Pagrindinis skirtumas tarp jonų mainų ir atvirkštinio osmoso yra tas, kad jonų mainai yra fizinis ir cheminis metodas, kuriuo selektyviai pašalinami teršalai veiksmingai keičiantis panašaus elektros krūvio jonais, o atvirkštinis osmosas yra fizinis metodas, kai vanduo praeina per pusiau pralaidi membrana prieš koncentracijos gradientą, taikant slėgį.
Vandens valymas yra svarbus procesas teikiant bendruomenei švarų vandenį. Vandens valymo procese yra daug etapų, įskaitant biologines, chemines ir fizines procedūras. Jonų mainai ir atvirkštinis osmosas yra du vandens valymo procesai. Abu pašalina ištirpusias kietąsias medžiagas iš vandens. Kai kuriuose vandens valymo procesuose naudojamas abiejų metodų derinys. Be to, abu dažniausiai naudojami įvairiose pramonės šakose.
Kas yra jonų mainai?
Jonų mainai yra nuotekų demineralizavimo ir buitinio vandens minkštinimo būdas. Taikant šį metodą, jonai pašalinami iš vandeninio tirpalo, pakeičiant juos kita jonų rūšimi. Tokiu būdu silpnai surištus jonus gali išstumti stipriai surišančios jonų rūšys. Šį efektą vadiname selektyvumo principu. Naudojant šį principą, jonų mainų technikos metu nepageidaujami jonai vandenyje pakeičiami kitais jonais.
Jonų mainų technika gali būti vykdoma paketiniu arba nuolatiniu režimu. Jis naudojamas nuotekų valymui, siekiant pašalinti azotą, fosforą ir sunkiuosius metalus. Be to, jis naudojamas selektyviai pašalinti specifines priemaišas ir atgauti vertingus metalų pėdsakus, tokius kaip chromas, nikelis, varis, švinas ir kadmis iš pramoninių atliekų.
01 pav.: jonų mainai
Jonų mainų dervos yra pagamintos iš mažų porėtų granulių, netirpių vandenyje ir organiniuose tirpikliuose. Plačiausiai naudojamos pagrindinės medžiagos yra polistirenas ir poliakrilatas. Be to, daugelis natūraliai susidarančių mineralų, ypač aliuminio silikato mineralai, turi šią jonų mainų savybę.
Kas yra atvirkštinis osmozė?
Atvirkštinis osmosas – tai procesas, kai sistemai taikomas didesnis nei hidraulinis slėgis, kad vanduo galėtų judėti per pusiau pralaidžią membraną. Judėjimas vyksta prieš koncentracijos gradientą. Atvirkštinio osmoso membranos vadinamos atvirkštinio osmoso (RO) membranomis. Medžiagos, kurios dažniausiai naudojamos komercinėms RO membranoms gaminti, yra poliamido plonasluoksniai kompozitai (TFC), celiuliozės acetatas (CA) ir celiuliozės triacetatas (CTA). Priklausomai nuo membranos medžiagos tipo, skiriasi technikos efektyvumas ir greitis.
Atvirkštinio osmoso sąranka sudaryta iš tuščiavidurio pluošto, o membranos medžiaga yra spirališkai apvyniota aplink pluoštą. Šie pluoštai yra sujungti, kad padidėtų atvirkštinio osmoso paviršiaus plotas. Kai tekantis vanduo yra veikiamas aukšto slėgio, vanduo ir mažos molekulės praeina pro pusiau pralaidžią membraną. Taip išlaikomos didelės dalelės ir likusios nepageidaujamos dalelės. Tada filtruotas vanduo perduodamas tolesniam apdorojimui.
02 pav.: atvirkštinis osmozė (A – taikomas slėgis B – jūros vanduo C – teršalai D – pusiau pralaidi membrana E – geriamasis vanduo F – pasiskirstymas)
RO membranos gali išfiltruoti beveik visas daleles, įskaitant mikrobus, organines medžiagas, jonus ir kitas kietąsias daleles. Naudojant atvirkštinio osmoso metodą, galima filtruoti dideles molekules iki >300 Da molekulinės masės.
Atvirkštinio osmoso privalumai vandens valymui
- Sąnaudų efektyvumas
- Gali išfiltruoti beveik visas daleles, įskaitant jonus ir sunkiuosius metalus
- Gali būti naudojamas radioaktyviosioms dalelėms pašalinti iš vandens mėginių
- Cheminių medžiagų naudojimas yra minimalus
Kokie yra jonų mainų ir atvirkštinio osmoso panašumai?
- Jonų mainai ir atvirkštinis osmozė yra du procesai, dažniausiai naudojami vandens valymo procesuose.
- Abu metodų derinys užtikrina aukštos kokybės valymą.
- Jonų mainų dervas galima montuoti priešais atvirkštinio osmoso įrenginį.
- Abiejų metodų naudojimas priklauso nuo esamų konkrečių medžiagų ir tikslinio apdoroto srauto grynumo.
Koks skirtumas tarp jonų mainų ir atvirkštinio osmoso?
Jonų mainai yra fizikinis ir cheminis metodas, kuriuo keičiamasi jonais tarp skystos fazės ir jonų mainų dervos. Kita vertus, atvirkštinis osmosas yra procesas, kai vanduo praeina per pusiau pralaidžią membraną prieš koncentracijos gradientą, kurį palengvina didelis slėgis. Taigi, tai yra pagrindinis skirtumas tarp jonų mainų ir atvirkštinio osmoso. Jonų mainai yra fizikinis ir cheminis metodas, o atvirkštinė osmozė yra fizikinis metodas. Be to, jonų mainų procese naudojamos jonų mainų dervos, o atvirkštinio osmoso atveju – atvirkštinio osmoso membranos.
Toliau pateiktoje infografijoje pateikiamas skirtumas tarp jonų mainų ir atvirkštinio osmoso.
Santrauka – jonų mainai prieš atvirkštinį osmosą
Jonų mainai ir atvirkštinis osmosas yra du vandens valymo procese naudojami metodai. Jonų mainų metodas – tai fizikinis ir cheminis procesas, kurio metu jonai (teršalai) vandenyje pakeičiami jonų mainų derva. Priešingai, atvirkštinis osmosas yra fizinis metodas, kuris filtruoja visus teršalus pagal dydį. Atvirkštinio osmoso metu vanduo praleidžiamas per pusiau pralaidžią membraną. Atvirkštinis osmosas naudoja slėgį, kad vanduo išstumtų per membraną. Jonų mainai pašalina tam tikras medžiagas, pagrįstus jonų krūviais, o atvirkštinio osmoso atveju naudojamas jonų išskyrimo procesas.
