Ключевое различие между ионным обменом и обратным осмосом заключается в том, что ионный обмен - это физико-химический метод, который избирательно удаляет загрязняющие вещества путем эффективного обмена ионами с одинаковыми электрическими зарядами, в то время как обратный осмос - это физический метод, при котором вода проходит через полупроницаемая мембрана против градиента концентрации с применением давления.
Очистка воды является важным процессом в обеспечении населения чистой водой. Процесс очистки воды включает в себя множество этапов, включая биологические, химические и физические процессы. Ионный обмен и обратный осмос - два процесса, используемые при очистке воды. Оба удаляют растворенные твердые вещества из воды. В некоторых процессах очистки воды используется комбинация обоих методов. Более того, оба они широко используются в различных отраслях.
Что такое ионный обмен?
Ионный обмен – это метод, используемый для обессоливания сточных вод и умягчения воды для бытовых нужд. В этом методе ионы удаляются из водного раствора путем их обмена с другими ионными частицами. Таким образом, слабосвязанные ионы могут быть вытеснены прочно связывающими ионами. Мы называем этот эффект принципом избирательности. Используя этот принцип, нежелательные ионы в воде заменяются другими ионами во время метода ионного обмена.
Техника ионного обмена может выполняться в периодическом или непрерывном режиме. Применяется при очистке сточных вод для удаления азота, фосфора и тяжелых металлов. Кроме того, он используется для селективного удаления определенных примесей и извлечения ценных микроэлементов, таких как хром, никель, медь, свинец и кадмий, из сбросов промышленных отходов.
Рисунок 01: Ионный обмен
Ионообменные смолы изготавливаются из мелких пористых шариков, нерастворимых в воде и органических растворителях. Наиболее широко используемыми базовыми материалами являются полистирол и полиакрилат. Более того, многие природные минералы, особенно минералы силиката алюминия, обладают этим свойством ионного обмена.
Что такое обратный осмос?
Обратный осмос - это процесс, при котором давление, превышающее гидравлическое давление, подается в систему, чтобы обеспечить движение воды через полупроницаемую мембрану. Движение происходит против градиента концентрации. Мембраны, которые используются в обратном осмосе, называются мембранами обратного осмоса (RO). Материалы, которые обычно используются для изготовления коммерческих мембран обратного осмоса, представляют собой тонкопленочные полиамидные композиты (TFC), ацетат целлюлозы (CA) и триацетат целлюлозы (CTA). В зависимости от типа материала мембраны эффективность и скорость методики различаются.
Установка обратного осмоса состоит из полого волокна, материал мембраны которого спирально намотан на волокно. Эти волокна связаны вместе, чтобы увеличить площадь поверхности для обратного осмоса. Когда текущая вода подвергается высокому давлению, вода и небольшие молекулы проходят через полупроницаемую мембрану. Это удерживает крупные частицы и остальные нежелательные частицы. Затем отфильтрованная вода направляется на дальнейшую обработку.
Рисунок 02: Обратный осмос (A – Приложенное давление B – Морская вода в C – Загрязнения D – Полупроницаемая мембрана E – Питьевая вода на выходе F – Распределение)
Мембраны обратного осмоса могут отфильтровывать практически все частицы, включая микробы, органические вещества, ионы и другие твердые частицы. Фильтрация крупных молекул с молекулярной массой до 6 433 452 300 Да возможна с помощью метода обратного осмоса.
Преимущества обратного осмоса в очистке воды
- Экономическая эффективность
- Может отфильтровывать почти все частицы, включая ионы и тяжелые металлы
- Может использоваться для удаления радиоактивных частиц из проб воды
- Использование химикатов сведено к минимуму
Каковы сходства между ионным обменом и обратным осмосом?
- Ионный обмен и обратный осмос - два процесса, обычно используемые в процессах очистки воды.
- Сочетание обоих методов обеспечивает высокое качество очистки.
- Ионообменные смолы можно устанавливать перед установкой обратного осмоса.
- Использование обоих методов зависит от присутствующих конкретных веществ, а также от целевой чистоты обрабатываемого потока.
В чем разница между ионным обменом и обратным осмосом?
Ионный обмен – это физико-химический метод обмена ионами между жидкой фазой и ионообменной смолой. С другой стороны, обратный осмос - это процесс, при котором вода проходит через полупроницаемую мембрану против градиента концентрации, чему способствует высокое давление. Итак, в этом ключевое отличие ионного обмена от обратного осмоса. Ионный обмен - это физико-химический метод, а обратный осмос - физический метод. Кроме того, в процессе ионного обмена используются ионообменные смолы, а в обратном осмосе используются мембраны обратного осмоса.
Приведенная ниже инфографика показывает разницу между ионным обменом и обратным осмосом.
Резюме – Ионный обмен против обратного осмоса
Ионный обмен и обратный осмос - два метода, используемые в процессе очистки воды. Метод ионного обмена представляет собой физико-химический процесс, при котором происходит обмен ионов (загрязняющих веществ) в воде с ионообменной смолой. Напротив, обратный осмос - это физический метод, который фильтрует почти все загрязняющие вещества в зависимости от их размера. При обратном осмосе вода проходит через полупроницаемую мембрану. Обратный осмос использует давление, чтобы протолкнуть воду через мембрану. Ионный обмен удаляет определенные вещества на основе ионного заряда, в то время как обратный осмос использует процесс исключения ионов.
