Belangrijk verschil - Ultrafiltratie versus omgekeerde osmose
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. Ultrafiltratie is het proces waarbij water door een membraanfilter wordt gefilterd om moleculen te scheiden die aanwezig zijn in het watermonster met een molecuulgewicht tussen 103 - 106 Da. Omgekeerde osmose is een procedure waarbij water tegen een concentratiegradiënt door een semi-permeabel membraan wordt geleid. Het omgekeerde osmosemembraan is in staat om deeltjes met een molecuulgewicht van >300 Da af te stoten. Het belangrijkste verschil tussen de twee procedures is de grootte van de deeltjes die uit de twee membranen worden gefilterd. Ultrafiltratie filtert kleinere moleculen met een laag molecuulgewicht, terwijl omgekeerde osmose grotere moleculen met een hoger molecuulgewicht eruit kan filteren.
Wat is ultrafiltratie?
Ultrafiltratie (UF) is een vorm van membraanfiltratie. Het gebruikt hydrostatische druk om een vloeistof-watermonster door het semi-permeabele membraan te persen. Het membraan is samengesteld uit nitrocellulose met een kleine poriegrootte van ongeveer 0,22 µm of 0,45 µm. Ultrafiltratie wordt voornamelijk gebruikt om bacteriën en andere organismen in het monster te verwijderen. Het wordt ook gebruikt om kleine ionen, deeltjes met een laag molecuulgewicht en organisch materiaal te verwijderen die kleur, smaak en geur aan water geven.
Figuur 01: Ultrafiltratie
De ultrafiltratie-opstelling maakt gebruik van een holle lange vezel die is samengesteld uit een vliezig materiaal. Het voedingswater stroomt ofwel in de cel of in het lumen van de vezel. De stroming van water door de poriën van het membraanfilter zorgt ervoor dat de gesuspendeerde opgeloste stoffen en deeltjes worden vastgehouden. Het gefilterde water en de deeltjes met een laag molecuulgewicht passeren het membraan. Het uitlaatwater ondergaat vervolgens andere stroomafwaartse zuiveringsprocedures, waaronder chemische behandelingsprocedures.
Het proces van ultrafiltratie wordt ideaal gebruikt voor het zuiveren en concentreren van macromoleculaire (103-106 Da) oplossingen, vooral eiwitoplossingen. Het primaire principe van scheiding is gebaseerd op de grootte. Het materiaal waarin het membraan is gemaakt kan soms ook invloed hebben op de filtratiesnelheid en efficiëntie.
De belangrijkste voordelen van ultrafiltratie zijn;
- Het gebruikt geen chemicaliën om te zuiveren.
- Het is gebaseerd op het eenvoudige proces van groottescheiding.
- Het kan worden gebruikt om zowel deeltjes als micro-organismen te verwijderen.
- Het kan worden geautomatiseerd.
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 aangeduid als omgekeerde osmose (RO) membranen. 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 verandert de efficiëntie en de snelheid van de techniek.
Figuur 02: Omgekeerde osmose
De omgekeerde osmose-opstelling bestaat 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.
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.
De voordelen van omgekeerde osmose bij waterzuivering zijn:
- 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 ultrafiltratie en omgekeerde osmose?
- Beide zijn waterzuiveringstechnieken gebaseerd op fysieke scheiding / filtratie.
- Beide gebruiken membranen in de filtratieprocedure.
- Beide systeemopstellingen zijn gemaakt in een holle vezel die is gecoat met het membraan.
- In beide procedures worden deeltjes, waaronder organische, anorganische stoffen, ionen, microben en kleine stof- of kiemdeeltjes uitgefilterd en vastgehouden.
- De membranen die in beide technieken worden gebruikt, zijn gemaakt van een cellulosemateriaal of een synthetisch koolstofmateriaal.
Wat is het verschil tussen ultrafiltratie en omgekeerde osmose?
Ultrafiltratie versus omgekeerde osmose |
|
| Ultrafiltratie is het proces waarbij water door een membraanfilter wordt gefilterd om moleculen in het watermonster te scheiden. | Omgekeerde osmose is het proces waarbij het water door een semi-permeabel membraan wordt geleid tegen de concentratiegradiënt in, wat wordt vergemakkelijkt door hoge druk. |
| Molecuulgewicht van gescheiden deeltjes | |
| 103 -106 Da | >300 Da |
| Voordelen | |
|
|
Samenvatting – Ultrafiltratie versus omgekeerde osmose
De technieken ultrafiltratie en omgekeerde osmose worden toegepast bij de stroomafwaartse verwerking van drinkwater. Het belangrijkste doel van beide technieken is om het publiek veilig drinkwater te bieden. Ultrafiltratie maakt gebruik van een membraanfilter om zeer kleine deeltjes en vooral micro-organismen eruit te filteren. Omgekeerde osmose kan grote moleculen uitfilteren en is daarom kosteneffectiever en efficiënter.
Download de PDF-versie van Ultrafiltratie vs Omgekeerde Osmose
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienota. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen ultrafiltratie en omgekeerde osmose
