Galvenā atšķirība starp jonu apmaiņu un reverso osmozi ir tā, ka jonu apmaiņa ir fizikāli ķīmiska metode, kas selektīvi noņem piesārņotājus, efektīvi apmainoties ar līdzīgu elektrisko lādiņu joniem, savukārt reversā osmoze ir fiziska metode, kurā ūdens tiek izvadīts cauri daļēji caurlaidīga membrāna pret koncentrācijas gradientu, izdarot spiedienu.
Ūdens attīrīšana ir svarīgs process, lai nodrošinātu tīru ūdeni sabiedrībai. Ūdens attīrīšanas procesā ir iesaistīti daudzi soļi, kas ietver bioloģiskās, ķīmiskās un fizikālās procedūras. Jonu apmaiņa un reversā osmoze ir divi ūdens attīrīšanas procesi. Abi no ūdens noņem izšķīdušās cietās vielas. Dažos ūdens attīrīšanas procesos tiek izmantota abu metožu kombinācija. Turklāt abas parasti tiek izmantotas dažādās nozarēs.
Kas ir jonu apmaiņa?
Jonu apmaiņa ir paņēmiens, ko izmanto notekūdeņu demineralizācijai un sadzīves ūdens mīkstināšanai. Šajā tehnikā joni tiek noņemti no ūdens šķīduma, apmainot tos ar citu jonu sugu. Tādā veidā vāji saistītus jonus var izspiest stipri saistošas jonu sugas. Mēs šo efektu saucam par selektivitātes principu. Izmantojot šo principu, jonu apmaiņas tehnikas laikā nevēlamie joni ūdenī tiek aizstāti ar citiem joniem.
Jonu apmaiņas tehniku var izpildīt pakešu vai nepārtrauktā režīmā. To izmanto notekūdeņu attīrīšanā slāpekļa, fosfora un smago metālu atdalīšanai. Turklāt to izmanto, lai selektīvi noņemtu īpašus piemaisījumus un atgūtu vērtīgus metālus, piemēram, hromu, niķeli, varu, svinu un kadmiju no rūpniecisko atkritumu izplūdēm.
Attēls 01: jonu apmaiņa
Jonu apmaiņas sveķi ir izgatavoti no mazām porainām lodītēm, kas nešķīst ūdenī un organiskajos šķīdinātājos. Visplašāk izmantotie pamatmateriāli ir polistirols un poliakrilāts. Turklāt daudziem dabā sastopamiem minerāliem, īpaši alumīnija silikāta minerāliem, ir šī jonu apmaiņas īpašība.
Kas ir reversā osmoze?
Reversā osmoze ir process, kurā sistēmai tiek piemērots spiediens, kas ir lielāks par hidraulisko spiedienu, lai nodrošinātu ūdens kustību caur daļēji caurlaidīgu membrānu. Kustība notiek pret koncentrācijas gradientu. Membrānas, kas tiek izmantotas reversajā osmozē, tiek sauktas par reversās osmozes (RO) membrānām. Materiāli, ko parasti izmanto, lai sagatavotu komerciālas RO membrānas, ir poliamīda plānslāņa kompozīti (TFC), celulozes acetāts (CA) un celulozes triacetāts (CTA). Atkarībā no membrānas materiāla veida atšķiras tehnikas efektivitāte un ātrums.
Reversās osmozes iestatījums sastāv no dobas šķiedras, un membrānas materiāls ir spirāli aptīts ap šķiedru. Šīs šķiedras ir savienotas kopā, lai palielinātu reversās osmozes virsmas laukumu. Kad plūstošais ūdens ir pakļauts augstam spiedienam, ūdens un mazās molekulas iziet cauri puscaurlaidīgajai membrānai. Tas saglabā lielās daļiņas un pārējās nevēlamās daļiņas. Pēc tam filtrētais ūdens tiek nodots tālākai apstrādei.
Attēls 02: Reversā osmoze (A – pielietotais spiediens B – jūras ūdens C – piesārņotāji D – daļēji caurlaidīga membrāna E – dzeramais ūdens ārā F – sadale)
RO membrānas var izfiltrēt praktiski visas daļiņas, tostarp baktērijas, organiskās vielas, jonus un citas daļiņas. Lielu molekulu filtrēšana līdz >300 Da molekulmasai ir iespējama ar reversās osmozes metodi.
Reversās osmozes priekšrocības ūdens attīrīšanā
- Izmaksu efektivitāte
- Var filtrēt gandrīz visas daļiņas, tostarp jonus un smagos metālus
- Var izmantot, lai izvadītu radioaktīvās daļiņas no ūdens paraugiem
- Ķīmisko vielu lietošana ir samazināta līdz minimumam
Kādas ir līdzības starp jonu apmaiņu un reverso osmozi?
- Jonu apmaiņa un reversā osmoze ir divi procesi, ko parasti izmanto ūdens attīrīšanas procesos.
- Abu metožu kombinācija nodrošina augstas kvalitātes attīrīšanu.
- Jonu apmaiņas sveķus var uzstādīt reversās osmozes iekārtas priekšā.
- Abu metožu izmantošana ir atkarīga no konkrētajām klātesošajām vielām, kā arī no apstrādātās plūsmas mērķa tīrības.
Kāda ir atšķirība starp jonu apmaiņu un reverso osmozi?
Jonu apmaiņa ir fizikāli ķīmiska metode, ar kuras palīdzību notiek jonu apmaiņa starp šķidro fāzi un jonu apmaiņas sveķiem. No otras puses, reversā osmoze ir process, kurā ūdens tiek izvadīts cauri puscaurlaidīgai membrānai pret koncentrācijas gradientu, ko veicina augsts spiediens. Tātad, šī ir galvenā atšķirība starp jonu apmaiņu un reverso osmozi. Jonu apmaiņa ir fizikāli ķīmiska metode, savukārt reversā osmoze ir fizikāla metode. Turklāt jonu apmaiņas procesā tiek izmantoti jonu apmaiņas sveķi, savukārt reversās osmozes procesā tiek izmantotas reversās osmozes membrānas.
Tālāk esošajā infografikā ir parādīta atšķirība starp jonu apmaiņu un reverso osmozi.
Kopsavilkums - jonu apmaiņa pret reverso osmozi
Jonu apmaiņa un reversā osmoze ir divas ūdens attīrīšanas procesā izmantotās metodes. Jonu apmaiņas metode ir fizikāli ķīmisks process, kurā notiek jonu (piesārņotāju) apmaiņa ūdenī ar jonu apmaiņas sveķiem. Turpretim reversā osmoze ir fiziska metode, kas filtrē lielāko daļu piesārņotāju, pamatojoties uz izmēru. Reversās osmozes gadījumā ūdens tiek izvadīts caur daļēji caurlaidīgu membrānu. Reversā osmoze izmanto spiedienu, lai piespiestu ūdeni cauri membrānai. Jonu apmaiņa noņem noteiktas vielas, pamatojoties uz jonu lādiņiem, savukārt reversajā osmozē tiek izmantots jonu izslēgšanas process.
