Kľúčový rozdiel – ultrafiltrácia vs reverzná osmóza
Čistenie vody je dôležitý proces pri poskytovaní čistej vody komunite. Proces čistenia vody zahŕňa mnoho krokov, ktoré zahŕňajú biologické, chemické a fyzikálne postupy. Ultrafiltrácia je proces, pri ktorom sa voda filtruje cez membránový filter, aby sa oddelili molekuly prítomné vo vzorke vody, ktorá má molekulovú hmotnosť medzi 103 – 106 Da. Reverzná osmóza je postup, pri ktorom voda prechádza cez polopriepustnú membránu proti koncentračnému gradientu. Membrána reverznej osmózy je schopná odmietnuť častice, ktoré majú molekulovú hmotnosť >300 Da. Kľúčovým rozdielom medzi týmito dvoma postupmi je veľkosť častíc filtrovaných z dvoch membrán. Ultrafiltrácia filtruje menšie molekuly s nízkou molekulovou hmotnosťou, zatiaľ čo reverzná osmóza dokáže odfiltrovať väčšie molekuly s vyššou molekulovou hmotnosťou.
Čo je ultrafiltrácia?
Ultrafiltrácia (UF) je typ membránovej filtrácie. Využíva hydrostatický tlak na pretlačenie vzorky kvapalina – voda cez polopriepustnú membránu. Membrána sa skladá z nitrocelulózy s malou veľkosťou pórov približne 0,22 um alebo 0,45 um. Ultrafiltrácia sa používa hlavne na odstránenie baktérií a iných organizmov vo vzorke. Používa sa tiež na odstránenie malých iónov, častíc s nízkou molekulovou hmotnosťou a organických látok, ktoré dodávajú vode farbu, chuť a vôňu.
Obrázok 01: Ultrafiltrácia
Nastavenie ultrafiltrácie využíva duté dlhé vlákno zložené z membránového materiálu. Napájacia voda prúdi buď vo vnútri bunky alebo v lúmene vlákna. Prietok vody cez póry membránového filtra umožní zadržiavanie suspendovaných rozpustených látok a častíc. Filtrovaná voda a častice s nízkou molekulovou hmotnosťou prechádzajú cez membránu. Výstupná voda potom prechádza ďalšími čistiacimi postupmi, ktoré zahŕňajú postupy chemického spracovania.
Proces ultrafiltrácie sa ideálne používa na čistenie a zahusťovanie makromolekulárnych (103 – 106 Da) roztokov, najmä proteínových roztokov. Primárny princíp oddelenia je založený na veľkosti. Na rýchlosť a účinnosť filtrácie môže mať niekedy vplyv aj materiál, z ktorého je membrána pripravená.
Hlavnými výhodami ultrafiltrácie sú;
- Na čistenie nepoužíva chemikálie.
- Je založený na jednoduchom procese oddeľovania veľkostí.
- Môže byť použitý na odstránenie častíc aj mikroorganizmov.
- Dá sa to automatizovať.
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 mení.
Obrázok 02: Reverzná osmóza
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.
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 sú,
- Nákladová efektívnosť.
- Dokáže odfiltrovať takmer všetky častice vrátane iónov a ťažkých kovov.
- Môže byť použitý na elimináciu rádioaktívnych častíc zo vzoriek vody.
- Použitie chemikálií je minimalizované.
Aké sú podobnosti medzi ultrafiltráciou a reverznou osmózou?
- Obe sú techniky čistenia vody založené na fyzickej separácii / filtrácii.
- Obe využívajú membrány pri filtrácii.
- Obe nastavenia systému sú pripravené v dutom vlákne potiahnutom membránou.
- Pri oboch postupoch sa pevné častice vrátane organických, anorganických látok, iónov, mikróbov a malých prachových alebo zárodočných častíc odfiltrujú a zadržia.
- Membrány použité v oboch technikách sú vyrobené z celulózového materiálu alebo syntetického uhlíkového materiálu.
Aký je rozdiel medzi ultrafiltráciou a reverznou osmózou?
Ultrafiltrácia vs reverzná osmóza |
|
| Ultrafiltrácia je proces, pri ktorom sa voda filtruje cez membránový filter, aby sa oddelili molekuly prítomné vo vzorke vody. | Reverzná osmóza je proces, pri ktorom voda prechádza cez polopriepustnú membránu proti koncentračnému gradientu, ktorý je uľahčený vysokým tlakom. |
| Molekulová hmotnosť oddelených častíc | |
| 103 -106 Da | >300 Da |
| Výhody | |
|
|
Zhrnutie – Ultrafiltrácia verzus reverzná osmóza
Pri následnom spracovaní pitnej vody sa využívajú techniky ultrafiltrácie a reverznej osmózy. Hlavným účelom oboch týchto techník je poskytnúť bezpečnú pitnú vodu pre verejnosť. Ultrafiltrácia využíva membránový filter na odfiltrovanie veľmi malých častíc a najmä mikroorganizmov. Reverzná osmóza dokáže odfiltrovať veľké molekuly, a preto je nákladovo efektívnejšia a efektívnejšia.
Stiahnite si PDF verziu Ultrafiltration vs Reverse Osmosis
Verziu tohto článku si môžete stiahnuť vo formáte PDF a použiť ju na offline účely podľa citácie. Stiahnite si PDF verziu tu Rozdiel medzi ultrafiltráciou a reverznou osmózou
