ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแลกเปลี่ยนไอออนและรีเวิร์สออสโมซิสคือการแลกเปลี่ยนไอออนเป็นวิธีการทางกายภาพและเคมีที่คัดเลือกเอาสิ่งปนเปื้อนโดยการคัดเลือกโดยการแลกเปลี่ยนไอออนของประจุไฟฟ้าที่คล้ายกันอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่รีเวิร์สออสโมซิสเป็นวิธีการทางกายภาพที่น้ำไหลผ่าน เมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้กับไล่ระดับความเข้มข้นโดยใช้แรงกด
การทำน้ำให้บริสุทธิ์เป็นกระบวนการสำคัญในการจัดหาน้ำสะอาดให้กับชุมชน มีหลายขั้นตอนที่เกี่ยวข้องในกระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์ ซึ่งรวมถึงกระบวนการทางชีวภาพ ทางเคมี และทางกายภาพ การแลกเปลี่ยนไอออนและรีเวิร์สออสโมซิสเป็นสองกระบวนการที่ใช้ในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ทั้งสองเอาของแข็งที่ละลายออกจากน้ำ กระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์บางอย่างใช้ทั้งสองวิธีร่วมกัน นอกจากนี้ ทั้งสองแบบยังใช้กันทั่วไปในหลากหลายอุตสาหกรรม
การแลกเปลี่ยนไอออนคืออะไร
การแลกเปลี่ยนไอออนเป็นเทคนิคที่ใช้ในการขจัดแร่ธาตุของน้ำเสียและการทำให้น้ำในครัวเรือนอ่อนตัว ในเทคนิคนี้ ไอออนจะถูกลบออกจากสารละลายที่เป็นน้ำโดยการแลกเปลี่ยนไอออนกับสปีชีส์อื่น ด้วยวิธีนี้ ไอออนที่มีพันธะน้อยสามารถถูกแทนที่โดยสปีชีส์ไอออนิกที่จับอย่างแน่นหนา เราเรียกหลักการเอฟเฟกต์ของการคัดเลือกนี้ โดยใช้หลักการนี้ ไอออนที่ไม่ต้องการในน้ำจะถูกแทนที่ด้วยไอออนอื่นๆ ในระหว่างเทคนิคการแลกเปลี่ยนไอออน
เทคนิคการแลกเปลี่ยนไอออนสามารถทำได้ในโหมดแบตช์หรือโหมดต่อเนื่อง ใช้ในการบำบัดน้ำเสียเพื่อกำจัดไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโลหะหนัก นอกจากนี้ยังใช้เพื่อขจัดสิ่งสกปรกเฉพาะอย่างเฉพาะเจาะจงและเพื่อนำโลหะมีค่ากลับมาใช้ใหม่ เช่น โครเมียม นิกเกิล ทองแดง ตะกั่ว และแคดเมียมจากการปล่อยของเสียทางอุตสาหกรรม
รูปที่ 01: การแลกเปลี่ยนไอออน
เรซินแลกเปลี่ยนไอออนทำจากเม็ดมีรูพรุนขนาดเล็กที่ไม่ละลายในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์ วัสดุหลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือพอลิสไตรีนและโพลีอะคริเลต นอกจากนี้ แร่ธาตุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติหลายชนิด โดยเฉพาะแร่อะลูมิเนียมซิลิเกตมีคุณสมบัติในการแลกเปลี่ยนไอออน
ระบบ Reverse Osmosis คืออะไร
Reverse osmosis เป็นกระบวนการที่ใช้แรงดันที่มากกว่าแรงดันไฮดรอลิกในระบบเพื่อให้น้ำเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ การเคลื่อนไหวเกิดขึ้นจากการไล่ระดับความเข้มข้น เมมเบรนที่ใช้ในระบบรีเวิร์สออสโมซิสเรียกว่าเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส (RO) วัสดุที่ใช้กันทั่วไปในการเตรียมเยื่อ RO เชิงพาณิชย์ ได้แก่ คอมโพสิตฟิล์มบางโพลีอะไมด์ (TFC) เซลลูโลสอะซิเตท (CA) และเซลลูโลสไตรอะซิเตต (CTA)ประสิทธิภาพและความเร็วของเทคนิคแตกต่างกันไปตามประเภทของวัสดุเมมเบรน
ระบบรีเวิร์สออสโมซิสประกอบด้วยเส้นใยกลวงที่มีวัสดุเมมเบรนพันรอบเส้นใย เส้นใยเหล่านี้ถูกมัดเข้าด้วยกันเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับรีเวิร์สออสโมซิส เมื่อน้ำไหลผ่านแรงดันสูง น้ำและโมเลกุลขนาดเล็กจะผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ สิ่งนี้จะเก็บอนุภาคขนาดใหญ่และส่วนที่เหลือของอนุภาคที่ไม่ต้องการ จากนั้นน้ำที่กรองแล้วจะถูกส่งไปยังกระบวนการปลายน้ำ
รูปที่ 02: รีเวิร์สออสโมซิส (A – แรงดันประยุกต์ B – น้ำทะเลใน C – สารปนเปื้อน D – เมมเบรนกึ่งซึมผ่าน E – น้ำดื่มออก F – การกระจาย)
เมมเบรน RO สามารถกรองอนุภาคได้เกือบทั้งหมด รวมทั้งเชื้อโรค อินทรียวัตถุ ไอออน และอนุภาคอื่นๆ การกรองโมเลกุลขนาดใหญ่จนถึงน้ำหนักโมเลกุล >300 Da เป็นไปได้ด้วยเทคนิคการรีเวิร์สออสโมซิส
ข้อดีของระบบ Reverse Osmosis ในการทำน้ำให้บริสุทธิ์
- ความคุ้มค่า
- กรองอนุภาคได้เกือบทั้งหมด รวมทั้งไอออนและโลหะหนัก
- ใช้กำจัดอนุภาคกัมมันตภาพรังสีจากตัวอย่างน้ำได้
- ลดการใช้สารเคมี
ความคล้ายคลึงกันระหว่างการแลกเปลี่ยนไอออนกับระบบ Reverse Osmosis คืออะไร
- การแลกเปลี่ยนไอออนและรีเวิร์สออสโมซิสเป็นสองกระบวนการที่ใช้กันทั่วไปในกระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์
- การผสมผสานของทั้งสองวิธีทำให้การฟอกมีคุณภาพสูง
- เรซินแลกเปลี่ยนไอออนสามารถติดตั้งหน้าหน่วยรีเวิร์สออสโมซิสได้
- การใช้ทั้งสองวิธีขึ้นอยู่กับสารเฉพาะที่มีอยู่และความบริสุทธิ์เป้าหมายของสตรีมที่บำบัด
การแลกเปลี่ยนไอออนกับระบบ Reverse Osmosis แตกต่างกันอย่างไร
การแลกเปลี่ยนไอออนเป็นวิธีการทางเคมีและกายภาพซึ่งแลกเปลี่ยนไอออนระหว่างเฟสของเหลวกับเรซินแลกเปลี่ยนไอออน ในทางกลับกัน การรีเวิร์สออสโมซิสเป็นกระบวนการที่น้ำไหลผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ โดยเทียบกับการไล่ระดับความเข้มข้น ซึ่งอำนวยความสะดวกโดยแรงดันสูง นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแลกเปลี่ยนไอออนและรีเวิร์สออสโมซิส การแลกเปลี่ยนไอออนเป็นวิธีการทางกายภาพและเคมี ในขณะที่การรีเวิร์สออสโมซิสเป็นวิธีทางกายภาพ นอกจากนี้ กระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนยังใช้เรซินแลกเปลี่ยนไอออน ในขณะที่รีเวิร์สออสโมซิสใช้เมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส
อินโฟกราฟิกด้านล่างแสดงความแตกต่างระหว่างการแลกเปลี่ยนไอออนและรีเวิร์สออสโมซิส
สรุป – การแลกเปลี่ยนไอออนกับระบบ Reverse Osmosis
การแลกเปลี่ยนไอออนและรีเวิร์สออสโมซิสเป็นสองเทคนิคที่ใช้ในกระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์วิธีแลกเปลี่ยนไอออนเป็นกระบวนการทางกายภาพและเคมีที่แลกเปลี่ยนไอออน (สารปนเปื้อน) ในน้ำกับเรซินแลกเปลี่ยนไอออน ในทางตรงกันข้าม รีเวิร์สออสโมซิสเป็นวิธีการทางกายภาพที่กรองสิ่งปนเปื้อนเกือบทั้งหมดตามขนาด ในระบบรีเวิร์สออสโมซิส น้ำจะถูกส่งผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ รีเวิร์สออสโมซิสใช้แรงดันเพื่อบังคับน้ำให้ไหลผ่านเมมเบรน การแลกเปลี่ยนไอออนจะขจัดสารเฉพาะตามประจุไอออน ในขณะที่รีเวิร์สออสโมซิสใช้กระบวนการแยกไอออนิก