het membraan, en krijg je dus rechts méér zuiver water. Dit laatste proces heet dus omgekeerde osmose.
Kortom:

Water gaat van een lage concentratie zouten (vervuiling) naar een hoge concentratie zouten (vervuiling) door de osmotische druk. Osmotische druk is de druk, die nodig is om te voorkomen dat het water zich naar de “zoute” kant beweegt.
Door druk uit te oefenen, die groter is dan de natuurlijke osmotische druk, kan het water stromen van de hogere concentratie zouten naar de lagere concentratie zouten (schoon water). Dit heet omgekeerde osmose.