Omgekeerde osmose

Omgekeerde osmose is het proces van waterzuivering waarbij water onder druk door een semipermeabel (halfdoorlatend) membraan geperst wordt om verontreinigingen, ionen, grote deeltjes of andere onzuiverheden te verwijderen. Het is in feite het omgekeerde proces van het natuurlijk optredende fenomeen osmose.

Bestel Vandaag nog een Magneetventiel Water Online

Osmose

Osmose is een natuurlijk proces, waarbij we twee oplossingen hebben met verschillende concentraties, die door een halfdoorlatend of semipermeabel membraan gescheiden zijn. Een halfdoorlatend membraan is een membraan dat alleen kleine moleculen doorlaat, zoals bijvoorbeeld water. Grotere moleculen zoals van opgeloste stoffen worden niet doorgelaten.

In dit artikel gaan we er voor het gemak vanuit dat het oplosmiddel water en de opgeloste stof zout is.  Aan de linkerkant van het membraan is zoutwater en aan de rechterkant zoetwater. De natuur streeft naar een evenwicht of balans van vrije watermoleculen aan beide zijden van het membraan. Aan de zoutwaterkant zijn minder vrije watermoleculen omdat het zout veel watermoleculen aan zich gebonden heeft. Er is dus een ongelijke concentratie aan vrije watermoleculen. Door het streven van de natuur naar balans zullen vrije watermoleculen door het halfdoorlatende membraan bewegen van de zoetwaterzijde naar de zoutwaterzijde, totdat er een balans aan vrije watermoleculen bereikt is.

In figuur 1 is links het proces grafisch weergegeven. Het bewegen van de vrije watermoleculen naar de zijde van het membraan met de hogere zoutconcentratie, veroorzaakt een niveaustijging van het water aan de kant met de hogere zoutconcentratie. Het wordt omhoog ‘geduwd’ door het zuiverder water. Dit wordt osmotische druk genoemd. Het is de druk nodig om een netto beweging van oplosmiddelmoleculen door het membraan te voorkomen.

Werkingsprincipe van osmose en omgekeerde osmose

Figuur 1: Osmose en omgekeerde osmose

Omgekeerde osmose

Zoals vermeld is omgekeerde osmose het omgekeerde proces van osmose en is dus geen natuurlijk proces. Daarom is er een druk nodig om omgekeerde osmose tot stand te brengen. De druk moet op de oplossing met de hogere zoutconcentratie =uitgeoefend worden. Hierdoor bewegen watermoleculen zich naar het gebied met een lagere waterconcentratie door het semipermeabele membraan. De druk die hiervoor nodig is moet hoger zijn dan de natuurlijke osmotische druk, waarbij het zuivere water passeert en het merendeel van de vervuiling en zouten achterblijft.

Figuur 1 toont rechts een U-vormige buis met omgekeerde osmose in werking. De toegepaste druk op de hogere zoutconcentratie leidt tot een beweging van water door het membraan, waarbij het water tijdens dit proces gezuiverd wordt.

Omgekeerde osmosesystemen

Een eenvoudig omgekeerde osmosesysteem bestaat uit een hogedrukpomp die de druk opvoert van het met zouten, ionen en andere onzuiverheden vervuild toevoerwater. Deze perst het water door het semipermeabele membraan. Daarbij worden alle opgeloste zouten achtergelaten. De benodigde druk is direct proportioneel aan de zoutconcentratie van het inlaatwater. Hoe hoger de concentratie, hoe hoger de druk moet zijn om de natuurlijke osmotische druk te overwinnen.

Werkingsprincipe van een eenvoudig omgekeerde osmosesysteem

Figuur 2: Een eenvoudig omgekeerde osmosesysteem

Het omgekeerde osmosemembraan laat schoner water door. Dit water wordt permeaat water genoemd. Het zout en de andere onzuiverheden die door het membraan gestopt worden, worden afgevoerd. Dit kan om water te besparen afgetapt worden of gerecycled door het omgekeerde osmosesysteem.

Omgekeerde osmosesystemen verwijderen tot op 99% opgeloste stoffen zoals zouten (ionen), deeltjes, pathogenen (ziekteverwekkers) en bacteriën van het toevoerwater.

Magneetventielen gebruikt in omgekeerde osmosesystemen

Normaal gesproken worden in omgekeerde osmosesystemen 2/2-weg magneetventielen gebruikt. Deze hebben 1 inlaat, 1 uitlaat van het open/dicht principe, ideaal voor aan/uit watercontroletoepassingen. Er zijn 3 typen magneetventielen:

Direct gestuurde vloeistofmagneetventielen

Direct gestuurde magneetventielen hebben een compact ontwerp. Figuur 3 laat zien dat de plunjer van het magneetventiel direct de vloeistofstroom blokkeert door de doorstroomopening af te sluiten. Hierdoor wordt de aan/uit functie van het magneetventiel geregeld. Omdat er geen diafragma gebruikt wordt, wordt de vloeistofstroom alleen door de grootte van de doorstroomopening beperkt. Normaal gesproken tussen de 1 en 5 mm.

Werkingsprincipe van een NC direct gestuurde magneet afsluiter

Figuur 3: Schematische weergave van een direct gestuurd magneetventiel (2/2-weg, normaal gesloten).

Omdat deze magneetventielen van het direct gestuurde type zijn, zijn ze onafhankelijk van de systeemdrukverschillen. Dit maakt ze uitermate geschikt voor systemen met een lage stroomsnelheid en een lage, middelgrote of hogedruk tot 150 bar. Poortopeningen variëren van 1/8” tot 3/8”.

Semi-direct gestuurde magneetventielen

Dit type of ontwerp gebruikt een hangend membraan en wordt indirect gestuurd zoals in figuur 4 getoond wordt. Het interne membraan is bevestigd aan de ventielbehuizing. De bekrachtigde plunjer opent een ‘pilot’ poort zodat de vloeistofdruk het openen van het membraan ondersteunt. Tegelijkertijd is de plunjer ook verbonden met het membraan waardoor ook zonder minimaal drukverschil tussen in- en uitlaat, het membraan mechanisch geopend en open gehouden wordt. Dit type is ideaal voor lagedruk- en gesloten kringsystemen, systemen met toevoer op basis van zwaartekracht en systemen waarbij water aangezogen wordt.

Doorsnede dwang gestuurde magneetklep

Figuur 4: Schematische weergave van een semi-direct gestuurd magneetventiel (2/2-weg, normaal gesloten).

Indirecte magneetventielen

Indirecte magneetventielen (Figuur 5) gebruiken een membraan dat niet bevestigd is aan de plunjer. Het membraan ‘zweeft’ als het ware tussen de in- en uitlaatdruk. Het membraan opent en sluit door het drukverschil tussen in- en uitlaatdruk te gebruiken. Dit drukverschil wordt geregeld door een ‘pilot’ circuit (hulpcircuit) dat door een magneet gestuurd wordt. Door het bekrachtigen van de door de magneetspoel aangestuurde plunjer opent zich een passage tussen de uitlaat van het ventiel en de ruimte boven het membraan. Hierdoor valt de druk boven het membraan weg en opent het ventiel doordat de vloeistofdruk onder het membraan groter is dan erboven. Als de magneetspoel spanningsvrij gemaakt wordt, bouwt de inlaatdruk boven het membraan weer op d.m.v. een klein gaatje in het membraan. Hierdoor wordt het membraan naar beneden geduwd en sluit het ventiel.

Dit type ventiel is ideaal voor middelgrote tot hogedruksystemen, atmosferische en pomptoevoersystemen.

Doorsnede servo-gestuurde magneetklep

Figuur 5: Schematische weergave van een indirect gestuurd magneetventiel (2/2-weg, normaal gesloten).

Andere ventieltypen

Toevoerventielen

Toevoerventielen worden gebruikt om de toevoer van vervuild water aan omgekeerde osmoseprocessen te regelen. Zij hebben een aan/uit functie. Vaak zijn het magneetventielen. Deze zijn beschikbaar in verschillende stijlen en geschikt voor vele verschillende scenario’s voor het aansluiten van leidingen.

Kogelventielen

Twee-weg kogelventielen sluiten de watertoevoer en -afvoer af door de hendel een kwartslag te draaien. Deze ventielen kunnen handmatig, pneumatisch of elektrisch bediend worden. Ze kunnen in tussenposities gebruikt worden om watertoevoer naar een systeem, een tank of andere componenten af te sluiten. Ze kunnen ook gebruikt worden voor het gemakkelijker plegen van onderhoud of het buiten bedrijfstellen voor langere periodes. Afhankelijk van het materiaal zijn ze robuuster dan magneetventielen.

Bestel Vandaag nog een Kogelventielen Online

Automatisch afsluitventiel

Automatische afsluitventielen sluiten af of openen afhankelijk van de tankniveaus. Dit zijn indirect of semidirect gestuurde ventielen die in samenhang met druktanks en vlotterventielen automatisch de toevoer naar het omgekeerde osmosesysteem afsluiten als de tank vol is. Wanneer het niveau in de tank daalt beneden een vooringesteld punt wordt de toevoer naar het omgekeerde osmosesysteem weer geopend. Hierdoor wordt de tank weer gevuld met het gezuiverde water uit het omgekeerde osmosesysteem. Zij helpen bij het besparen en behouden van water. Zij werken mechanisch dus er is geen elektrische stroom nodig.   

Vlotterventielen (-afsluiters)

Deze ventielen hebben een vlotter die op het water drijft en bij het bereiken van een bepaald niveau automatisch de toevoer van water aan een tank of reservoir stoppen. Als het waterniveau de vlotter bereikt, veroorzaakt het drijfvermogen van de vlotter een opwaartse beweging van de vlotterarm waardoor het ventiel sluit. De hierdoor gecreëerde tegendruk zorgt ervoor dat het afsluitventiel de toevoer van vervuild water aan het omgekeerde osmosesysteem afsluit.   Als er water gebruikt wordt daalt het niveau en het ventiel opent automatisch waardoor het ventiel opent en water weer toegevoerd wordt aan het omgekeerde osmoseproces.

Bestel Vandaag nog een Vlotterschakelaars Online

Terugslagventiel (-klep)

Terugslagkleppen zijn geplaatst direct na de omgekeerde osmosemodule of in zuiverwaterleidingen een stukje verder. Deze ventielen zorgen ervoor dat er geen gezuiverd water terug kan stromen naar het membraan. Als er tegendruk in het systeem optreedt, bijvoorbeeld doordat de tank vol is, treedt de met een veer werkende klep in werking. Het terugslagventiel stopt de stroming en voorkomt dat het water terugstroomt. De stroming wordt niet hervat voordat de tegendruk onder de toevoerdruk is gedaald.

Deze ventielen zijn nodig in systemen die met druktanks en/of automatische afsluitventielen.

Bestel Vandaag nog een Terugslagkleppen Online

Vereiste karakteristieken voor magneetventielen

Materiaalselectie:

Omdat ventielen toegepast in omgekeerde osmosesystem in contact komen met water met een hoog zoutgehalte is er een grote kans dat de ventielmaterialen door corrosie aangetast worden. Dit komt door chloorhoudend water en andere gebruikte chemicaliën. Daarom worden gewoonlijk corrosiebestendige legeringen gebruikt. Plastics zoals polyamide en roestvrije staalsoorten zijn een veelvoorkomende keuze voor omgekeerde osmosesystemen om cavitatie en spleetcorrosie te weerstaan. Messing is ook een traditionele keuze, maar normaal messing kan niet gebruikt worden bij chlooroplossingen of bij gezuiverd water vanwege het desinfectieproces.

Ventieltype:

  • 2-weg direct gestuurde ventielen worden gebruikt voor systemen met een lage stroomsnelheid en een lage, middelgrote of hogedruk tot 150 bar. Poortopeningen variëren van 1/8” tot 3/8”. Ze zijn niet afhankelijk van drukverschillen tussen in- en uitlaat om te functioneren.
  • 3-weg direct gestuurde ventielen worden gebruikt wanneer drie poorten nodig zijn om twee schakelposities te creëren. Ze zijn ideaal voor het aansturen van aandrijvingen of om vloeistofstromen om te leiden.
  • 2-weg indirect gestuurde magneetventielen zijn ideaal voor atmosferische of middelgrote druk en toepassingen met hoge stroomsnelheden. Het drukverschil dient groter te zijn dan 0,5 bar.
  • 2-weg semi-direct gestuurde magneetventielen zijn ideaal voor lage druk en gesloten kringsystemen met hoge stroomsnelheden.

Modificaties

Normaal gesloten

2-weg ventielen zijn gesloten als ze niet bekrachtigd zijn en open wanneer bekrachtigd. Wanneer 3-weg ventielen niet bekrachtigd zijn, is de drukpoort gesloten en de cilinderpoort staat in verbinding met de ontluchtingspoort. Wanneer ze bekrachtigd zijn, staat de drukpoort in verbinding met de cilinderpoort en de ontluchtingspoort is gesloten.

Normaal geopend

2-weg ventielen zijn open als ze niet bekrachtigd zijn en gesloten wanneer bekrachtigd. Wanneer 3-weg ventielen niet bekrachtigd zijn, is de drukpoort verbonden met de cilinderpoort. Wanneer ze bekrachtigd zijn, is de drukpoort dicht en staat de cilinderpoort in verbinding met de uitlaatpoort.

Universeel

Deze modificatie maakt het mogelijk het magneetventiel aan te sluiten zodat hij kan werken als Normaal Gesloten of als Normaal Geopend om een van twee vloeistoffen te selecteren of om vloeistof om te leiden van een poort naar een andere.

Voltage

Het is belangrijk om de juiste voltage te specificeren zodat u er zeker van bent dat deze beschikbaar is op de plaats van installatie. Veel voorkomende voltages zijn:

Poortmaat & Type schroefdraad

Wanneer het type schroefdraad en de grootte van de poort gelijk zijn aan elkaar, zullen ze goed in elkaar passen en goed afdichten zodat een lekkage voorkomen wordt. Door verschillende maten schroefdraad te gebruiken, ontstaan er allerlei veelvoorkomende problemen. Een voorbeeld hiervan is een 1/4 inch BSPP watermagneetventiel die niet goed zal werken als de inlaatpoort voorzien is van een 1/4 inch NSP schroefdraad.

Waterslag

Waterslag treedt op wanneer magneetventielen te snel reageren. Daarom is het voor bepaalde toepassingen belangrijk om een ventiel met een instelbare afsluittijd te hebben, zoals deze langzaam sluitende watermagneetventielen..

Verdere informatie

Bestel Vandaag nog een Magneetventiel Water Online


Maandelijkse nieuwsbrief

  • Wie: Voor iedereen met interesse in fluid control technologie!
  • Waarom: Heldere en interessante technische informatie over ons vakgebied in een compact maandelijks overzicht.
  • Wat: Nieuwe producten, technische achtergrondartikelen, video’s, aanbiedingen, branche info, en nog veel meer waarvoor u zich moet aanmelden om het te zien!