Typ 3 UO / Entionisiertes Wasser

Wie funktioniert Umkehrosmose?

Prinzip - Osmose

Eine hochkonzentrierte Salzlösung wird durch eine halb durchlässige (semipermeable) Membran von einer niedriger konzentrierten Salzlösung getrennt. Bei einem normalen Osmosevorgang dringt das Wasser von der Seite der Membran mit niedrigem Salzgehalt
durch zur Seite mit dem höheren Salzgehalt um einen Konzentrationsausgleich zu erreichen. Bei der Technik der Umkehrosmose
wird ein Druck erzeugt, der den osmotischen Druck der höher konzentrierten Lösung übertrifft. Dadurch durchdringt das Wasser in umgekehrter Richtung die Membran: Es entsteht reines Wasser. Dieses Wasser enthält ca. 98 % weniger Salz als das Eingangswasser und weniger als 99 % der Partikel und Bakterien. Die Leistung eines RO-Systems ist temperaturabhängig. Unsere Leistungsangaben beziehen sich auf 15 °C Wassertemperatur. Je °C ändert sich die Produktionsleistung der RO um 3 %! Die meisten Hersteller geben die Leistung bei 25°C an. Aber bei uns ist Ihre Produktionsmenge auch schon bei 15°C gesichert.

Wie funktioniert der Ionenaustausch?!

Wenn anorganische Salze sich in Wasser auflösen, trennen sie sich in positiv geladene Kationen und negativ geladene Ani onen. Herkömmliches Speisesalz, Natriumchlorid (NaCl), trennt sich in positiv geladene Natrium-Ionen und negativ geladene ChloridIonen.

(NaCl (solid) + H2O Na+ + Cl- + H2O)

Diese und andere unerwünschte Ionen können mittels Ionenaustausch entfernt werden. Als Ionenaustausch wird der umkehrbare Prozess bezeichnet, gewünschte Ionen gegen unerwünschte Ionen zwischen einem festen und flüssigen Material auszutauschen. Bei Anwendungen für Rein- oder Reinstwasser besteht das feste Material
meist aus Styrol-Divinylbenzol-Kopolymer Ionenaustauscherharzen und das flüssige Material ist das Wasser. Ionenaustauscherharze werden üblicherweise als kleine, im Millimeterbereich liegende Kugeln mit porösen oder gelartigen Eigenschaften hergestellt. Stark saures Kationenaustauscherharz wird zum Austausch von Kationen wie z.B. Natrium eingesetzt. Starkes basisches Anionenaustauscherharz wird zur Entfernung von Anionen wie z.B. Chlorid genutzt. In der Styrol-Divinylbenzol-Kopolymer-Harzstruktur sind sulfonische Gruppen (SO3H) für den Kationenaustausch sowie Amingruppen für den Anionenaustausch vorhanden. Das Wasser fließt über und durch das Kunstharzbett. Da die Austauschstellen in der Struktur des Harzes verteilt sind, steht eine große Oberfläche für einen effizienten Ionen austausch zur Verfügung.

Funktion - Ionenaustausch

Die Ionenaustauschstellen, die auf der Kunstharzstruktur verteilt sind, haben eine Affinität für Ionen abhängig von Molekulargewicht, Valenz oder Ladung. Einwertige Ionen mit hohem Molekulargewicht werden stärker an die Austauschstellen im Harz gebunden als solche mit kleinerem Molekulargewicht. Zweiwertige oder mehrwertige Ionen wiederum werden stärker gebunden als Ionen mit einer niedrigeren Ladung. Kationenaustauscherharze für Reinst wasser Anwendungen werden in Wasserstoff-Form (H+), Anionenaustauscherharze werden in Hydroxid-Form (OH-) geliefert. Wenn das natriumchloridhaltige Wasser über und durch die Kationen- und Anionenaustauscherharze fließt, wird das Natrium gegen Wasserstoff ausgetauscht, während Chloride gegen Hydroxid-Ionen ausgetauscht werden. In den einzelnen Harzen finden folgende Prozesse statt:

Kation = RH+ + Na+ + Cl- <> RNa+ + H+ + Cl-
Anion = ROH- + Na+ + Cl- <> RCl- + Na+ + OH-

Die oben aufgeführten Reaktionen sind umkehrbar. Konzentrierte Säure kann zur Regeneration des verbrauchten Kationenaustauscherharzes, konzen trierte Lauge kann zur Regeneration des Anionenaustauscherharzes verwendet werden. Zum praktischen Verständnis wird angenommen, dass das Kationenaustauscherharz
vor dem Anionenaustauscherharz in einem Zweibett-System benutzt wird. Dadurch wird das (meiste) Natrium vor der Anionenaustauschreaktion entfernt. Danach formen die Wasserstoff- und Hydroxidionen das Wassermolekül. Die Reaktion sieht folgendermaßen aus:

RH+ + Na+ + Cl- <> RNa+ + H+ + Cl-
+ ROH- <> RCl- + H+ + OH- <> H2O

Die wirksamste Methode, Kationen- und Anionenaustauscherharze für Reinstwasser-Anwendungen einzusetzen ist, die zwei Harze in einem proportionalen Verhältnis, zusammen in einem einzelnen Bett als Mischbettharz unterzubringen. Da Kationenaustauscherharze eine höhere Kapazität pro Volumeneinheit aufweisen
als Anionenaustauscherharze, ist das Mischungsverhältnis normalerweise 40 % Kationen zu 60 % Anionen (bezogen auf das Volumen). Im Grunde genommen erzeugt
diese Mischung der Harze mehrere Zweibett-Systeme innerhalb eines Harzbetts, und sorgt dadurch für eine annähernd vollständige Entfernung der Ionen.
Mischtbettharze können Wasserreinheiten von 18,2 MΩ-cm / 0,055 µS/cm (kompensiert auf 25°C) erreichen. Aufgrund der konkurrierenden Ionen, die einen Natriumschlupf verursachen, haben Zweibett-Systeme Schwierigkeiten, auch nur Qualitäten von 10 MΩ-cm zu erreichen.

ISO 3696 Wasserspezifikationen

Typ 3 (UO) Wasser
Widerstand (megohm-cm kompensiert auf 25°C) 0,25
TOC (ppb) 400
Absorptionsvermögen bei 254 nm Strahlengang (A.U.) N.S.
Silicium (mg/l) <1
Trockenrückstände nach Verdunsten bei 110°C <2,0

Umkehrosmoseanlagen und Ionenaustauscher

LaboStar

LaboStar® RO System

Ultra Clear Compakt RO

Ultra Clear® Compact RO System

Ultra Clear RO EDI

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Protegra CS RO

Protegra CS® RO EDI System

Evoqua Ionenaustauscher

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