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a
b
c
ˀ
+ p
ˀ
Lösungs-
mittel
Lösungs-
mittel
Lösungs-
mittel
Lösung
Lösung
Lösung
semipermeable
Membran
Fließrichtung des Lösungs-
mittels bis zur Einstellung des
osmotischen Gleichgewichts
(Erreichen des osmotischen
Drucks
ˀ
Fließrichtung des Lösungs-
mittels bei der durch den
Druck
ˀ
+ p erzwungenen
Umkehrung der Osmose
)
Abb. 3.3
Schematische Darstellung
a
der über eine semipermeable Membran getrennten Flüssig-
keiten,
b
der Osmose und
c
Umkehrosmose
schen Überdruck infolge der Volumenvergrößerung auf der Seite der konzentrierten
Lösung andererseits.
Der hydrostatische Überdruck entspricht dabei der Differenz der osmotischen
Drücke der unterschiedlich konzentrierten Lösungen. Im Fall, dass reines Lösungs-
mittel von einer Lösung getrennt war, erhält man den osmotischen Druck
…
der
Kehrt man den Vorgang um, indem man dem osmotischen Druck einen etwas
größeren hydrostatischen Druck zur Überwindung des Membranwiderstandes ent-
gegensetzt, dann erhält man auf der Gegenseite wieder mehr Lösungsmittel, und
die Lösung, aus der das Lösungsmittel hinauswandert, konzentriert sich auf. Dies
ist die umgekehrte Osmose. Zurück bleibt das sogenannte Konzentrat, der die Mem-
bran passierende Stoffstrom wird Permeat genannt.
Für verdünnte (ideale) Lösungen ergibt sich der osmotische Druck zu (van't
Hoff, 1887):
… D
c
R
T
:
(3.13)
c ist die molare Konzentration. Der osmotische Druck ist also bei konstanter Tem-
peratur nur von der molaren Konzentration abhängig und dieser direkt proportional.
Die Erscheinung der Osmose zählt daher zu den kolligativen Effekten. Bei gleichen
Konzentrationen (in g/l) von Stoffen mit kleinem bzw. hohemMolekulargewicht er-
geben sich demnach für erstere hohe, für letztere nur niedrige osmotische Drücke.
Daher können Ultrafiltration und Mikrofiltration zur Entfernung hochmolekularer
Stoffe auch mit relativ geringen Drücken betrieben werden, da lediglich die bei
den erforderlichen Volumenströmen auftretenden Druckverluste kompensiert wer-
den müssen.
Enthält eine Lösung dissoziierende Stoffe, macht sich das dahingehend bemerk-
bar, dass entsprechend der Anzahl der entstehenden Ionen eine Vervielfachung des
