Põhierinevus ioonivahetuse ja pöördosmoosi vahel seisneb selles, et ioonivahetus on füüsikalis-keemiline meetod, mis eemaldab selektiivselt saasteained, vahetades tõhus alt sarnase elektrilaenguga ioone, samas kui pöördosmoos on füüsikaline meetod, mille käigus vesi juhitakse läbi poolläbilaskev membraan kontsentratsioonigradiendi vastu, avaldades survet.
Vee puhastamine on kogukonnale puhta vee pakkumisel oluline protsess. Veepuhastusprotsessis on palju etappe, mis hõlmavad bioloogilisi, keemilisi ja füüsikalisi protseduure. Ioonivahetus ja pöördosmoos on kaks vee puhastamisel kasutatavat protsessi. Mõlemad eemaldavad veest lahustunud tahked ained. Mõnes veepuhastusprotsessis kasutatakse mõlema meetodi kombinatsiooni. Lisaks kasutatakse mõlemat sageli erinevates tööstusharudes.
Mis on ioonivahetus?
Ioonivahetus on meetod, mida kasutatakse reovee demineraliseerimiseks ja olmevee pehmendamiseks. Selle tehnika puhul eemaldatakse ioonid vesilahusest, vahetades need teise ioonliigiga. Sel viisil saab nõrg alt seotud ioone välja tõrjuda tugev alt seonduvate iooniliikide poolt. Nimetame seda efekti selektiivsuse printsiibiks. Seda põhimõtet kasutades asendatakse ioonivahetustehnika käigus soovimatud ioonid vees teiste ioonidega.
Ioonivahetustehnikat saab teostada pakett- või pidevrežiimis. Seda kasutatakse reovee puhastamisel lämmastiku, fosfori ja raskmetallide eemaldamiseks. Lisaks kasutatakse seda spetsiifiliste lisandite valikuliseks eemaldamiseks ja väärtuslike metallide, nagu kroom, nikkel, vask, plii ja kaadmium, kogumiseks tööstusjäätmetest.
Joonis 01: Ioonivahetus
Ioonivahetusvaigud on valmistatud väikestest poorsetest helmestest, mis ei lahustu vees ja orgaanilistes lahustites. Enimkasutatavad alusmaterjalid on polüstüreen ja polüakrülaat. Pealegi on see ioonivahetuse omadus paljudel looduslikult esinevatel mineraalidel, eriti alumiiniumsilikaatmineraalidel.
Mis on pöördosmoos?
Pöördosmoos on protsess, kus süsteemile rakendatakse hüdraulilisest rõhust suuremat rõhku, et võimaldada vee liikumist läbi poolläbilaskva membraani. Liikumine toimub kontsentratsiooni gradiendi vastu. Pöördosmoosi puhul kasutatavaid membraane nimetatakse pöördosmoosi (RO) membraanideks. Materjalid, mida tavaliselt kasutatakse kaubanduslike RO membraanide valmistamiseks, on polüamiid õhukese kilega komposiidid (TFC), tselluloosatsetaat (CA) ja tselluloostriatsetaat (CTA). Sõltuv alt membraanimaterjali tüübist on tehnika efektiivsus ja kiirus erinev.
Pöördosmoosi seadistus koosneb õõneskiust, mille membraanimaterjal on spiraalselt keritud ümber kiu. Need kiud on omavahel seotud, et suurendada pöördosmoosi pindala. Kui voolav vesi on allutatud kõrgele rõhule, läbivad vesi ja väikesed molekulid läbi poolläbilaskva membraani. See säilitab suured osakesed ja ülejäänud soovimatud osakesed. Seejärel suunatakse filtreeritud vesi edasiseks töötlemiseks.
Joonis 02: pöördosmoos (A – rakendatud rõhk B – merevesi C – saasteained D – poolläbilaskev membraan E – joogivesi välja F – jaotus)
RO membraanid suudavad filtreerida välja peaaegu kõik osakesed, sealhulgas mikroobe, orgaanilist ainet, ioone ja muid tahkeid osakesi. Pöördosmoosi tehnikaga on võimalik filtreerida suuri molekule molekulmassiga >300 Da.
Pöördosmoosi eelised vee puhastamisel
- Tasulikkus
- Võib välja filtreerida peaaegu kõik osakesed, sealhulgas ioonid ja raskmetallid
- Saab kasutada radioaktiivsete osakeste eemaldamiseks veeproovidest
- Kemikaalide kasutamine on viidud miinimumini
Millised on ioonivahetuse ja pöördosmoosi sarnasused?
- Ioonivahetus ja pöördosmoos on kaks veepuhastusprotsessis tavaliselt kasutatavat protsessi.
- Mõlema meetodi kombinatsioon tagab kvaliteetse puhastamise.
- Ioonivahetusvaike saab paigaldada pöördosmoosiseadme ette.
- Mõlema meetodi kasutamine sõltub nii konkreetsetest ainetest kui ka töödeldud voo puhtusest.
Mis vahe on ioonivahetusel ja pöördosmoosil?
Ioonivahetus on füüsikalis-keemiline meetod, mis vahetab ioone vedela faasi ja ioonivahetusvaigu vahel. Teisest küljest on pöördosmoos protsess, kus vesi juhitakse läbi poolläbilaskva membraani vastu kontsentratsioonigradienti, mida soodustab kõrge rõhk. Niisiis, see on peamine erinevus ioonivahetuse ja pöördosmoosi vahel. Ioonivahetus on füüsikalis-keemiline meetod, pöördosmoos aga füüsikaline meetod. Lisaks kasutatakse ioonivahetusprotsessis ioonvahetusvaikusid, samas kui pöördosmoosi puhul kasutatakse pöördosmoosi membraane.
Allpool olev infograafik näitab ioonivahetuse ja pöördosmoosi erinevust.
Kokkuvõte – ioonivahetus vs pöördosmoos
Ioonivahetus ja pöördosmoos on kaks veepuhastusprotsessis kasutatavat tehnikat. Ioonivahetusmeetod on füüsikalis-keemiline protsess, mille käigus vahetatakse ioone (saasteaineid) vees ioonivahetusvaiguga. Seevastu pöördosmoos on füüsiline meetod, mis filtreerib suuruse alusel kõik saasteained. Pöördosmoosi korral juhitakse vesi läbi poolläbilaskva membraani. Pöördosmoos kasutab survet, et suruda vett läbi membraani. Ioonivahetus eemaldab konkreetsed ained ioonlaengute põhjal, samas kui pöördosmoos kasutab ioonide välistamise protsessi.
