Avainero – Ultrasuodatus vs. käänteisosmoosi
Veden puhdistus on tärkeä prosessi puhtaan veden tarjoamisessa yhteisölle. Vedenpuhdistusprosessiin sisältyy monia vaiheita, jotka sisältävät biologisia, kemiallisia ja fysikaalisia toimenpiteitä. Ultrasuodatus on prosessi, jossa vesi suodatetaan kalvosuodattimen läpi vesinäytteessä olevien molekyylien erottamiseksi, joiden molekyylipaino on 103–106 Da. Käänteisosmoosi on menetelmä, jossa vesi johdetaan puoliläpäisevän kalvon läpi pitoisuusgradienttia vasten. Käänteisosmoosikalvo pystyy hylkäämään hiukkasia, joiden molekyylipaino on >300 Da. Avainero näiden kahden menettelyn välillä on kahdesta kalvosta suodatettujen hiukkasten koko. Ultrasuodatus suodattaa pienempiä molekyylejä, joilla on pieni molekyylipaino, kun taas käänteisosmoosi voi suodattaa pois suuremmat molekyylit, joilla on suurempi molekyylipaino.
Mikä on ultrasuodatus?
Ultrasuodatus (UF) on eräänlainen kalvosuodatus. Se käyttää hydrostaattista painetta pakottaakseen neste-vesinäytteen puoliläpäisevän kalvon läpi. Kalvo koostuu nitroselluloosasta, jonka huokoskoko on pieni, noin 0,22 µm tai 0,45 µm. Ultrasuodatusta käytetään pääasiassa bakteerien ja muiden organismien poistamiseen näytteestä. Sitä käytetään myös pienten ionien, pienimolekyylisten hiukkasten ja orgaanisten aineiden poistamiseen, jotka antavat vedelle väriä, makua ja hajua.
Kuva 01: Ultrasuodatus
Ultrasuodatuskokoonpanossa käytetään onttoa pitkää kuitua, joka koostuu kalvomaisesta materiaalista. Syöttövesi virtaa joko kennon sisällä tai kuidun ontelossa. Veden virtaus kalvosuodattimen huokosten läpi mahdollistaa suspendoituneiden liuenneiden aineiden ja hiukkasten pidättymisen. Suodatettu vesi ja alhaisen molekyylipainon omaavat hiukkaset kulkevat kalvon läpi. Poistovedelle suoritetaan sitten muita myöhempiä puhdistusmenetelmiä, joihin kuuluu kemiallisia käsittelymenetelmiä.
Ultrasuodatusprosessia käytetään ihanteellisesti makromolekyylisten (103–106 Da) liuosten, erityisesti proteiiniliuosten, puhdistamiseen ja konsentroimiseen. Ensisijainen erotteluperiaate perustuu kokoon. Myös materiaali, johon kalvo valmistetaan, voi joskus vaikuttaa suodatusnopeuteen ja tehokkuuteen.
Ultrasuodatuksen tärkeimmät edut ovat;
- Se ei käytä kemikaaleja puhdistamiseen.
- Se perustuu yksinkertaiseen kokoerotteluprosessiin.
- Voidaan käyttää sekä hiukkasten että mikro-organismien poistamiseen.
- Se voidaan automatisoida.
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 muuttuvat.
Kuva 02: Käänteisosmoosi
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.
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 ovat
- Kustannustehokkuus.
- Voi suodattaa pois lähes kaikki hiukkaset, mukaan lukien ionit ja raskasmetallit.
- Voidaan käyttää radioaktiivisten hiukkasten poistamiseen vesinäytteistä.
- Kemikaalien käyttö on minimoitu.
Mitä yhtäläisyyksiä ultrasuodatuksen ja käänteisosmoosin välillä on?
- Molemmat ovat vedenpuhdistustekniikoita, jotka perustuvat fyysiseen erotukseen/suodatukseen.
- Molemmat käyttävät kalvoja suodatusprosessissa.
- Molemmat järjestelmäkokoonpanot on valmistettu ontosta kuidusta, joka on päällystetty kalvolla.
- Molemmissa menetelmissä hiukkaset, mukaan lukien orgaaniset, epäorgaaniset aineet, ionit, mikrobit ja pienet pöly- tai bakteerihiukkaset, suodatetaan ja säilytetään.
- Molemmissa tekniikoissa käytetyt kalvot on valmistettu selluloosamateriaalista tai synteettisestä hiilimateriaalista.
Mitä eroa on ultrasuodatuksella ja käänteisosmoosilla?
Ultrasuodatus vs. käänteisosmoosi |
|
| Ultrasuodatus on prosessi, jossa vesi suodatetaan kalvosuodattimen läpi vesinäytteessä olevien molekyylien erottamiseksi. | Käänteisosmoosi on prosessi, jossa vesi johdetaan puoliläpäisevän kalvon läpi pitoisuusgradienttia vasten, jota korkea paine edistää. |
| Erottujen hiukkasten molekyylipaino | |
| 103 -106 Da | >300 Da |
| Edut | |
|
|
Yhteenveto – Ultrasuodatus vs. käänteisosmoosi
Ultrasuodatus- ja käänteisosmoositekniikoita käytetään juomaveden jatkokäsittelyssä. Molempien tekniikoiden päätarkoitus on tarjota turvallista juomavettä yleisölle. Ultrasuodatuksessa käytetään kalvosuodatinta suodattamaan pois erittäin pienet hiukkaset ja erityisesti mikro-organismit. Käänteisosmoosi voi suodattaa suuria molekyylejä, ja siksi se on kustannustehokkaampaa ja tehokkaampaa.
Lataa PDF-versio Ultrafiltration vs Reverse Osmosis
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä Ultrasuodatuksen ja käänteisosmoosin ero
