Osmose ist ein Phänomen, bei dem reines Wasser aus einer verdünnten Lösung durch eine semipermeable Membran in eine höher konzentrierte Lösung fließt. Semipermeabel bedeutet, dass die Membran kleine Moleküle und Ionen durchlässt, aber für größere Moleküle oder gelöste Stoffe eine Barriere darstellt. Umkehrosmose ist der umgekehrte Prozess der Osmose. Eine weniger konzentrierte Lösung hat die natürliche Tendenz, zu einer Lösung mit höherer Konzentration zu wandern.

Wie funktioniert ein Umkehrosmose-System?

Umkehrosmose ist ein Verfahren, das Fremdstoffe, Feststoffe, große Moleküle und Mineralien aus Wasser entfernt, indem es Wasser unter Druck durch spezielle Membranen presst. Es handelt sich um ein Wasseraufbereitungssystem zur Verbesserung der Wasserqualität für Trinkwasser, zum Kochen und für andere wichtige Zwecke.

Bei fehlendem Wasserdruck strömt durch Osmose gereinigtes Wasser (Wasser mit niedriger Konzentration) zum Wasser mit hoher Konzentration. Das Wasser wird durch eine semipermeable Membran gepresst. Dieser Membranfilter besitzt unzählige Poren mit einem Durchmesser von nur 0,0001 Mikrometern. Dadurch werden etwa 99 % der Verunreinigungen wie Bakterien (ca. 1 Mikrometer), Tabakrauch (0,07 Mikrometer), Viren (0,02–0,04 Mikrometer) usw. herausgefiltert. Nur reine Wassermoleküle passieren die Membran.

Die Umkehrosmose-Wasseraufbereitung filtert zwar möglicherweise einige der für unseren Körper notwendigen Mineralien heraus, ist aber eine effektive und bewährte Technologie zur Herstellung von sauberem und reinem Trinkwasser. Das Umkehrosmose-System sollte viele Jahre lang hochreines Wasser liefern, sodass Sie es bedenkenlos trinken können.

Warum ist ein Membranfilter bei der Wasserreinigung so effektiv?

Im Allgemeinen lassen sich die bisher entwickelten Wasseraufbereitungsanlagen grob in zwei Kategorien einteilen: membranlose Filterfiltrationsverfahren und Umkehrosmose-Wasseraufbereitungsverfahren mit Membran.

Die membranfreie Filterfiltration erfolgt meist mit einem Kohlefilter, der lediglich schlechten Geschmack, Geruch, Chlor und einige organische Substanzen aus dem Leitungswasser entfernt. Die meisten Partikel, wie anorganische Substanzen, Schwermetalle, organische Chemikalien und Karzinogene, können nicht entfernt werden. Die Umkehrosmose hingegen ist das weltweit am häufigsten verwendete Wasserreinigungsverfahren. Dabei kommt eine semipermeable Membran zum Einsatz, die mit modernster Polymertechnologie hergestellt wird. Dieses Verfahren filtert verschiedene anorganische Mineralien, Schwermetalle, Bakterien, Viren und radioaktive Stoffe aus dem Leitungswasser und erzeugt so reines Wasser.

Das Ergebnis ist, dass der gelöste Stoff auf der unter Druck stehenden Seite der Membran zurückgehalten wird, während das reine Lösungsmittel auf die andere Seite gelangen kann. Um selektiv zu sein, sollte diese Membran große Moleküle oder Ionen nicht durch die Poren (Löcher) lassen, kleinere Bestandteile der Lösung (wie Lösungsmittelmoleküle, z. B. Wasser, H₂O) jedoch ungehindert passieren lassen.

Dies gilt insbesondere hier in Kalifornien, wo das Leitungswasser sehr hart ist. Warum also nicht saubereres und sichereres Wasser mit einer Umkehrosmoseanlage genießen?

Umkehrosmose-Membranfilter

Anfang der 1950er-Jahre machte Dr. Sidney Loeb an der UCLA die Umkehrosmose (RO) praktisch anwendbar, indem er zusammen mit Srinivasa Sourirajan semipermeable, anisotrope Membranen entwickelte. Künstliche Osmosemembranen sind speziell entwickelte, semipermeable Membranen mit Poren von nur 0,0001 Mikrometern – das entspricht einem Millionstel der Dicke eines Haares. Diese Membran ist ein Spezialfilter, der mithilfe von Polymertechnologie hergestellt wird und weder chemische Verunreinigungen noch Bakterien und Viren durchlässt.

Wird kontaminiertes Wasser unter Druck gesetzt, um es durch diese spezielle Membran zu pressen, gelangen hochmolekulare Chemikalien wie in Wasser gelöster Kalk und Kalk selbst zusammen mit reinem Wasser mit niedrigem Molekulargewicht, gelöstem Sauerstoff und Spuren organischer Mineralien durch die semipermeable Membran. Sie werden durch den Druck des nachströmenden Wassers, das die Membran nicht passieren kann, wieder herausgespült.

Das Ergebnis ist, dass der gelöste Stoff auf der unter Druck stehenden Seite der Membran zurückgehalten wird, während das reine Lösungsmittel auf die andere Seite gelangen kann. Um selektiv zu sein, sollte diese Membran große Moleküle oder Ionen nicht durch die Poren (Löcher) lassen, kleinere Bestandteile der Lösung (wie Lösungsmittelmoleküle, z. B. Wasser, H₂O) jedoch ungehindert passieren lassen.

Membranen, die ursprünglich für medizinische Zwecke entwickelt wurden, kommen auch im militärischen Bereich zum Einsatz, beispielsweise um Soldaten mit sauberem Trinkwasser zu versorgen. Sie werden auch zur weiteren Reinigung des Astronautenurins verwendet, der bei unvorhergesehenen Ereignissen während der Weltraumforschung gesammelt wird. Sie werden in der Luft- und Raumfahrt zur Trinkwasseraufbereitung eingesetzt, und große Getränkehersteller nutzen seit Kurzem industrielle Wasserfilter mit hoher Kapazität für die Flaschenproduktion. Auch in Haushaltswasserfiltern finden sie breite Anwendung.