Der Hauptunterschied zwischen Ionenaustausch und Umkehrosmose besteht darin, dass der Ionenaustausch eine physikalisch-chemische Methode ist, die Verunreinigungen selektiv entfernt, indem sie Ionen ähnlicher elektrischer Ladung effektiv austauscht, während die Umkehrosmose eine physikalische Methode ist, bei der Wasser über a geleitet wird halbdurchlässige Membran gegen einen Konzentrationsgradienten, indem ein Druck ausgeübt wird.
Die Wasserreinigung ist ein wichtiger Prozess bei der Versorgung der Gemeinde mit sauberem Wasser. Der Wasserreinigungsprozess umfasst viele Schritte, darunter biologische, chemische und physikalische Verfahren. Ionenaustausch und Umkehrosmose sind zwei Verfahren zur Wasserreinigung. Beide entfernen gelöste Feststoffe aus dem Wasser. Einige Wasserreinigungsverfahren verwenden eine Kombination beider Methoden. Darüber hinaus werden beide häufig in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt.
Was ist Ionenaustausch?
Ionenaustausch ist eine Technik, die bei der Demineralisierung von Abwasser und der Enthärtung von Haush altswasser eingesetzt wird. Bei dieser Technik werden Ionen aus der wässrigen Lösung entfernt, indem sie durch eine andere Ionenart ausgetauscht werden. Auf diese Weise können schwach gebundene Ionen durch eine stark bindende Ionenspezies verdrängt werden. Diesen Effekt nennen wir Selektivitätsprinzip. Mit diesem Prinzip werden unerwünschte Ionen im Wasser während der Ionenaustauschtechnik durch andere Ionen ersetzt.
Die Ionenaustauschtechnik kann im Batch- oder kontinuierlichen Modus ausgeführt werden. Es wird in der Abwasserreinigung zur Entfernung von Stickstoff, Phosphor und Schwermetallen eingesetzt. Darüber hinaus wird es zur selektiven Entfernung spezifischer Verunreinigungen und zur Rückgewinnung wertvoller Spurenmetalle wie Chrom, Nickel, Kupfer, Blei und Cadmium aus Industrieabfällen eingesetzt.
Abbildung 01: Ionenaustausch
Ionenaustauscherharze bestehen aus kleinen porösen Kügelchen, die in Wasser und organischen Lösungsmitteln unlöslich sind. Die am weitesten verbreiteten Basismaterialien sind Polystyrol und Polyacrylat. Darüber hinaus haben viele natürlich vorkommende Mineralien, insbesondere Aluminiumsilikatmineralien, diese Eigenschaft des Ionenaustauschs.
Was ist Umkehrosmose?
Umkehrosmose ist der Prozess, bei dem ein Druck größer als der hydraulische Druck auf das System ausgeübt wird, um die Bewegung von Wasser durch eine halbdurchlässige Membran zu ermöglichen. Die Bewegung erfolgt gegen einen Konzentrationsgradienten. Die Membranen, die bei der Umkehrosmose verwendet werden, werden als Umkehrosmose (RO)-Membranen bezeichnet. Die Materialien, die üblicherweise zur Herstellung kommerzieller RO-Membranen verwendet werden, sind Polyamid-Dünnfilm-Verbundstoffe (TFC), Zelluloseacetat (CA) und Zellulosetriacetat (CTA). Je nach Art des Membranmaterials unterscheiden sich Effizienz und Geschwindigkeit der Technik.
Die Umkehrosmoseanlage besteht aus einer Hohlfaser, um die das Membranmaterial spiralförmig gewickelt ist. Diese Fasern werden miteinander verbunden, um die Oberfläche für die Umkehrosmose zu vergrößern. Sobald das fließende Wasser hohem Druck ausgesetzt wird, passieren das Wasser und die kleinen Moleküle die semipermeable Membran. Dies hält die großen Partikel und den Rest der unerwünschten Partikel zurück. Das gefilterte Wasser wird dann der nachgesch alteten Verarbeitung zugeführt.
Abbildung 02: Umkehrosmose (A – angelegter Druck B – Meerwasser rein C – Verunreinigungen D – halbdurchlässige Membran E – Trinkwasser raus F – Verteilung)
RO-Membranen können praktisch alle Partikel herausfiltern, einschließlich Keime, organische Stoffe, Ionen und andere Partikel. Die Filtration großer Moleküle bis zu einem Molekulargewicht von >300 Da ist mit Umkehrosmosetechnik möglich.
Vorteile der Umkehrosmose bei der Wasseraufbereitung
- Kosteneffizienz
- Kann fast alle Partikel herausfiltern, einschließlich Ionen und Schwermetalle
- Kann verwendet werden, um radioaktive Partikel aus Wasserproben zu entfernen
- Chemikalienverbrauch wird minimiert
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Ionenaustausch und Umkehrosmose?
- Ionenaustausch und Umkehrosmose sind zwei Verfahren, die üblicherweise in Wasserreinigungsprozessen verwendet werden.
- Die Kombination beider Methoden bietet eine qualitativ hochwertige Reinigung.
- Ionenaustauscherharze können vor einer Umkehrosmoseanlage installiert werden.
- Die Anwendung beider Methoden hängt von den spezifischen vorhandenen Substanzen sowie der angestrebten Reinheit des behandelten Stroms ab.
Was ist der Unterschied zwischen Ionenaustausch und Umkehrosmose?
Ionenaustausch ist eine physikalisch-chemische Methode, die Ionen zwischen einer flüssigen Phase und einem Ionenaustauscherharz austauscht. Andererseits ist die Umkehrosmose der Prozess, bei dem Wasser gegen den Konzentrationsgradienten durch eine halbdurchlässige Membran geleitet wird, was durch hohen Druck erleichtert wird. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen Ionenaustausch und Umkehrosmose. Der Ionenaustausch ist ein physikalisch-chemisches Verfahren, während die Umkehrosmose ein physikalisches Verfahren ist. Darüber hinaus werden beim Ionenaustauschverfahren Ionenaustauschharze verwendet, während bei der Umkehrosmose Umkehrosmosemembranen verwendet werden.
Die folgende Infografik zeigt den Unterschied zwischen Ionenaustausch und Umkehrosmose.
Zusammenfassung – Ionenaustausch vs. Umkehrosmose
Ionenaustausch und Umkehrosmose sind zwei Techniken, die im Wasserreinigungsprozess verwendet werden. Die Ionenaustauschmethode ist ein physikalisch-chemischer Prozess, bei dem Ionen (Verunreinigungen) im Wasser mit einem Ionenaustauscherharz ausgetauscht werden. Im Gegensatz dazu ist die Umkehrosmose ein physikalisches Verfahren, das fast alle Verunreinigungen nach ihrer Größe filtert. Bei der Umkehrosmose wird Wasser durch eine halbdurchlässige Membran geleitet. Umkehrosmose nutzt Druck, um Wasser durch die Membran zu drücken. Der Ionenaustausch entfernt bestimmte Substanzen basierend auf den Ionenladungen, während die Umkehrosmose einen Ionenausschlussprozess nutzt.
