Umkehrosmose und ScalingDie Versorgung mit Trink- und Brauchwasser ist in vielen Regionen der Welt zum begrenzenden Faktor f\u00fcr eine weitere wirtschaftliche und soziale Entwicklung geworden. Rund ein Drittel der Weltbev\u00f6lkerung lebt in Gebieten mit mittlerer bis hoher Wasserknappheit. Aufgrund der begrenzten Verf\u00fcgbarkeit von Trinkwasser stellt Meer- und Brackwasser heute bereits in vielen L\u00e4ndern der Welt eine wichtige Trinkwasserquelle dar, deren Bedeutung in den n\u00e4chsten Jahren stetig zunehmen wird.Eine M\u00f6glichkeit der Trinkwassergewinnung ist die Umkehrosmose. Bei der Umkehrosmose erfolgt eine selektive Abtrennung von gel\u00f6sten Stoffen aus dem Rohwasser (Feed), indem das L\u00f6sungsmittel (Permeat) unter hohem Druck durch eine semipermeable (halbdurchl\u00e4ssige) Membran gepresst wird, w\u00e4hrend das ionenreiche Konzentrat (Retentat) zur\u00fcckbleibt.Als Folge der selektiven Wirkung der Membran kommt es zu einer Aufkonzentrierung der im Rohwasser gel\u00f6sten Komponenten. Dies kann zu einer Verblockung der Membran f\u00fchren, wenn die L\u00f6slichkeitsgrenzen \u00fcberschritten werden. Man spricht von Scaling. Irreversible Folgen sind die Verringerung der Permeatleistung und Verschlechterung der Permeatqualit\u00e4t.Eine M\u00f6glichkeit zur Verhinderung von Scaling ist der Einsatz von Antiscalants. Diese beeinflussen die Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit und ?eigenschaften (z.B. Oberfl\u00e4chenladung) der gebildeten Partikel derart, dass ein weiteres Wachstum verhindert, gest\u00f6rt oder verz\u00f6gert wird. Nachteil der Antiscalants ist ihre teilweise schlechte biologische Abbaubarkeit. Dar\u00fcber hinaus entstehen zus\u00e4tzliche Kosten durch die Dosierung. W\u00e4hrend eine \u00dcberdosierung das Auftreten von Biofouling beg\u00fcnstigt, kann durch eine Unterdosierung Scaling nicht ausreichend verhindert werden. Eine h\u00e4ufige Reinigung der Anlagen wird notwendig. Die Lebensdauer der Membranen wird reduziert.Es wird angenommen, dass die derzeit verwendeten Antiscalants keine signifikante thermodynamische Wirkung (Beeinflussung der L\u00f6slichkeit) zeigen. Die eigentliche Wirkung beruht auf der Verringerung der Wachstumsgeschwindigkeit entstehender Partikel, sowie der Beeinflussung deren oberfl\u00e4chenchemischen Eigenschaften. Es wird davon ausgegangen, dass Scaling nur innerhalb eines bestimmten (kritischen) Partikelgr\u00f6\u00dfenbereiches auftritt.Zur Bestimmung der notwendigen Dosiermenge wurden daher zwei L\u00f6sungsans\u00e4tze verfolgt. 1) Absch\u00e4tzung der notwendigen Antiscalant-Konzentration durch Entwicklung eines Berechnungsverfahrens: Es wird davon ausgegangen, dass die Antiscalants nicht die L\u00f6slichkeit der Salze, sondern die oberfl\u00e4chenchemischen Eigenschaften der gebildeten Partikel ver\u00e4ndern. Durch Absch\u00e4tzung der spezifischen Oberfl\u00e4che sollte es also m\u00f6glich sein, die notwendige Dosiermenge zu bestimmen.2) Entwicklung eines Online-Dosierverfahrens: Batchversuche zeigten, dass neben der pH-Wert- und Leitf\u00e4higkeitsmessung, insbesondere optische Messverfahren, wie die Tr\u00fcbungsmessung und Partikelgr\u00f6\u00dfenbestimmung, geeignet sind, um Scaling nachzuweisen. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse wurde eine Versuchsanlage mit verschiedenen kontinuierlich arbeitenden Messger\u00e4ten aufgebaut. Mit Hilfe der Versuche wurden die wichtigsten Formen von Scaling, d.h. Calciumcarbonat- und Calciumsulfat-Scaling untersucht und der Einfluss verschiedener handels\u00fcblicher Antiscalants auf die Partikelbildung getestet. Bisher kann Scaling nur an Sp\u00e4tfolgen, wie der Verringerung der maximalen Ausbeute und der Zunahme des notwendigen Betriebsdruckes erkannt werden. Anhand bisheriger Ergebnisse konnte zus\u00e4tzlich gezeigt werden, dass mit dem Auftreten von Scaling die Tr\u00fcbung im Konzentratstrom sinkt. Grund daf\u00fcr ist die verschlechterte Ausschwemmbarkeit der Partikel, da ein Teil der Partikel eine Wechselwirkung mit der Membran eingeht. Durch die Entwicklung und Anwendung eines neuartigen Mess-, Steuer- und Regelsystems sollte es m\u00f6glich sein, diesen kritischen Gr\u00f6\u00dfenbereich im Konzentrat zu identifizieren und durch eine bedarfsgerechte Zudosierung der Inhibitoren ein Scaling zu verhindern.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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