Het belangrijkste verschil tussen ionenuitwisseling en omgekeerde osmose is dat ionenuitwisseling een fysio-chemische methode is die selectief verontreinigingen verwijdert door ionen met vergelijkbare elektrische ladingen effectief uit te wisselen, terwijl omgekeerde osmose een fysieke methode is waarbij water over een semi-permeabel membraan tegen een concentratiegradiënt, onder druk.
Waterzuivering is een belangrijk proces om de gemeenschap van schoon water te voorzien. Er zijn veel stappen betrokken bij het waterzuiveringsproces, waaronder biologische, chemische en fysische procedures. Ionenuitwisseling en omgekeerde osmose zijn twee processen die worden gebruikt bij waterzuivering. Beide verwijderen opgeloste vaste stoffen uit water. Sommige waterzuiveringsprocessen gebruiken een combinatie van beide methoden. Bovendien worden beide vaak gebruikt in verschillende industrieën.
Wat is ionenuitwisseling?
Ionenuitwisseling is een techniek die wordt gebruikt bij demineralisatie van afvalwater en bij het ontharden van huishoudelijk water. Bij deze techniek worden ionen uit de waterige oplossing verwijderd door ze uit te wisselen met een andere ionensoort. Op deze manier kunnen zwak gebonden ionen worden vervangen door een sterk bindende ionensoort. We noemen dit effectprincipe van selectiviteit. Door dit principe te gebruiken, worden tijdens de ionenuitwisselingstechniek ongewenste ionen in het water vervangen door andere ionen.
Ionenuitwisselingstechniek kan worden uitgevoerd in batch- of continue modus. Het wordt toegepast in de afvalwaterzuivering voor de verwijdering van stikstof, fosfor en zware metalen. Bovendien wordt het gebruikt om specifieke onzuiverheden selectief te verwijderen en om waardevolle sporenmetalen zoals chroom, nikkel, koper, lood en cadmium terug te winnen uit lozingen van industrieel afval.
Figuur 01: Ionenuitwisseling
Ionenuitwisselingsharsen zijn gemaakt van kleine poreuze bolletjes die onoplosbaar zijn in water en organische oplosmiddelen. De meest gebruikte basismaterialen zijn polystyreen en polyacrylaat. Bovendien hebben veel natuurlijk voorkomende mineralen, vooral aluminiumsilicaatmineralen, deze eigenschap van ionenuitwisseling.
Wat is omgekeerde osmose?
Omgekeerde osmose is het proces waarbij een druk groter dan de hydraulische druk op het systeem wordt uitgeoefend om beweging van water door een semi-permeabel membraan mogelijk te maken. De beweging vindt plaats tegen een concentratiegradiënt in. De membranen die worden gebruikt bij omgekeerde osmose worden omgekeerde osmose (RO) membranen genoemd. De materialen die gewoonlijk worden gebruikt om commerciële RO-membranen te maken, zijn polyamide dunnefilmcomposieten (TFC), celluloseacetaat (CA) en cellulosetriacetaat (CTA). Afhankelijk van het type membraanmateriaal verschillen de efficiëntie en de snelheid van de techniek.
De omgekeerde osmose-opstelling is samengesteld uit een holle vezel waarbij het membraanmateriaal spiraalvormig om de vezel wordt gewikkeld. Deze vezels zijn aan elkaar gebonden om het oppervlak voor omgekeerde osmose te vergroten. Zodra het stromende water onder hoge druk staat, gaan het water en de kleine moleculen door het semi-permeabele membraan. Dit houdt de grote deeltjes en de rest van de ongewenste deeltjes vast. Het gefilterde water wordt vervolgens doorgegeven voor stroomafwaartse verwerking.
Figuur 02: Omgekeerde osmose (A – Toegepaste druk B – Zeewater in C – Verontreinigingen D – Semi-permeabel membraan E – Drinkwater uit F – Distributie)
RO-membranen kunnen vrijwel alle deeltjes uitfilteren, inclusief ziektekiemen, organisch materiaal, ionen en andere deeltjes. Filtratie van grote moleculen tot een molecuulgewicht van >300 Da is mogelijk met omgekeerde osmosetechniek.
Voordelen van omgekeerde osmose bij waterzuivering
- Kosteneffectiviteit
- Kan bijna alle deeltjes uitfilteren, inclusief ionen en zware metalen
- Kan worden gebruikt om radioactieve deeltjes uit watermonsters te verwijderen
- Het gebruik van chemicaliën wordt geminimaliseerd
Wat zijn de overeenkomsten tussen ionenuitwisseling en omgekeerde osmose?
- Ionenuitwisseling en omgekeerde osmose zijn twee processen die vaak worden gebruikt in waterzuiveringsprocessen.
- Combinatie van beide methoden zorgt voor een zuivering van hoge kwaliteit.
- Ionenuitwisselingsharsen kunnen voor een omgekeerde osmose-eenheid worden geïnstalleerd.
- Het gebruik van beide methoden hangt af van de specifieke aanwezige stoffen en de beoogde zuiverheid van de behandelde stroom.
Wat is het verschil tussen ionenuitwisseling en omgekeerde osmose?
Ionenuitwisseling is een fysisch-chemische methode die ionen uitwisselt tussen een vloeibare fase en een ionenuitwisselingshars. Aan de andere kant is omgekeerde osmose het proces waarbij water door een semi-permeabel membraan wordt geleid tegen de concentratiegradiënt in, wat wordt vergemakkelijkt door hoge druk. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen ionenuitwisseling en omgekeerde osmose. Ionenuitwisseling is een fysisch-chemische methode, terwijl omgekeerde osmose een fysische methode is. Bovendien maakt het ionenuitwisselingsproces gebruik van ionenuitwisselingsharsen, terwijl omgekeerde osmose membranen voor omgekeerde osmose gebruikt.
De onderstaande infographic geeft het verschil weer tussen ionenuitwisseling en omgekeerde osmose.
Samenvatting – Ionenuitwisseling versus omgekeerde osmose
Ionenuitwisseling en omgekeerde osmose zijn twee technieken die worden gebruikt in het waterzuiveringsproces. Ionenuitwisselingsmethode is een fysisch-chemisch proces waarbij ionen (verontreinigingen) in het water worden uitgewisseld met een ionenuitwisselingshars. Omgekeerde osmose daarentegen is een fysieke methode die vrijwel alle verontreinigingen filtert op basis van de grootte. Bij omgekeerde osmose wordt water door een semi-permeabel membraan geleid. Omgekeerde osmose maakt gebruik van druk om water door het membraan te persen. Ionenuitwisseling verwijdert specifieke stoffen op basis van de ionische ladingen, terwijl omgekeerde osmose een ionenuitsluitingsproces gebruikt.
