Իոնափոխանակման և հակադարձ օսմոսի հիմնական տարբերությունն այն է, որ իոնափոխանակումը ֆիզիկաքիմիական մեթոդ է, որն ընտրողաբար հեռացնում է աղտոտիչները՝ արդյունավետորեն փոխանակելով նմանատիպ էլեկտրական լիցքերի իոնները, մինչդեռ հակադարձ օսմոզը ֆիզիկական մեթոդ է, որի դեպքում ջուրն անցնում է միջով: կիսաթափանցիկ թաղանթ՝ ընդդեմ կոնցենտրացիայի գրադիենտի, ճնշում գործադրելով։
Ջրի մաքրումը կարևոր գործընթաց է համայնքին մաքուր ջուր ապահովելու համար: Ջրի մաքրման գործընթացում կան բազմաթիվ քայլեր, որոնք ներառում են կենսաբանական, քիմիական և ֆիզիկական ընթացակարգեր: Իոնների փոխանակումը և հակադարձ օսմոզը ջրի մաքրման մեջ օգտագործվող երկու գործընթացներ են:Երկուսն էլ ջրից հեռացնում են լուծված պինդ նյութերը: Ջրի մաքրման որոշ գործընթացներ օգտագործում են երկու մեթոդների համադրություն: Ավելին, երկուսն էլ սովորաբար օգտագործվում են տարբեր ոլորտներում:
Ի՞նչ է Ion Exchange?
Իոնների փոխանակումը տեխնիկա է, որն օգտագործվում է կեղտաջրերի հանքայնացման և կենցաղային ջրերի փափկացման համար: Այս տեխնիկայում իոնները հեռացվում են ջրային լուծույթից՝ դրանք փոխանակելով այլ իոնային տեսակների հետ։ Այս կերպ թույլ կապված իոնները կարող են տեղաշարժվել ուժեղ կապող իոնային տեսակով: Այս էֆեկտը մենք անվանում ենք ընտրողականության սկզբունք։ Օգտագործելով այս սկզբունքը՝ իոնափոխանակման տեխնիկայի ընթացքում ջրի մեջ անցանկալի իոնները փոխարինվում են այլ իոններով։
Իոնների փոխանակման տեխնիկան կարող է իրականացվել խմբաքանակով կամ շարունակական ռեժիմով: Այն կիրառվում է կեղտաջրերի մաքրման մեջ՝ ազոտի, ֆոսֆորի և ծանր մետաղների հեռացման համար: Ավելին, այն օգտագործվում է հատուկ կեղտերը ընտրողաբար հեռացնելու և արդյունաբերական թափոնների արտանետումներից արժեքավոր հետք մետաղները, ինչպիսիք են քրոմը, նիկելը, պղինձը, կապարը և կադմիումը վերականգնելու համար:
Նկար 01. Ion Exchange
Իոնափոխանակման խեժերը պատրաստվում են փոքր ծակոտկեն ուլունքներից, որոնք չեն լուծվում ջրի և օրգանական լուծիչների մեջ: Առավել լայնորեն օգտագործվող հիմքային նյութերն են պոլիստիրոլը և պոլիակրիլատը: Ավելին, շատ բնական հանքանյութեր, հատկապես ալյումինի սիլիկատային հանքանյութեր, ունեն իոնափոխանակման այս հատկությունը:
Ի՞նչ է հակադարձ օսմոզը:
Հակադարձ օսմոզն այն գործընթացն է, երբ հիդրավլիկ ճնշումից ավելի մեծ ճնշում է գործադրվում համակարգի վրա, որպեսզի թույլատրվի ջրի շարժը կիսաթափանցիկ թաղանթով: Շարժումը տեղի է ունենում համակենտրոնացման գրադիենտի դեմ: Հակադարձ osmosis-ում օգտագործվող թաղանթները կոչվում են հակադարձ osmosis (RO) մեմբրաններ: Նյութերը, որոնք սովորաբար օգտագործվում են առևտրային RO մեմբրաններ պատրաստելու համար, պոլիամիդային բարակ թաղանթային կոմպոզիտներ են (TFC), բջջանյութի ացետատ (CA) և բջջանյութի տրիացետատ (CTA):Կախված թաղանթային նյութի տեսակից՝ տեխնիկայի արդյունավետությունն ու արագությունը տարբերվում են։
Հակադարձ osmosis-ի կարգավորումը բաղկացած է խոռոչ մանրաթելից, որի թաղանթային նյութը պարուրաձև պտտվում է մանրաթելի շուրջը: Այս մանրաթելերը կապված են միմյանց հետ՝ հակադարձ օսմոսի համար մակերեսը մեծացնելու համար: Երբ հոսող ջուրը ենթարկվում է բարձր ճնշման, ջուրը և փոքր մոլեկուլները անցնում են կիսաթափանցիկ թաղանթով։ Սա պահպանում է խոշոր մասնիկները և մնացած անցանկալի մասնիկները: Զտված ջուրն այնուհետև փոխանցվում է ներքևում վերամշակման համար:
Նկար 02. Հակադարձ օսմոզ (A – Կիրառված ճնշում B – Ծովի ջուրը C – Աղտոտիչներ D – Կիսաթափանցիկ թաղանթ E – Խմելու ջուր դուրս F – Բաշխում)
RO մեմբրանները կարող են զտել գրեթե բոլոր մասնիկները, ներառյալ մանրէները, օրգանական նյութերը, իոնները և այլ մասնիկները: Մինչև >300 Da մոլեկուլային զանգվածի խոշոր մոլեկուլների զտումը հնարավոր է հակադարձ օսմոսի տեխնիկայի միջոցով։
Հակադարձ օսմոսի առավելությունները ջրի մաքրման մեջ
- Ծախսերի արդյունավետություն
- Կարող է զտել գրեթե բոլոր մասնիկները, ներառյալ իոնները և ծանր մետաղները
- Կարելի է օգտագործել ջրի նմուշներից ռադիոակտիվ մասնիկները վերացնելու համար
- Քիմիական օգտագործումը նվազագույնի է հասցված
Որո՞նք են նմանությունները իոնային փոխանակման և հակադարձ օսմոսի միջև:
- Իոնների փոխանակումը և հակադարձ օսմոզը երկու գործընթաց են, որոնք սովորաբար օգտագործվում են ջրի մաքրման գործընթացներում:
- Երկու մեթոդների համադրությունը ապահովում է բարձրորակ մաքրում:
- Իոնափոխանակման խեժերը կարող են տեղադրվել հակադարձ osmosis միավորի դիմաց:
- Երկու մեթոդների օգտագործումը կախված է առկա հատուկ նյութերից, ինչպես նաև մշակված հոսքի թիրախային մաքրությունից:
Ո՞րն է տարբերությունը իոնների փոխանակման և հակադարձ օսմոսի միջև:
Իոնափոխանակումը ֆիզիկաքիմիական մեթոդ է, որը իոնների փոխանակում է հեղուկ փուլի և իոնափոխանակման խեժի միջև: Մյուս կողմից, հակադարձ օսմոզը այն գործընթացն է, երբ ջուրը կիսաթափանցիկ թաղանթով անցնում է կոնցենտրացիայի գրադիենտի դեմ, ինչը հեշտացնում է բարձր ճնշումը: Այսպիսով, սա իոնային փոխանակման և հակադարձ օսմոսի հիմնական տարբերությունն է: Իոնների փոխանակումը ֆիզիկաքիմիական մեթոդ է, մինչդեռ հակառակ օսմոզը ֆիզիկական մեթոդ է: Ավելին, իոնափոխանակման գործընթացն օգտագործում է իոնափոխանակման խեժեր, մինչդեռ հակադարձ օսմոզը օգտագործում է հակադարձ osmosis թաղանթներ:
Ստորև բերված ինֆոգրաֆիկան ցույց է տալիս իոնափոխանակության և հակադարձ օսմոսի միջև եղած տարբերությունը:
Ամփոփում – Ion Exchange vs Reverse Osmosis
Իոնների փոխանակումը և հակադարձ օսմոզը ջրի մաքրման գործընթացում օգտագործվող երկու տեխնիկա են:Իոնափոխանակման մեթոդը ֆիզիկաքիմիական գործընթաց է, որը ջրի մեջ իոնների (աղտոտիչների) փոխանակում է իոնափոխանակող խեժով: Ի հակադրություն, հակադարձ օսմոզը ֆիզիկական մեթոդ է, որը զտում է բոլոր աղտոտիչները՝ ելնելով չափից: Հակադարձ օսմոզում ջուրն անցնում է կիսաթափանցիկ թաղանթով։ Հակադարձ օսմոզը ճնշում է գործադրում մեմբրանի վրայով ջուրը ստիպելու համար: Իոնների փոխանակումը հեռացնում է հատուկ նյութեր՝ հիմնված իոնային լիցքերի վրա, մինչդեռ հակադարձ օսմոզը օգտագործում է իոնային բացառման գործընթաց:
