OMGEKEERDE OSMOSE
Waar heel veel mensen in de aquariumhobby het vaak over osmose hebben, bedoelen ze omgekeerde osmose. Wat je ook vaak ziet is de engelse term: RO (Reverse Osmosis).
Omgekeerde osmose is een techniek die veelal in de drinkwaterindustrie wordt toegepast. Vooral de toepassing om uit zout zeewater drinkwater te bereiden is algemeen bekend (en met dit water brouwen ze bijvoorbeeld op de Nederlandse Antillen bier). 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 gebruikt 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 lage concentratie zouten zal zich door de celwand naar de vloeistof met hoge concentratie zouten verplaatsen, waardoor na verloop van tijd de concentratie gelijk wordt en er aan een kant méér vloeistof bevindt. Als dit proces in onze nieren plaatsvindt, komt de vloeistof uiteindelijk dus in de blaas terecht.
Hoe werkt omkeer osmose?
Als een systeem met twee vloeistoffen, die gescheiden worden door een zogenaamd semi-permeabel membraan (dit betekent dat het membraan wel doorlaatbaar is voor watermoleculen, maar niet doorlaatbaar is 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 schoonwater kant: 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 omkeerosmose-toestellen daarvoor wordt meestal een werkdruk gegeven van (dacht ik zo) 3 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 omkeerosmose-installaties 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.

Als er aan beide zijden van het membraan de zelfde 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 linker kant. 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.
Samenvatting:
1. Water gaat van een lage concentratie zouten naar een hoge concentratie zouten (vervuiling) door de osmotische druk.
2. Osmotische druk is de druk die nodig is om te voorkomen dat het water zich naar de “zoute” kant beweegt.
3. 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 omkeer-osmose.
Gebruikte Termen:

Semi-permeabel membraan
Een membraan dat wel doorlaatbaar is voor watermoleculen, maar niet doorlaatbaar is voor zouten, bacteriën, organische stoffen, virussen etc. De doorlaatbaarheid van het membraan kan zo klein zijn dat eigenlijk alle verontreinigingen, zoutmoleculen, bacteriën, organische stoffen etc. gescheiden worden van het water.

Osmose
Vloeistof met lage concentratie zouten zal zich door de celwand naar de vloeistof met hoge concentratie zouten verplaatsen, waardoor na verloop van tijd de concentratie gelijk wordt en er aan één kant meer vloeistof bevindt. Dit proces heet osmose.
Door Erik Prins geschreven

Osmose

Osmose, in tegenstelling tot omgekeerde osmose, is het natuurlijke proces van de vermenging van twee vloeistoffen door een halfdoorlatend membraan. Een halfdoorlatend membraan laat bepaalde atomen en moleculen wel door, maar anderen nagenoeg niet. Zo worden door osmose bijvoorbeeld wel watermoleculen doorgelaten, maar bijna geen zoutmoleculen en vele andere opgeloste stoffen welke zich in ons leidingwater bevinden.

Door osmose zal de vloeistof met daarin een lagere concentratie opgeloste stoffen via het half doorlatend membraan naar de vloeistof met een hogere concentratie opgeloste stoffen stromen totdat er een evenwicht ontstaat in het percentage opgeloste stoffen aan beide kanten van het membraan. Alhoewel door osmose de verhouding opgeloste stoffen aan beide kanten van het membraan dichter bij elkaar komt te liggen zal deze niet exact gelijk aan elkaar worden. Dit wordt veroorzaakt doordat het watervolume aan de kant van het membraan waar het water naartoe stroom toeneemt en zodoende zal ook de druk aan die kant toenemen. Op het moment dat deze druk hoog genoeg is om de stoom van water door het membraan tegen te houden zal het proces van osmose tot stilstand komen. De druk waarbij dit plaatsvindt is de osmotische druk.

De hoeveelheid zuiver water welke bij het natuurlijk proces van osmose door het membraan wordt doorgelaten is kort samengevat afhankelijk van onder anderen  de hoeveelheid opgeloste stoffen aan beide zijden van het membraan en zal stoppen zodra de waterdruk gelijk is aan de osmotische druk.

Bovengenoemd proces vormt de basis van omgekeerde osmose, waarbij doormiddel van druk het natuurlijk proces wordt omgekeerd.

Omgekeerde osmose

Bij omgekeerde osmose wordt het membraan gebruikt als een extreem fijn filter welke vele opgeloste stoffen uit het water filtert. Omgekeerde osmose is dan ook een uitstekende en goedkope methode om water te zuiveren. Het proces van osmose wordt omgedraaid door water onder druk door een halfdoorlaatbaar membraan (Ook wel semi doorlaatbaar membraan genoemd) te persen waarbij de natuurlijke osmotische druk wordt omgekeerd. Het membraan is zo ontworpen dat kleine watermoleculen van zuiver water er doorheen kunnen, maar grotere deeltjes of moleculen met een chemische samenstelling niet. De in het water opgeloste stoffen welke niet door het membraan gaan zullen met het afvalwater worden afgevoerd. Het zuivere water welke door het membraan is geperst is osmosewater.

Er zijn meerdere factoren welke invloed hebben op de snelheid waarmee water door een membraan stroomt en de kwaliteit van het osmosewater. De grootste invloed hebben onderstaande factoren:

Werkdruk: Een hogere werkdruk geeft een hogere opbrengst en betere zuivering.
Temperatuur: Een hogere temperatuur geeft een hogere opbrengst en minder goede zuivering.

Osmosewater zal altijd nog enige restwaardes bevatten. Onder de test omstandigheden welke door de diverse fabrikanten worden gehanteerd zuiveren de meeste membranen minimaal 95 tot 97 procent van de opgeloste stoffen uit het toevoerwater (Dit zijn minimum waardes en in de praktijk zal dit veelal hoger zijn). De meeste osmosetoestellen welke op de markt te krijgen zijn, zijn met deze membranen uitgerust.