Fachwörter-Lexikon
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Umkehrosmose
Die Umkehrosmose, auch Reverse Osmose (RO) genannt, ist ein Membranverfahren, das neben partikulären Stoffen im Wasser auch Ionen zurück hält. Eine Umkehrosmose beruht auf dem Effekt der Osmose, bei dem ein Austausch von Stoffen über eine ionendurchlässige Membran erfolgt. Die Triebkraft für den Prozess beruht auf unterschiedlichen Konzentrationen zu beiden Seiten der Membran. Da die Membranen für die Durchlässigkeit unterschiedlicher Ionen herstellbar sind, besteht die Möglichkeit, Ionen selektiv an- oder abzureichern, solange entsprechende Lösemittel für die gewünschte Konzentrationsänderung verfügbar sind.
Anstelle der unterschiedlichen Konzentration kann die Ionentrennung auch durch unterschiedlichen Druck auf beiden Seiten der Membran in Gang gesetzt werden. Dieser Effekt ist unter dem Begriff Umkehrosmose bekannt. Dabei wird ein Druck auf die konzentrierte Lösung ausgeübt, um den osmotischen Druck dieser Lösung zu überwinden. Das Lösemittel tritt wieder durch die Membran hindurch und alle gelösten Wasserinhaltsstoffe bleiben auf der Seite des Konzentrats zurück. Großtechnisch wird eine Umkehrosmoseanlage als Cross-Flow-Filtration betrieben. Dabei wird der Rohwasserzulauf aufgeteilt in ein Reinwasser, das Permeat mit einem Anteil von 75 % bis 80 % und einem Restsalzgehalt von etwa 2 %. Alle anderen Wasserinhaltsstoffe werden mit dem Konzentrat der Anlage kontinuierlich ausgeschleust.
Ein wesentlicher Teil einer Umkehrosmoseanlage ist die Vorbehandlung, um eine Belegung (Scaling) durch Calcium und Magnesium auf den Membranen zu verhindern. Dazu werden die Wasserenthärtung durch Ionenaustausch oder Härtestabilisierung mit einem Antiscalant eingesetzt.
Bei modernen Anlagen kann die Wasserausbeute durch Einsatz beispielsweise einer Konzentratstufe gesteigert werden. Ferner kann durch den Einsatz von drehzahlgeregelten Pumpen die Permeatleistung variabler angepasst werden. Mit solchen Maßnahmen und der Verwendung von speziellen Niederdruckmembranen lässt sich der Energiebedarf der Gesamtanlage deutlich verbessern.
Metallabscheidung – galvanische - Besonderheiten
Die galvanische Metallabscheidung zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die unterschiedlichsten Metallkombinationen aus Grundmaterial und Beschichtung aufgebaut werden können und dadurch dem Grundmaterial unterschiedliche zusätzliche Eigenschaften verliehen werden können. Die Metallschichten lassen sich des Weiteren relativ gleichmäßig auf alle Bereiche auftragen, die mit der wässrigen Lösungen (Abscheideelektrolyten) in Kontakt sind und nicht vollständig vom elektrischen Feld des Abscheidestrom abgeschirmt sind.
An Punkten mit höhere Feldstärke (Ecken, Kanten, Spitzen) wird bei vielen Elektrolyttypen mehr Metall abgeschieden, als in Vertiefen. Daraus ergeben sich dann Unterschiede in der Schichtdicke, die bei Teilen mit geringen Passungstoleranzen zu berücksichtigen sind. Dieser Effekt ist auch unter der Bezeichnung Hundeknocheneffekt bekannt, da bei einem länglichen Gegenstand die Kanten an den Enden verstärkt werden und damit eine einem Knochen ähnliche Verdicken aufweisen. Dieser Effekt ist jedoch nur bei Präzisionsteilen und höheren Schichtdicken (> 5 µm bis 10 µm) wirklich kritisch. In sehr ungünstigen Fällen kann bei einer angestrebten Schichtdicken von beispielsweise ca. 15 µm an den Kanten eine Dicke zwischen 20 µm und 25 µm auftreten. Hochgenaue Passungen können dadurch fehlerhaft werden.
Ein wesentlicher Vorteil der galvanischen Abscheidung ist der außerordentlich effiziente und sparsame Einsatz von Metallen. Mit geringsten Mengen an Metall wird einem Grundwerkstoff eine bestimmt Eigenschaft verliehen. So werden beispielsweise Eisenwerkstoffe gegen Korrosion durch galvanische Zinkschichten mit Dicken zwischen 10 µm und 15 µm geschützt. Ein Bauteil mit einer Oberfläche von 1 m2 verbraucht bei einer Dicke der Zinkschicht von 15 µm lediglich 107 g Zink. Das im Prozess gelöste Zink kann vollständig aufgearbeitet werden, so dass daraus praktisch kein Verlust entsteht. Mit Hilfe von speziellen Abdecktechniken lassen sich zudem bei nahezu allen galvanischen Verfahren die Schichten auch partiell dort aufbringen, wo sie ihre Funktion erfüllen müssen (Anmerkung: 1000 µm = 1 mm).
Polieren - Einflusszone
Beim Polieren - vor allem beim manuellen Polieren an Polierrädern - wird die Metalloberfläche einer starken thermischen Belastung unterworfen. Dadurch wird das metallische Kristallgefüge bis in eine Tiefe von einigen Mikrometern verändert. In der Regel wird das Gefüge durch die schnelle Aufheizung und Abkühlung beim Polieren feinkristalliner. Diese Gefügeänderung kann sich beispielsweise in einer Änderung der Härte, der chemischen Beständigkeit oder auch der Beschichtbarkeit im Vergleich zu einer nicht polierten Oberflächen bemerkbar machen.