Sự khác biệt chính giữa trao đổi ion và thẩm thấu ngược là trao đổi ion là một phương pháp hóa lý loại bỏ các chất gây ô nhiễm một cách có chọn lọc bằng cách trao đổi hiệu quả các ion có điện tích tương tự trong khi thẩm thấu ngược là một phương pháp vật lý trong đó nước được truyền qua một màng bán thấm chống lại một gradient nồng độ, áp dụng một áp suất.
Lọc nước là một quá trình quan trọng trong việc cung cấp nước sạch cho cộng đồng. Có nhiều bước liên quan đến quá trình lọc nước, bao gồm các quy trình sinh học, hóa học và vật lý. Trao đổi ion và thẩm thấu ngược là hai quá trình được sử dụng trong lọc nước. Cả hai đều loại bỏ chất rắn hòa tan khỏi nước. Một số quy trình lọc nước sử dụng kết hợp cả hai phương pháp. Hơn nữa, cả hai đều được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Trao đổi Ion là gì?
Trao đổi ion là một kỹ thuật được sử dụng trong việc khử khoáng trong nước thải và làm mềm nước sinh hoạt. Trong kỹ thuật này, các ion được loại bỏ khỏi dung dịch nước bằng cách trao đổi chúng với một loại ion khác. Bằng cách này, các ion liên kết yếu có thể bị thay thế bởi một loại ion liên kết mạnh. Chúng tôi gọi hiệu ứng này là nguyên tắc chọn lọc. Sử dụng nguyên tắc này, các ion không mong muốn trong nước được thay thế bằng các ion khác trong kỹ thuật trao đổi ion.
Kỹ thuật trao đổi ion có thể được thực hiện ở chế độ hàng loạt hoặc liên tục. Nó được ứng dụng trong lọc nước thải để loại bỏ nitơ, phốt pho và các kim loại nặng. Hơn nữa, nó được sử dụng để loại bỏ các tạp chất cụ thể một cách chọn lọc và thu hồi các kim loại vi lượng có giá trị như crom, niken, đồng, chì và cadmium từ các chất thải công nghiệp.
Hình 01: Trao đổi Ion
Hạt nhựa trao đổi ion được làm từ các hạt xốp nhỏ không hòa tan trong nước và dung môi hữu cơ. Vật liệu cơ bản được sử dụng rộng rãi nhất là polystyrene và polyacrylate. Hơn nữa, nhiều khoáng chất tự nhiên, đặc biệt là khoáng nhôm silicat, có đặc tính trao đổi ion này.
Thẩm thấu ngược là gì?
Thẩm thấu ngược là quá trình áp dụng một áp suất lớn hơn áp suất thủy lực vào hệ thống để cho phép nước di chuyển qua màng bán thấm. Chuyển động diễn ra dựa trên một gradient nồng độ. Các màng được sử dụng trong thẩm thấu ngược được gọi là màng thẩm thấu ngược (RO). Các vật liệu thường được sử dụng để chế tạo màng RO thương mại là vật liệu tổng hợp màng mỏng polyamide (TFC), cellulose acetate (CA) và cellulose triacetate (CTA). Tùy thuộc vào loại vật liệu màng, hiệu quả và tốc độ của kỹ thuật khác nhau.
Thiết lập thẩm thấu ngược bao gồm một sợi rỗng với vật liệu màng được quấn theo hình xoắn ốc xung quanh sợi. Các sợi này liên kết với nhau để tăng diện tích bề mặt cho quá trình thẩm thấu ngược. Một khi nước chảy phải chịu áp lực cao, nước và các phân tử nhỏ sẽ đi qua màng bán thấm. Điều này giữ lại các hạt lớn và phần còn lại của các hạt không mong muốn. Nước lọc sau đó được đưa qua để xử lý ở hạ lưu.
Hình 02: Thẩm thấu ngược (A - Áp suất áp dụng B - Nước biển trong C - Chất gây ô nhiễm D - Màng bán thấm E - Nước uống ra F - Phân bố)
Màng lọc RO có thể lọc hầu như tất cả các phần tử bao gồm vi trùng, chất hữu cơ, ion và các chất dạng hạt khác. Có thể lọc các phân tử lớn có trọng lượng phân tử lên tới >300 Da bằng kỹ thuật thẩm thấu ngược.
Ưu điểm của thẩm thấu ngược trong lọc nước
- Tiết kiệm chi phí
- Có thể lọc ra gần như tất cả các hạt bao gồm cả ion và kim loại nặng
- Có thể dùng để khử các hạt phóng xạ khỏi mẫu nước
- Giảm thiểu sử dụng hóa chất
Sự giống nhau giữa Trao đổi Ion và Thẩm thấu ngược là gì?
- Trao đổi ion và thẩm thấu ngược là hai quá trình thường được sử dụng trong quá trình lọc nước.
- Sự kết hợp của cả hai phương pháp mang lại chất lượng thanh lọc cao.
- Nhựa trao đổi ion có thể được lắp trước bộ thẩm thấu ngược.
- Việc sử dụng cả hai phương pháp phụ thuộc vào các chất cụ thể hiện có cũng như độ tinh khiết mục tiêu của dòng được xử lý.
Sự khác biệt giữa Trao đổi Ion và Thẩm thấu ngược là gì?
Trao đổi ion là một phương pháp hóa lý trao đổi ion giữa pha lỏng và nhựa trao đổi ion. Mặt khác, thẩm thấu ngược là quá trình nước đi qua màng bán thấm ngược với gradient nồng độ, được tạo điều kiện bởi áp suất cao. Vì vậy, đây là sự khác biệt chính giữa trao đổi ion và thẩm thấu ngược. Trao đổi ion là một phương pháp hóa lý, còn thẩm thấu ngược là một phương pháp vật lý. Hơn nữa, quá trình trao đổi ion sử dụng nhựa trao đổi ion trong khi thẩm thấu ngược sử dụng màng thẩm thấu ngược.
Bảng đồ họa dưới đây mô tả sự khác biệt giữa trao đổi ion và thẩm thấu ngược.
Tóm tắt - Trao đổi Ion và Thẩm thấu ngược
Trao đổi ion và thẩm thấu ngược là hai kỹ thuật được sử dụng trong quá trình lọc nước. Phương pháp trao đổi ion là một quá trình hóa lý trao đổi các ion (chất gây ô nhiễm) trong nước với một loại nhựa trao đổi ion. Ngược lại, thẩm thấu ngược là một phương pháp vật lý lọc tất cả các chất gây ô nhiễm dựa trên kích thước. Trong thẩm thấu ngược, nước được đi qua một màng bán thấm. Thẩm thấu ngược sử dụng áp lực để đẩy nước qua màng. Trao đổi ion loại bỏ các chất cụ thể dựa trên các điện tích ion trong khi thẩm thấu ngược sử dụng quy trình loại trừ ion.
