Klíčový rozdíl mezi iontovou výměnou a reverzní osmózou je v tom, že iontová výměna je fyzikálně-chemická metoda, která selektivně odstraňuje kontaminanty účinnou výměnou iontů podobných elektrických nábojů, zatímco reverzní osmóza je fyzikální metoda, při které voda prochází semipermeabilní membrána proti koncentračnímu gradientu, působení tlaku.
Čištění vody je důležitý proces při poskytování čisté vody komunitě. Proces čištění vody zahrnuje mnoho kroků, které zahrnují biologické, chemické a fyzikální postupy. Iontová výměna a reverzní osmóza jsou dva procesy používané při čištění vody. Oba odstraňují rozpuštěné pevné látky z vody. Některé procesy čištění vody využívají kombinaci obou metod. Navíc se oba běžně používají v různých průmyslových odvětvích.
Co je iontová výměna?
Iontová výměna je technika používaná při demineralizaci odpadních vod a změkčování domácí vody. Při této technice jsou ionty odstraněny z vodného roztoku jejich výměnou za jiné iontové druhy. Tímto způsobem mohou být slabě vázané ionty vytlačeny silně vázanými iontovými druhy. Tomuto efektu říkáme princip selektivity. Pomocí tohoto principu jsou nežádoucí ionty ve vodě během techniky iontové výměny nahrazeny jinými ionty.
Technika iontové výměny může být prováděna v dávkovém nebo kontinuálním režimu. Používá se při čištění odpadních vod pro odstranění dusíku, fosforu a těžkých kovů. Kromě toho se používá k selektivnímu odstraňování specifických nečistot ak získávání cenných stopových kovů, jako je chrom, nikl, měď, olovo a kadmium z vypouštění průmyslového odpadu.
Obrázek 01: Iontová výměna
Iontoměničové pryskyřice jsou vyrobeny z malých porézních kuliček, které jsou nerozpustné ve vodě a organických rozpouštědlech. Nejpoužívanějšími základními materiály jsou polystyren a polyakrylát. Navíc mnoho přirozeně se vyskytujících minerálů, zejména minerály křemičitanu hlinitého, má tuto vlastnost výměny iontů.
Co je reverzní osmóza?
Reverzní osmóza je proces, při kterém je na systém aplikován tlak vyšší než hydraulický tlak, aby se umožnil pohyb vody přes polopropustnou membránu. Pohyb probíhá proti koncentračnímu gradientu. Membrány, které se používají při reverzní osmóze, se nazývají membrány reverzní osmózy (RO). Materiály, které se běžně používají pro přípravu komerčních RO membrán, jsou polyamidové tenkovrstvé kompozity (TFC), acetát celulózy (CA) a triacetát celulózy (CTA). V závislosti na typu materiálu membrány se účinnost a rychlost techniky liší.
Nastavení reverzní osmózy se skládá z dutého vlákna, přičemž materiál membrány je spirálovitě navinutý kolem vlákna. Tato vlákna jsou spojena dohromady, aby se zvětšila plocha povrchu pro reverzní osmózu. Jakmile je proudící voda vystavena vysokému tlaku, voda a malé molekuly projdou polopropustnou membránou. To zadrží velké částice a zbytek nežádoucích částic. Filtrovaná voda je poté předána k následnému zpracování.
Obrázek 02: Reverzní osmóza (A – Aplikovaný tlak B – Mořská voda v C – Kontaminanty D – Polopropustná membrána E – Výtok pitné vody F – Distribuce)
RO membrány dokážou odfiltrovat prakticky všechny částice včetně choroboplodných zárodků, organických látek, iontů a dalších částic. Filtrace velkých molekul až do molekulové hmotnosti >300 Da je možná pomocí techniky reverzní osmózy.
Výhody reverzní osmózy při čištění vody
- Nákladová efektivita
- Dokáže odfiltrovat téměř všechny částice včetně iontů a těžkých kovů
- Lze použít k odstranění radioaktivních částic ze vzorků vody
- Použití chemikálií je minimalizováno
Jaké jsou podobnosti mezi iontovou výměnou a reverzní osmózou?
- Iontová výměna a reverzní osmóza jsou dva procesy běžně používané v procesech čištění vody.
- Kombinace obou metod poskytuje vysoce kvalitní čištění.
- Iontoměničové pryskyřice lze nainstalovat před jednotku reverzní osmózy.
- Použití obou metod závisí na konkrétních přítomných látkách a také na cílové čistotě upravovaného proudu.
Jaký je rozdíl mezi iontovou výměnou a reverzní osmózou?
Iontová výměna je fyzikálně-chemická metoda, která vyměňuje ionty mezi kapalnou fází a iontoměničovou pryskyřicí. Na druhé straně reverzní osmóza je proces, kdy voda prochází přes polopropustnou membránu proti koncentračnímu gradientu, což je umožněno vysokým tlakem. Toto je klíčový rozdíl mezi iontovou výměnou a reverzní osmózou. Iontová výměna je fyzikálně-chemická metoda, zatímco reverzní osmóza je fyzikální metoda. Proces iontové výměny navíc využívá iontoměničové pryskyřice, zatímco reverzní osmóza využívá membrány pro reverzní osmózu.
Níže uvedená infografika uvádí rozdíl mezi iontovou výměnou a reverzní osmózou.
Shrnutí – Iontová výměna vs reverzní osmóza
Iontová výměna a reverzní osmóza jsou dvě techniky používané v procesu čištění vody. Metoda iontové výměny je fyzikálně-chemický proces, při kterém dochází k výměně iontů (kontaminantů) ve vodě s iontoměničovou pryskyřicí. Naproti tomu reverzní osmóza je fyzikální metoda, která filtruje všechny téměř všechny nečistoty na základě velikosti. Při reverzní osmóze prochází voda přes polopropustnou membránu. Reverzní osmóza využívá tlak k protlačování vody přes membránu. Iontová výměna odstraňuje specifické látky na základě iontových nábojů, zatímco reverzní osmóza využívá proces vyloučení iontů.
