Kleppen Voor Omgekeerde Osmose Systemen

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. Voor de goede werking van een omgekeerd osmosesysteem wordt een grote verscheidenheid aan kleppen gebruikt. Wij behandelen wat deze systemen doen en welke rol kleppen spelen voor de succesvolle werking van omgekeerde osmose-systemen.

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.

Op de linker afbeelding in figuur 2 zijn in de U-vormige buis twee oplossingen aangebracht die worden gescheiden door een halfdoorlatend membraan. Er is zoet water met een lage zoutconcentratie (oplosmiddel) aan de ene kant en zout water met een hoge zoutconcentratie (oplosmiddel) aan de andere kant van het membraan. Het water met de lagere zoutconcentratie zal zich beginnen te bewegen naar de kant met de hogere zoutconcentratie omdat de natuur streeft naar een evenwicht van vrije oplosmiddelmoleculen. Hierdoor stijgt het waterpeil aan de kant met de hogere zoutconcentratie. Het wordt door het zuiverder water "opgestuwd" tot de osmotische druk hoog genoeg is. Osmotische druk is de druk die nodig is om osmose van moleculen van oplosmiddelen over het membraan te voorkomen.

Omgekeerde osmose

Zoals gezegd, is omgekeerde osmose "osmose in omgekeerde richting"; het is geen natuurlijk proces. Omgekeerde osmose kan dus alleen plaatsvinden als er druk wordt uitgeoefend op de oplossing met de hogere concentratie opgeloste stoffen. Dit leidt tot de passage van watermoleculen door een semipermeabel membraan naar het gebied met lagere concentraties van opgeloste stoffen. Deze druk moet hoger zijn dan de natuurlijke osmotische druk om zuiver water te laten passeren en een oplossing achter te laten met hoofdzakelijk verontreinigingen of zouten.

Figuur 2 toont aan de rechterkant een U-vormige buis met omgekeerde osmose in actie. De druk die wordt uitgeoefend op het water met de hogere zoutconcentratie leidt ertoe dat watermoleculen over het membraan bewegen, waardoor het water wordt gezuiverd.

Omgekeerde osmosesystemen

Een eenvoudig omgekeerd osmosesysteem bestaat uit een hogedrukpomp (figuur 3 met opschrift B) die de druk verhoogt van voedingswater met zouten, ionen of onzuiverheden (figuur 3 met opschrift A). Hierdoor wordt het water over een semipermeabel RO-membraan (omgekeerde osmose) geperst (figuur 3, label C), waarbij alle opgeloste zouten worden achtergelaten. Hoe hoger de concentratie, hoe hoger de druk moet zijn om de natuurlijke osmotische druk te overwinnen.

Het RO-membraan laat het schonere water, permeaatwater genoemd, door (figuur 3 met E). Het zout en de andere onzuiverheden die door het membraan gestopt worden, worden afgevoerd (figuur 3 met etiket D). 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.

Ventielen gebruikt in omgekeerde osmosesystemen

Magneetventiel voor RO waterzuiveringsinstallatie

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 werkende magneetventielen hebben een compact ontwerp. Figuur 4 laat zien dat de plunjer van het magneetventiel direct de vloeistofstroom blokkeert door de doorstroomopening af te sluiten. Omdat er geen diafragma gebruikt wordt, wordt de vloeistofstroom alleen door de grootte van de doorstroomopening beperkt.

Normaal is dit tussen 1 mm en 5 mm. 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 5. 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.

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.

Terugslagkleppen

Omgekeerde osmose terugslagkleppen zijn verbonden met de waterbuizen van het membraan of de permeaat uitlaatpoort van het membraanhuis. Deze kleppen voorkomen terugstroming naar het membraan. Wanneer er tegendruk is in het systeem, bijvoorbeeld wanneer de tank vol is, wordt de veerbediende klep ingeschakeld en stopt de watertoevoer. De stroming wordt pas hervat wanneer de tegendruk tot onder de toevoerdruk is gedaald. Deze kleppen zijn vereist voor systemen die werken met tanks onder druk en/of automatische afsluitkleppen.

Toevoerkleppen

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.

Kogelkranen

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.

Automatische afsluitkleppen

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.

Vereiste kenmerken van magneetkleppen

Materiaal selectie:

Aangezien osmose systeemkleppen water behandelen met een hoog gehalte aan zouten, is de kans groot dat klepmaterialen aangetast worden door corrosie. Dit komt door chloorrijk water en de gebruikte chemicaliën. Daarom worden gewoonlijk corrosiebestendige legeringen gebruikt. Kunststoffen zoals polyamide en roestvrij staal zijn een meer gebruikelijke keuze voor RO systemen om weerstand te bieden tegen put- en spleetcorrosie. Messing is ook een traditionele keuze, maar normaal messing kan niet worden gebruikt met chlorideoplossingen of met gezuiverd water als gevolg van het ontzinkingsproces.

Type klep:

• 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 kleppen worden gebruikt wanneer drie poorten nodig zijn om twee schakeltoestanden te bereiken. Deze zijn ideaal voor actuator- en cilinderbesturing of het omleiden van stroming.
• 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 open

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 de juiste spanning op te geven om er zeker van te zijn dat deze beschikbaar is op de plaats van installatie. Gebruikelijke spanningen zijn:

• 12 V DC
• 24 V DC/AC
• 120 V AC
• 220 V AC
• 230 V AC

Poortmaat & type schroefdraad

Door ervoor te zorgen dat het schroefdraadtype en de poortgrootte precies hetzelfde zijn, wordt gewaarborgd dat zij goed op elkaar aansluiten en een goede afdichting vormen, om lekkage te voorkomen. Veel voorkomende problemen ontstaan door verschillende draadnormen. Zo zal bijvoorbeeld een 1/4 inch BSPP water magneetventiel niet goed werken als de ingangspoort 1/4 inch NSP schroefdraad heeft.

Waterslag:

Waterslag kan optreden omdat magneetkleppen snel werken. Daarom is het voor bepaalde toepassingen belangrijk een klep te nemen met een instelbare sluitingstijd, zoals langzaam sluitende watermagneetkleppen.

FAQs

Wat is een omgekeerde osmose klep?

Een omgekeerde osmose klep meet de druk in een tank en stopt de watertoevoer die door het membraan gaat wanneer de druk in de tank ongeveer tweederde is van die van het binnenkomende water.

Hebben alle osmose systemen een terugslagklep?

De permeaatleiding van elk omgekeerde osmose systeem heeft een omgekeerde osmose terugslagklep. De terugslagklep zorgt voor een goede afsluiting wanneer de tank vol raakt.