Jenseits der Reinheit: Was kann und was nicht Umkehrosmosemembran

Umkehrosmosewasser ist in jeder Hinsicht ein Beispiel für die Dichotomie zwischen H2O und Verunreinigung .
Wir bei AKVAFOR sind daran gewöhnt, dass die Welt unterteilt ist in:

1. diejenigen, die glauben, dass der osmotische Filter alles außer Karma und Gewissen reinigt
2. und diejenigen, die osmotisches Wasser für den Feind in Tee gießen, wenn man es für tot hält.

Beide Annahmen sind Fragen des persönlichen Glaubens. Wir haben uns die Aufgabe gestellt, darüber zu sprechen, wie es mit osmotischem Wasser in der realen Welt aussieht, und dem vorhandenen Schwarzweißbild Pastellfarben hinzuzufügen.

Lassen Sie uns über das Prinzip der Membran sprechen, den Unterschied zwischen osmotischem Wasser aus Destillat und Elektrolyt sowie darüber, ob Poren darin gesucht und in Säure gekocht werden sollen.

Von Militärwissenschaftlern für U-Boote hergestellt?

Nicht wirklich. Die Bekanntschaft einer Person mit semipermeablen Membranen begann mit der Geschichte des aufmerksamen französischen Abtes Noulay Mitte des 18. Jahrhunderts. Er goss den Wein in die Blase des Schweins und ließ ihn in einem Fass mit Wasser aufbewahren. Der Wein wurde wie Saft, die Blase nahm zu und das Phänomen erhielt den Namen Osmose von Nola (vom griechischen „Druck“). Der Abt beschrieb die Eigenschaften einer semipermeablen Membran und ihre Hauptfähigkeit besteht darin, nur Wasser durchzulassen. Wenn die Blase mit dem Wein, den Nole ins Wasser gab, nicht dehnbar wäre, würde das eindringende Wasser den Druck erhöhen und der Prozess würde aufhören. Der Druck, der ausgeübt werden muss, um kein Wasser in den Wein zu lassen, wird als osmotisch bezeichnet. Dies hängt von der unterschiedlichen Konzentration gelöster Substanzen auf beiden Seiten der Membran ab.

Wenn der Abt vermutet hätte, eine Blase mit Wein zu quetschen und überschüssiges Wasser herauszudrücken, könnte er gleichzeitig einen Umkehrosmosefilter erfinden.

Später schlossen sich Naturforscher, Botaniker und Physiologen der Forschung an, die sich für die natürlichen Manifestationen der Osmose, insbesondere die Ernährung von Pflanzen und Zellen des menschlichen Körpers, interessierten. Ein separater Interessenszweig bestand aus Physikern und Chemikern, die sich Sorgen über die Aufgabe machten, „den Prozess im industriellen Maßstab zu wiederholen“, um Süßwasser und Meerwasser zu entsalzen.

Das Funktionsprinzip einer Haushaltsumkehrosmosemembran

Eine Umkehrosmosemembran ist heute ein dünner Polymerfilm, der auf einem inerten Substrat abgeschieden wird, das vollständig wasserdurchlässig ist. Die wichtigste Eigenschaft der Membran ist ihre Fähigkeit zu quellen, dh mit Molekülen zu reagieren und an diese zu binden. Dieser Vorgang wird als Hydratation bezeichnet. Andere in Wasser gelöste Substanzen können nicht mit dem Membranmaterial reagieren, und wenn Wasserdruck in der Wasserversorgung auf die gequollene Membran ausgeübt wird, beginnen nur Wassermoleküle durch die Membran auszutreten (herauszudrücken).



Wenn Wasser durch die Membran fließt, steigt die Konzentration der gelösten Substanzen vor der Membran und der osmotische Druck entsprechend an.
Wenn der osmotische Druck gleich dem Druck im System ist, stoppt der Wasserdurchgang durch die Membran. Um dies zu verhindern, wird das Konzentrat ständig in die Drainage eingeleitet.

Woraus bestehen moderne Membranen?

In den letzten Jahrzehnten haben sich Membranmaterialien verändert, von denen wir am häufigsten feststellen:

- Polyacetat
Cellulose Die alte Generation semipermeabler Membranen, die bis zu 50% Nitrate enthielten. Das Vorhandensein einer Kohlevorfiltration hilft in diesem Fall nicht, da sie auch keine Nitrate „sieht“. Die Cellulosebase der Polyacetatmembranen provozierte das aktive Wachstum von Bakterien.

- Polyamid
In den letzten zehn Jahren hat sich dieser Membrantyp weit verbreitet, insbesondere aufgrund seiner Biofouling-Beständigkeit und einer Selektivität von 92–99%. In seinen Umkehrosmoseanlagen verwendet AQUAFOR Polyamid 66, das im Wesentlichen aus Nylon besteht.

Es ist zu unterscheiden zwischen Haushalts-Dünnschichtmembranen und Membranen, die zur Entsalzung von Meerwasser verwendet werden. Das Funktionsprinzip dieser Membranen ist das gleiche, aber technisch ist die Membran zur Entsalzung unterschiedlich ausgelegt. Um H2O aus dem Meerwasser zu „quetschen“, muss der höhere osmotische Druck überwunden werden, und eine Dünnschichtmembran reißt unter solchen Bedingungen. Um während der Entsalzung mit hohen Belastungen arbeiten zu können, ist ein anderes technisches Design erforderlich: Die Membran besteht aus anderen Materialien und hat ein dichteres Substrat (z. B. Keramik).

Osmose ist kein Sieb!

Die Meinung, dass die Membran aufgrund des Vorhandenseins von „sehr kleinen Poren“ funktioniert, entspricht nicht der Realität. Die Umkehrosmosemembran hat keine Poren. Die Trennung von Wasser in Permeat (gereinigtes Wasser) und Retentat (Verunreinigungskonzentrat, das zur Entwässerung gelangt) erfolgt aufgrund eines Prozesses, der der Übertragung von elektrischem Strom durch einen Metallhalbleiter ähnlich ist.


Die Fähigkeit, Wasser zu „leiten“, ist eine Eigenschaft einer bestimmten Klasse von Polymermaterialien, ähnlich der Fähigkeit von Metallen, elektrischen Strom zu leiten. Es gibt jedoch Materialien, die weder das eine noch das andere leiten.

Der Mechanismus zum Übertragen von Wassermolekülen durch eine Membran ähnelt dem Verfahren zum Übertragen von Strom durch einen Metallleiter. Sowohl in der Membran als auch in der Membran gibt es keine Löcher, dennoch fließt ein Strom in Form von Elektronen von der Stelle, an der sich viele von ihnen befinden, durch das Material in Richtung einer niedrigeren „Konzentration“.

Warum ist die Membranselektivität nicht immer 100%?

Vergleichen wir die Filtrationsfähigkeiten von Sorptions- und Umkehrosmosefiltern nach Arten von Verunreinigungen:

Nicht alle Verunreinigungen werden selbst durch eine Umkehrosmosemembran zu 100% entfernt. Denken Sie daran, dass ursprünglich Membranen zur Entsalzung von Wasser geschaffen wurden (in Gebieten, in denen Trinkwasser spürbar salzig ist, aber noch nicht im Meer). Daher wurden Standardtests zur Entfernung von Salzen durch die Membran an einer Lösung von Natriumchlorid (Natriumchlorid) durchgeführt. In der Tat kann die Osmose eine 99% ige Salzentfernung bewirken. Wenn das Wasser jedoch sehr hart ist, kann der Wirkungsgrad aufgrund einer Erhöhung der „Leckage“ auf 93-95% reduziert werden.

Für die Haushaltsosmose werden am häufigsten Membranen mit einer Selektivität von 97 bis 99% verwendet. Sie sind für Natriumchlorid normalisiert, dies bedeutet jedoch nicht, dass es für andere Substanzen gleich ist. Für verschiedene Schadstoffe kann der „Schlupf“ unterschiedlich sein, dies hängt von ihrer Art ab. Beispielsweise passieren einige Borverbindungen die Membran ziemlich erfolgreich, während andere Verbindungen, beispielsweise große organische Moleküle, im Gegensatz dazu fast zu 100% entfernt werden.

Der "Schlupf" tritt aus drei Gründen auf:

1. "Mimikry." Befindet sich etwas im Wasser, das in seinem chemischen Verhalten einem Wassermolekül ähnelt, kann es Bindungen mit dem Membranmaterial eingehen und „mit dem Unternehmen mitgehen“.
2. Diffusion, wir werden später genauer darauf eingehen.
3. Beschädigung oder schlechte Qualität der Membran.

Über Mimikry. Stellen Sie sich eine Reihe von Arbeitern vor, die an einer Kette von Ziegeln vorbeikommen. Wenn Sie mehrere Steine ​​durch etwas sehr Ähnliches ersetzen, dh "schwer und rechteckig-parallelepiped", wird kaum jemand in der Kette die Substitution bemerken.

Jede Membran passiert eine bestimmte Menge gelöster Substanzen, weshalb Messungen des Salzgehalts (und der tatsächlichen Leitfähigkeit) unter Verwendung eines TDS-Messgeräts Ergebnisse zeigen, die sehr niedrig, aber nicht Null sind. Die Wirksamkeit des TDS-Messgeräts ist übrigens dem vorherigen Beitrag gewidmet .

Die Diffusion ist ein paralleler Prozess

Gleichzeitig mit dem Prozess der Übertragung von Wassermolekülen durch die Membran findet ein Prozess der Diffusion gelöster Substanzen durch die Membran statt. Je größer der Konzentrationsgradient ist, desto größer ist die Diffusion. Das Ergebnis dieses Prozesses wird natürlich auch von der Art der diffundierenden Substanzen bestimmt: Einige von ihnen sind „neugieriger“, andere weniger. Wenn andere Dinge gleich sind, diffundieren große organische Ionen schlechter als kleine, „flinke“ Alkalimetallionen.

Im Vergleich zum Haupttransfer von Wassermolekülen durch die Membran ist die Menge an diffundierender Substanz gering und kann bei der Wasseraufbereitung im Haushalt vernachlässigt werden. Aus diesem Grund beträgt die Selektivität der Membran jedoch nicht 100%.

Das Ergebnis der Diffusion macht sich normalerweise im ersten Teil des Wassers nach längerer Stagnation bemerkbar - Ausfallzeit des Filters. Während dieser Zeit kann sich die Salzkonzentration auf beiden Seiten der Membran ausgleichen. In "erweiterten" Filtern gibt es spezielle Tricks, um dieses Problem zu lösen.

Jedes Material unterliegt der Diffusion. Denken Sie, dass Polyethylen fest ist? Gase passieren ihn mit einer Pfeife, wenn auch leise. Helium diffundiert viel schneller aus einem Ballon.

Was reinigt nicht einmal den Umkehrosmosefilter?

Es gibt Substanzen, die die Membran leicht täuschen. Unter ihnen sind Bor / Borate. Bei neutralem pH-Wert liegt Bor in Lösung in Form eines H3BO3-Moleküls vor und ist in einigen Eigenschaften einer Membran in Wasser sehr ähnlich. Dadurch kann das Bor die Membran für das Unternehmen passieren. Wenn der pH-Wert auf alkalisch geändert wird, liegt Bor in Form eines geladenen Ions in Lösung - eines Anions von Borsäure oder Tetraborat. In Form eines Anions wird Bor von der Membran bereits perfekt abgeschnitten.

Einige flüchtige organische Verbindungen zeichnen sich durch eine hohe Diffusionsaktivität aus. Beispielsweise kann Chloroform die Membran durchdringen, lässt sich jedoch leicht mit einem Kohlenstoffvorfilter entfernen. Die Membran ist nicht zum Entfernen von Gasen, insbesondere Schwefelwasserstoff, ausgelegt. Bewohner von Megastädten sollten sich keine Sorgen machen, Wasser und Schwefelwasserstoff werden nicht in das Wasserversorgungsnetz eingespeist, und Bor ist nicht in allen Formen giftig. Borsäure zum Beispiel ist bei Kindern in den Ohren vergraben.

Membrangesundheitsfaktoren

Die Gründe, warum die Membran versagt:

1. Physischer Schaden
2. Hydratationsverlust durch Einwirkung von chloriertem Wasser oder anderen Oxidationsmitteln (Ozonung) oder durch Austrocknen der Membran. Der Prozess kann irreversibel werden, daher ist es unmöglich, das Trocknen einer bereits verwendeten Membran zu verhindern. Und um eine Beschädigung der Membran durch Chlor zu vermeiden, enthält der Umkehrosmosefilter immer Kohlenstoffvorbehandlungseinheiten.
3. Ablagerung unlöslicher Salze und Feststoffe in Wasser auf der Oberfläche (schlechte / unzureichende Vorfiltration)
4. Unzureichender Wasserfluss zur Entwässerung oder „Einsparung“ von Entwässerungswasser.

Ist das Beste der Feind des Guten?

Paradoxerweise kann die Fähigkeit, Wasser fast vollständig von Verunreinigungen zu reinigen, von vielen als Nachteil angesehen werden. Das Prinzip der Filtration mit Abwasser unter der Schirmherrschaft des Pflanzens auf der „Nadel der Betriebskosten“ wird ebenfalls in Minuspunkten festgehalten. Wir haben eine kleine FAQ zu diesen und verwandten Themen zusammengestellt.

1. Ist das "tote" Wasser? (unser Favorit)

Was Liebhaber des Begriffs "totes" Wasser bedeuten, ist uns bis zum Ende nicht klar. Aus Sicht der offiziellen Wissenschaft gibt es weder lebendes noch totes Wasser. Fast jedes H2O-Molekül auf dem Planeten besuchte einmal sowohl einen Regentropfen als auch die lebenswichtigen Produkte eines Organismus. Es gibt keine fabelhaften Eigenschaften von Wasser - es gibt seine Zirkulation in der Natur sowie eine hervorragende Möglichkeit, die Membran mit einer wässrigen Lösung aller Oberflächen zu reinigen. Wir schlagen vor, Märchen nur als kulturelle Ressource zu betrachten, da unser Körper genau H2O benötigt, der Rest ist in zwei Gruppen unterteilt:

1. optional, da es mit Essen kommt;
2. kurz- oder langfristig ungesund.

Das Fehlen von Verunreinigungen im Trinkwasser und damit den sogenannten „nützlichen Mineralien“ hält der Ernährungskritik nicht stand. Calcium wird von unserem Körper praktisch nicht aus dem Wasser aufgenommen, da es in Form von anorganischen Salzen vorliegt. Selbst wenn dieses Kalzium absorbiert würde, wäre es schwierig, 17 Liter Moskauer Wasser mittlerer Härte zu trinken, um den täglichen Bedarf für dieses Element zu decken - etwa 1000 mg. Nur Magnesium kann gut aus Wasser aufgenommen werden, aber darüber haben wir separat gesprochen .

2. Ist der Kauf teuer und die Wartung teuer?

Typisches Beispiel



Ich musste ernsthaft rechnen und herausfinden, dass 300 Rubel pro Kubikmeter sauberes Wasser ungefähr 30 Kopeken pro Liter sind. Wir bieten an, mit den Kosten für einen Liter Trinkwasser im Laden zu vergleichen, da die Qualität in Kunststoff ähnlich, wenn nicht sogar schlechter ist . Abhängig vom Pathos der Steckdose beträgt der Preis für einen Liter des gleichen osmotischen Wassers 15 Rubel.

3. Warum ist Umkehrosmosewasser kein Destillat?

Wasser ist für uns keine Nahrung und kein Weg, um „Ziegel“ für den Aufbau eines Organismus zu bekommen. Dies ist die Umgebung, in der die chemischen und physikalischen Prozesse des Körpers stattfinden. Darüber hinaus ist sie selbst ziemlich träge und nimmt fast nie an diesen Prozessen teil. Wir spalten es nicht in Wasserstoff und Sauerstoff auf, der Elektrolyseprozess läuft im Körper nicht ab.

Wenn Sie diese Rolle des Wassers verstehen, können Sie destilliertes Wasser trinken, in dem es keine „nützlichen Mineralien“ gibt. Mit einer ausgewogenen Ernährung werden Sie keine Probleme bekommen.

Die Gefahr von destilliertem Wasser besteht darin, dass es nur "schmutzig" sein kann. Durch Verdampfung wird kein Wasser aus Verunreinigungen organischer Substanzen entfernt, deren Siedepunkt unter 100 ° C liegt.

Es gibt einen großen Unterschied zwischen dem Wasser nach der Umkehrosmosemembran und destilliertem Wasser. Die Umkehrosmose schneidet die gelösten Salze nicht vollständig ab, aber während der Destillation verbleiben die Salze vollständig im Destillationswürfel. Andererseits bewegen sich organische flüchtige Substanzen während des Destillationsprozesses mit Dampf in das Destillat, während die Membran sie gut entfernt. Darüber hinaus hatten die Brennereien zuvor Gummischläuche, die dem resultierenden Wasser eine „Geschmackslosigkeit“ verliehen.

4. Warum ist Umkehrosmosewasser kein Elektrolyt?

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Ein Elektrolyt ist eine Flüssigkeit, die elektrischen Strom leitet. Zum Beispiel Suppe oder Kompott. Das heißt, alle Flüssigkeiten, die aufgrund der Bewegung von Ionen elektrischen Strom leiten.

Elektrolyte sind ein köstliches Mittagessen.

5. Muss die Membran gespült werden?

Die Membranspülung wird tatsächlich durchgeführt. Dies gilt jedoch für Industriemembranen. Je nachdem, welche Partikel an der Membran „haften“, wird zum Waschen ein ganzes Arsenal spezieller Zusammensetzungen verwendet: alkalische, saure Waschmittel, Tenside usw. Bei Industriemembranen ist alles über diese Partikel bekannt und die Zusammensetzung wird individuell ausgewählt.

Das Anschauen von Videos auf Youtube darüber, wie Membranen in Zitronensäure gekocht werden, ist ein wenig traurig, denn vor unseren Augen verbringen die Menschen vergeblich Zeit - die Membran verliert ihre Eigenschaften durch hohe Temperaturen.

Was wollten wir sagen?

1. Historisch gesehen sind Umkehrosmosemembranen gut, weil sie Wasser perfekt entsalzen können, dafür wurden sie geschaffen. Diese Eigenschaft lindert das Leiden derer, die Trinkwasser haben, das entweder sehr hart oder nur salzig ist.
2. Haushaltsmembranen können ein Maximum an schädlichen Verunreinigungen herausfiltern, die die moderne Welt mit Wasser anreichert. Diese Membranfähigkeit übertrifft die Fähigkeiten von Sammelfiltern. Mit Ionenaustauscherkartuschen können Sorptionsfilter auch die Steifheit verringern. Es gibt jedoch eine Reihe ärgerlicher Einschränkungen hinsichtlich Effizienz und Ressourcen.
3. Der Schaden von Wasser nach dem osmotischen Filter ist nicht nachgewiesen. Je reiner das Wasser, desto leichter laufen die Stoffwechselprozesse im Körper ab.
4. Die Kosten für einen Liter reines Wasser unter Verwendung einer Membran sind geringfügig höher als die eines Sorptionswasserreinigers. Sie müssen jedoch den Reinigungsgrad mit Flaschen aus dem Laden vergleichen, da das Wasser im Kunststoff mit derselben Technologie gereinigt wird.

Die Verwendung einer Umkehrosmosemembran ist eine Frage der Motivation und des Wunsches, die Auswirkungen negativer Umweltfaktoren zu minimieren. Es gibt weder gesundes Wasser noch gesunde Luft. Nutzluft ist Inhalation, aber keine Luft mehr. Und die Formel von reinem Wasser aus unserem Labor lautet wie folgt:

Wasser sollte im Tee unsichtbar sein.