Kľúčový rozdiel medzi iónovou výmenou a reverznou osmózou je v tom, že iónová výmena je fyzikálno-chemická metóda, ktorá selektívne odstraňuje kontaminanty účinnou výmenou iónov podobných elektrických nábojov, zatiaľ čo reverzná osmóza je fyzikálna metóda, pri ktorej voda prechádza cez semipermeabilná membrána proti koncentračnému gradientu aplikovaním tlaku.
Čistenie vody je dôležitý proces pri poskytovaní čistej vody komunite. Proces čistenia vody zahŕňa mnoho krokov, ktoré zahŕňajú biologické, chemické a fyzikálne postupy. Iónová výmena a reverzná osmóza sú dva procesy používané pri čistení vody. Obidve odstraňujú rozpustené pevné látky z vody. Niektoré procesy čistenia vody využívajú kombináciu oboch metód. Okrem toho sa obe bežne používajú v rôznych odvetviach.
Čo je iónová výmena?
Iónová výmena je technika používaná pri demineralizácii odpadových vôd a zmäkčovaní vody v domácnostiach. Pri tejto technike sa ióny odstraňujú z vodného roztoku ich výmenou za iné iónové druhy. Týmto spôsobom môžu byť slabo viazané ióny vytesnené silne viazanými iónovými druhmi. Tento efekt nazývame princíp selektivity. Pomocou tohto princípu sú nežiaduce ióny vo vode nahradené inými iónmi počas techniky iónovej výmeny.
Technika iónovej výmeny sa môže vykonávať v dávkovom alebo nepretržitom režime. Používa sa pri čistení odpadových vôd na odstraňovanie dusíka, fosforu a ťažkých kovov. Okrem toho sa používa na selektívne odstraňovanie špecifických nečistôt a získavanie cenných stopových kovov ako chróm, nikel, meď, olovo a kadmium z vypúšťania priemyselného odpadu.
Obrázok 01: Výmena iónov
Iónomeničové živice sú vyrobené z malých poréznych guľôčok, ktoré sú nerozpustné vo vode a organických rozpúšťadlách. Najpoužívanejšími základnými materiálmi sú polystyrén a polyakrylát. Okrem toho mnohé prirodzene sa vyskytujúce minerály, najmä minerály kremičitanu hlinitého, majú túto vlastnosť výmeny iónov.
Čo je reverzná osmóza?
Reverzná osmóza je proces, pri ktorom sa na systém aplikuje tlak vyšší ako hydraulický tlak, aby sa umožnil pohyb vody cez polopriepustnú membránu. Pohyb prebieha proti koncentračnému gradientu. Membrány, ktoré sa používajú pri reverznej osmóze, sa nazývajú membrány reverznej osmózy (RO). Materiály, ktoré sa bežne používajú na prípravu komerčných RO membrán, sú polyamidové tenkovrstvové kompozity (TFC), acetát celulózy (CA) a triacetát celulózy (CTA). V závislosti od typu membránového materiálu sa účinnosť a rýchlosť techniky líšia.
Nastavenie reverznej osmózy sa skladá z dutého vlákna, pričom membránový materiál je špirálovito navinutý okolo vlákna. Tieto vlákna sú navzájom spojené, aby sa zväčšil povrch pre reverznú osmózu. Akonáhle je prúdiaca voda vystavená vysokému tlaku, voda a malé molekuly prechádzajú cez polopriepustnú membránu. To zadrží veľké častice a zvyšok nežiaducich častíc. Prefiltrovaná voda potom prechádza na následné spracovanie.
Obrázok 02: Reverzná osmóza (A – Aplikovaný tlak B – Morská voda v C – Kontaminanty D – Polopriepustná membrána E – Výtok pitnej vody F – Distribúcia)
RO membrány dokážu odfiltrovať prakticky všetky častice vrátane choroboplodných zárodkov, organických látok, iónov a iných pevných častíc. Filtrácia veľkých molekúl až do molekulovej hmotnosti >300 Da je možná pomocou techniky reverznej osmózy.
Výhody reverznej osmózy pri čistení vody
- Nákladová efektívnosť
- Dokáže odfiltrovať takmer všetky častice vrátane iónov a ťažkých kovov
- Môže byť použitý na odstránenie rádioaktívnych častíc zo vzoriek vody
- Použitie chemikálií je minimalizované
Aké sú podobnosti medzi iónovou výmenou a reverznou osmózou?
- Výmena iónov a reverzná osmóza sú dva procesy bežne používané v procesoch čistenia vody.
- Kombinácia oboch metód poskytuje vysokokvalitné čistenie.
- Iónomeničové živice je možné inštalovať pred jednotku reverznej osmózy.
- Použitie oboch metód závisí od konkrétnych prítomných látok, ako aj od cieľovej čistoty upravovaného prúdu.
Aký je rozdiel medzi iónovou výmenou a reverznou osmózou?
Výmena iónov je fyzikálno-chemická metóda, pri ktorej dochádza k výmene iónov medzi kvapalnou fázou a iónomeničovou živicou. Na druhej strane reverzná osmóza je proces, pri ktorom voda prechádza cez polopriepustnú membránu proti koncentračnému gradientu, čo je uľahčené vysokým tlakom. Toto je kľúčový rozdiel medzi iónovou výmenou a reverznou osmózou. Výmena iónov je fyzikálno-chemická metóda, zatiaľ čo reverzná osmóza je fyzikálna metóda. Proces iónovej výmeny navyše využíva iónomeničové živice, zatiaľ čo reverzná osmóza využíva membrány reverznej osmózy.
Nasledujúca infografika uvádza rozdiel medzi iónovou výmenou a reverznou osmózou.
Zhrnutie – Výmena iónov verzus reverzná osmóza
Iónová výmena a reverzná osmóza sú dve techniky používané v procese čistenia vody. Metóda iónovej výmeny je fyzikálno-chemický proces, pri ktorom dochádza k výmene iónov (kontaminantov) vo vode s iónomeničovou živicou. Naproti tomu reverzná osmóza je fyzikálna metóda, ktorá filtruje všetky takmer všetky nečistoty na základe veľkosti. Pri reverznej osmóze prechádza voda cez polopriepustnú membránu. Reverzná osmóza využíva tlak na pretlačenie vody cez membránu. Iónová výmena odstraňuje špecifické látky na základe iónových nábojov, zatiaľ čo reverzná osmóza využíva proces vylučovania iónov.
