Diferența cheie dintre schimbul de ioni și osmoza inversă este că schimbul de ioni este o metodă fizico-chimică care îndepărtează în mod selectiv contaminanții prin schimbul eficient de ioni cu sarcini electrice similare, în timp ce osmoza inversă este o metodă fizică prin care apa trece printr-un membrană semipermeabilă față de un gradient de concentrație, aplicând o presiune.
Purificarea apei este un proces important în furnizarea de apă curată comunității. Există mulți pași implicați în procesul de purificare a apei, care includ proceduri biologice, chimice și fizice. Schimbul de ioni și osmoza inversă sunt două procese utilizate în purificarea apei. Ambele îndepărtează solidele dizolvate din apă. Unele procese de purificare a apei folosesc o combinație a ambelor metode. În plus, ambele sunt utilizate în mod obișnuit într-o varietate de industrii.
Ce este schimbul de ioni?
Schimbul ionic este o tehnică utilizată în demineralizarea apelor uzate și dedurizarea apei menajere. În această tehnică, ionii sunt îndepărtați din soluția apoasă prin schimbul lor cu o altă specie ionică. În acest fel, ionii legați slab pot fi înlocuiți de o specie ionică cu legare puternică. Acest efect îl numim principiul selectivității. Folosind acest principiu, ionii nedoriți din apă sunt înlocuiți cu alți ioni în timpul tehnicii de schimb ionic.
Tehnica schimbului de ioni poate fi executată în modul lot sau continuu. Se aplică în epurarea apelor uzate pentru îndepărtarea azotului, fosforului și metalelor grele. Mai mult, este folosit pentru a elimina impuritățile specifice în mod selectiv și pentru a recupera urme de metale valoroase precum crom, nichel, cupru, plumb și cadmiu din evacuarea deșeurilor industriale.
Figura 01: Schimb de ioni
Rășinile schimbătoare de ioni sunt fabricate din mărgele poroase mici care sunt insolubile în apă și solvenți organici. Cele mai utilizate materiale de bază sunt polistirenul și poliacrilatul. Mai mult, multe minerale naturale, în special mineralele de silicat de aluminiu, au această proprietate de schimb ionic.
Ce este osmoza inversă?
Osmoza inversă este procesul prin care se aplică sistemului o presiune mai mare decât presiunea hidraulică pentru a permite mișcarea apei printr-o membrană semi-permeabilă. Mișcarea are loc împotriva unui gradient de concentrație. Membranele care sunt utilizate în osmoză inversă sunt denumite membrane de osmoză inversă (RO). Materialele care sunt utilizate în mod obișnuit pentru prepararea membranelor RO comerciale sunt compozitele cu peliculă subțire de poliamidă (TFC), acetatul de celuloză (CA) și triacetatul de celuloză (CTA). În funcție de tipul de material membranar, eficiența și viteza tehnicii diferă.
Configurația de osmoză inversă este compusă dintr-o fibră goală, materialul membranei fiind înfășurat spiralat în jurul fibrei. Aceste fibre sunt legate între ele pentru a crește suprafața pentru osmoză inversă. Odată ce apa care curge este supusă la presiune mare, apa și moleculele mici trec prin membrana semi-permeabilă. Aceasta reține particulele mari și restul particulelor nedorite. Apa filtrată este apoi trecută pentru procesare în aval.
Figura 02: Osmoza inversa (A – Presiunea aplicata B – Apa de mare in C – Contaminanti D – Membrana semi-permeabila E – Apa potabila iesire F – Distributie)
Membranele RO pot filtra practic toate particulele, inclusiv germenii, materia organică, ionii și alte particule. Filtrarea moleculelor mari până la o greutate moleculară de >300 Da este posibilă prin tehnica de osmoză inversă.
Avantajele osmozei inverse în purificarea apei
- Eficiența costurilor
- Poate filtra aproape toate particulele, inclusiv ionii și metalele grele
- Poate fi folosit pentru a elimina particulele radioactive din probele de apă
- Utilizarea substanțelor chimice este redusă la minimum
Care sunt asemănările dintre schimbul de ioni și osmoza inversă?
- Schimbul de ioni și osmoza inversă sunt două procese utilizate în mod obișnuit în procesele de purificare a apei.
- Combinarea ambelor metode asigură o purificare de în altă calitate.
- Rășinile schimbătoare de ioni pot fi instalate în fața unei unități de osmoză inversă.
- Utilizarea ambelor metode depinde de substanțele specifice prezente, precum și de puritatea țintă a fluxului tratat.
Care este diferența dintre schimbul de ioni și osmoza inversă?
Schimbul de ioni este o metodă fizico-chimică care face schimb de ioni între o fază lichidă și o rășină schimbătoare de ioni. Pe de altă parte, osmoza inversă este procesul prin care apa trece printr-o membrană semi-permeabilă împotriva gradientului de concentrație, care este facilitat de presiunea ridicată. Deci, aceasta este diferența cheie dintre schimbul de ioni și osmoza inversă. Schimbul de ioni este o metodă fizico-chimică, în timp ce osmoza inversă este o metodă fizică. În plus, procesul de schimb ionic utilizează rășini schimbătoare de ioni, în timp ce osmoza inversă utilizează membrane de osmoză inversă.
Infograficul de mai jos prezintă diferența dintre schimbul de ioni și osmoza inversă.
Rezumat – Schimbul de ioni vs osmoza inversă
Schimbul de ioni și osmoza inversă sunt două tehnici utilizate în procesul de purificare a apei. Metoda schimbului de ioni este un proces fizico-chimic care schimbă ioni (contaminanți) în apă cu o rășină schimbătoare de ioni. În schimb, osmoza inversă este o metodă fizică care filtrează toți cei mai mulți contaminanți în funcție de dimensiune. În osmoza inversă, apa trece printr-o membrană semi-permeabilă. Osmoza inversă utilizează presiunea pentru a forța apa să traverseze membrana. Schimbul de ioni elimină anumite substanțe pe baza sarcinilor ionice, în timp ce osmoza inversă utilizează un proces de excludere ionică.
