Osmose
Osmose ist ein Phänomen, bei dem reines Wasser aus einer verdünnten Lösung durch eine halbdurchlässige Membran zu einer höher konzentrierten Lösung fließt. Halbdurchlässig bedeutet, dass die Membran kleine Moleküle und Ionen durchlässt, aber als Barriere für größere Moleküle oder gelöste Substanzen wirkt. Um dies zu veranschaulichen, nehmen Sie an, dass eine halbdurchlässige Membran zwischen zwei Fächern in einem Tank angeordnet ist., Angenommen, die Membran ist durchlässig für Wasser, aber nicht für Salz. Wenn wir eine Salzlösung in ein Fach und eine reine Wasserlösung in das andere legen, versucht das System, das Gleichgewicht zu erreichen, indem es auf beiden Seiten der Membran die gleiche Konzentration aufweist. Die einzige Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, dass Wasser vom reinen Wasserfach in das Salzwasserfach geleitet wird.,
Wenn Wasser durch die Membran zur Salzlösung gelangt, steigt der Flüssigkeitsstand im Salzwasserfach an, bis ein ausreichender Druck erzeugt wird, der durch den Unterschied der Füllstände zwischen den beiden Kompartimenten verursacht wird, um die Osmose zu stoppen. Dieser Druck, der einer Kraft entspricht, die die Osmose bei dem Versuch auszuüben scheint, die Konzentrationen auf beiden Seiten der Membran auszugleichen, wird als osmotischer Druck bezeichnet.,
Umkehrosmose
Wenn ein Druck größer als der osmotische Druck auf die hohe Konzentration ausgeübt wird, kann die Richtung des Wasserflusses durch die Membran umgekehrt werden. Dies nennt man Umkehrosmose (abgekürzt RO). Beachten Sie, dass diese umgekehrte Strömung reines Wasser aus der Salzlösung erzeugt, da die Membran nicht salzdurchlässig ist.
Wie funktioniert Umkehrosmose?
Diffusion ist die Bewegung von Molekülen aus einem Bereich höherer Konzentration in einen Bereich niedrigerer Konzentration., Osmose ist ein spezieller Diffusionsfall, bei dem die Moleküle Wasser sind und der Konzentrationsgradient über eine semipermeable Membran auftritt. Die semipermeable Membran ermöglicht den Durchgang von Wasser, jedoch nicht von Ionen (z. B. Na+, Ca2+, Cl-) oder größeren Molekülen (z. B. Glukose, Harnstoff, Bakterien). Diffusion und Osmose sind thermodynamisch günstig und werden fortgesetzt, bis das Gleichgewicht erreicht ist. Die Osmose kann verlangsamt, gestoppt oder sogar umgekehrt werden, wenn von der „konzentrierten“ Seite der Membran ein ausreichender Druck auf die Membran ausgeübt wird.,
Umkehrosmose tritt auf, wenn das Wasser gegen den Konzentrationsgradienten über die Membran bewegt wird, von einer niedrigeren Konzentration zu einer höheren Konzentration. Stellen Sie sich zur Veranschaulichung eine semipermeable Membran mit Süßwasser auf der einen Seite und einer konzentrierten wässrigen Lösung auf der anderen Seite vor. Wenn eine normale Osmose stattfindet, überquert das frische Wasser die Membran, um die konzentrierte Lösung zu verdünnen. Bei der Umkehrosmose wird mit der konzentrierten Lösung Druck auf die Seite ausgeübt, um die Wassermoleküle über die Membran zur Süßwasserseite zu zwingen.,
Membrantrennungstechnologien
Wenn ein Druck größer als der osmotische Druck auf die hohe Konzentration ausgeübt wird, kann die Richtung des Wasserflusses durch die Membran umgekehrt werden. Dies nennt man Umkehrosmose (abgekürzt RO). Beachten Sie, dass diese umgekehrte Strömung reines Wasser aus der Salzlösung erzeugt, da die Membran nicht salzdurchlässig ist.
