Avainero ioninvaihdon ja käänteisosmoosin välillä on se, että ioninvaihto on fysiokemiallinen menetelmä, joka poistaa selektiivisesti epäpuhtaudet vaihtamalla tehokkaasti samanlaisten sähkövarausten ioneja, kun taas käänteisosmoosi on fysikaalinen menetelmä, jossa vesi johdetaan puoliläpäisevä kalvo pitoisuusgradienttia vasten, kohdistaen painetta.
Veden puhdistus on tärkeä prosessi puhtaan veden tarjoamisessa yhteisölle. Vedenpuhdistusprosessiin sisältyy monia vaiheita, jotka sisältävät biologisia, kemiallisia ja fysikaalisia toimenpiteitä. Ioninvaihto ja käänteisosmoosi ovat kaksi prosessia, joita käytetään veden puhdistuksessa. Molemmat poistavat liuenneet kiintoaineet vedestä. Joissakin vedenpuhdistusprosesseissa käytetään molempien menetelmien yhdistelmää. Lisäksi molempia käytetään yleisesti useilla toimialoilla.
Mikä on ioninvaihto?
Ioninvaihto on jäteveden demineralisaatiossa ja kotitalousveden pehmentämisessä käytetty tekniikka. Tässä tekniikassa ionit poistetaan vesiliuoksesta vaihtamalla ne toiseen ionilajiin. Tällä tavalla heikosti sitoutuneet ionit voidaan syrjäyttää voimakkaasti sitoutuvilla ionilajilla. Kutsumme tätä vaikutusperiaatetta selektiivisyydeksi. Tätä periaatetta käyttäen vedessä olevat ei-toivotut ionit korvataan muilla ioneilla ioninvaihtotekniikan aikana.
Ioninvaihtotekniikka voidaan suorittaa erä- tai jatkuvatoimisena. Sitä käytetään jätevesien puhdistuksessa typen, fosforin ja raskasmetallien poistamiseen. Lisäksi sitä käytetään tiettyjen epäpuhtauksien selektiiviseen poistamiseen ja arvokkaiden hivenmetallien, kuten kromin, nikkelin, kuparin, lyijyn ja kadmiumin t alteen ottamiseksi teollisuusjätteiden päästöistä.
Kuva 01: Ioninvaihto
Ioninvaihtohartsit on valmistettu pienistä huokoisista helmistä, jotka eivät liukene veteen ja orgaanisiin liuottimiin. Yleisimmin käytetyt pohjamateriaalit ovat polystyreeni ja polyakrylaatti. Lisäksi monilla luonnossa esiintyvillä mineraaleilla, erityisesti alumiinisilikaattimineraaleilla, on tämä ioninvaihtoominaisuus.
Mikä on käänteisosmoosi?
Käänteisosmoosi on prosessi, jossa järjestelmään kohdistetaan hydraulipainetta suurempi paine, jotta vesi pääsee liikkumaan puoliläpäisevän kalvon läpi. Liike tapahtuu keskittymisgradienttia vasten. Käänteisosmoosissa käytettyjä kalvoja kutsutaan käänteisosmoosikalvoiksi (RO). Materiaalit, joita yleisesti käytetään kaupallisten RO-kalvojen valmistukseen, ovat polyamidi ohutkalvokomposiitit (TFC), selluloosa-asetaatti (CA) ja selluloosatriasetaatti (CTA). Kalvomateriaalin tyypistä riippuen tekniikan tehokkuus ja nopeus vaihtelevat.
Käänteisosmoosikokoonpano koostuu ontosta kuidusta, jonka kalvomateriaali on kierretty spiraalimaisesti kuidun ympärille. Nämä kuidut on sidottu yhteen käänteisosmoosin pinta-alan lisäämiseksi. Kun virtaava vesi on altistettu korkealle paineelle, vesi ja pienet molekyylit kulkevat puoliläpäisevän kalvon läpi. Tämä säilyttää suuret hiukkaset ja loput ei-toivotut hiukkaset. Suodatettu vesi johdetaan sitten jatkokäsittelyyn.
Kuva 02: Käänteisosmoosi (A – Käytetty paine B – Merivesi C – Epäpuhtaudet D – Puoliläpäisevä kalvo E – Juomavesi ulos F – Jakauma)
RO-kalvot voivat suodattaa pois käytännössä kaikki hiukkaset, mukaan lukien bakteerit, orgaaniset aineet, ionit ja muut hiukkaset. Suurten molekyylien suodatus >300 Da:n molekyylipainoon asti on mahdollista käänteisosmoositekniikalla.
Käänteisosmoosin edut vedenpuhdistuksessa
- Kustannustehokkuus
- Voi suodattaa pois lähes kaikki hiukkaset, mukaan lukien ionit ja raskasmetallit
- Voidaan käyttää radioaktiivisten hiukkasten poistamiseen vesinäytteistä
- Kemikaalien käyttö on minimoitu
Mitä yhtäläisyyksiä on ioninvaihdolla ja käänteisosmoosilla?
- Ioninvaihto ja käänteisosmoosi ovat kaksi prosessia, joita käytetään yleisesti vedenpuhdistusprosesseissa.
- Molempien menetelmien yhdistelmä tarjoaa korkealaatuisen puhdistuksen.
- Ioninvaihtohartsit voidaan asentaa käänteisosmoosiyksikön eteen.
- Molempien menetelmien käyttö riippuu läsnä olevista erityisistä aineista sekä käsitellyn virran tavoitepuhtaudesta.
Mitä eroa on ioninvaihdolla ja käänteisosmoosilla?
Ioninvaihto on fysiokemiallinen menetelmä, joka vaihtaa ioneja nestefaasin ja ioninvaihtohartsin välillä. Toisa alta käänteisosmoosi on prosessi, jossa vettä johdetaan puoliläpäisevän kalvon läpi pitoisuusgradienttia vasten, mitä korkea paine edistää. Joten tämä on avainero ioninvaihdon ja käänteisen osmoosin välillä. Ioninvaihto on fysiokemiallinen menetelmä, kun taas käänteisosmoosi on fysikaalinen menetelmä. Lisäksi ioninvaihtoprosessissa käytetään ioninvaihtohartseja, kun taas käänteisosmoosissa käänteisosmoosikalvoja.
Alla oleva infografiikka taulukoi ioninvaihdon ja käänteisosmoosin välisen eron.
Yhteenveto – Ioninvaihto vs käänteisosmoosi
Ioninvaihto ja käänteisosmoosi ovat kaksi vedenpuhdistusprosessissa käytettyä tekniikkaa. Ioninvaihtomenetelmä on fysiokemiallinen prosessi, jossa vedessä olevat ionit (kontaminantit) vaihdetaan ioninvaihtohartsin kanssa. Sitä vastoin käänteisosmoosi on fyysinen menetelmä, joka suodattaa lähes kaikki epäpuhtaudet koon perusteella. Käänteisosmoosissa vesi johdetaan puoliläpäisevän kalvon läpi. Käänteisosmoosi käyttää painetta pakottamaan vettä kalvon läpi. Ioninvaihto poistaa tiettyjä aineita ionivarausten perusteella, kun taas käänteisosmoosi hyödyntää ionipoistoprosessia.
