La differenza fondamentale tra scambio ionico e osmosi inversa è che lo scambio ionico è un metodo fisico-chimico che rimuove selettivamente i contaminanti scambiando efficacemente ioni di cariche elettriche simili mentre l'osmosi inversa è un metodo fisico in cui l'acqua viene fatta passare attraverso un membrana semipermeabile contro un gradiente di concentrazione, applicando una pressione.
La purificazione dell'acqua è un processo importante per fornire acqua pulita alla comunità. Ci sono molti passaggi coinvolti nel processo di purificazione dell'acqua, che includono procedure biologiche, chimiche e fisiche. Lo scambio ionico e l'osmosi inversa sono due processi utilizzati nella purificazione dell'acqua. Entrambi rimuovono i solidi disciolti dall'acqua. Alcuni processi di purificazione dell'acqua utilizzano una combinazione di entrambi i metodi. Inoltre, entrambi sono comunemente usati in una varietà di settori.
Cos'è lo scambio ionico?
Lo scambio ionico è una tecnica utilizzata nella demineralizzazione delle acque reflue e nell'addolcimento dell'acqua domestica. In questa tecnica, gli ioni vengono rimossi dalla soluzione acquosa scambiandoli con un' altra specie ionica. In questo modo, gli ioni debolmente legati possono essere sostituiti da una specie ionica fortemente vincolante. Chiamiamo questo effetto principio di selettività. Utilizzando questo principio, gli ioni indesiderati nell'acqua vengono sostituiti da altri ioni durante la tecnica di scambio ionico.
La tecnica di scambio ionico può essere eseguita in modalità batch o continua. Trova applicazione nella depurazione delle acque reflue per la rimozione di azoto, fosforo e metalli pesanti. Inoltre, viene utilizzato per rimuovere in modo selettivo impurità specifiche e per recuperare preziosi metalli in tracce come cromo, nichel, rame, piombo e cadmio dagli scarichi industriali.
Figura 01: Scambio ionico
Le resine a scambio ionico sono costituite da piccole perle porose insolubili in acqua e solventi organici. I materiali di base più utilizzati sono il polistirene e il poliacrilato. Inoltre, molti minerali presenti in natura, in particolare i minerali di silicato di alluminio, hanno questa proprietà di scambio ionico.
Cos'è l'osmosi inversa?
L'osmosi inversa è il processo in cui una pressione maggiore della pressione idraulica viene applicata al sistema per consentire il movimento dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile. Il movimento avviene contro un gradiente di concentrazione. Le membrane utilizzate nell'osmosi inversa sono denominate membrane ad osmosi inversa (RO). I materiali comunemente usati per preparare le membrane RO commerciali sono compositi a film sottile di poliammide (TFC), acetato di cellulosa (CA) e triacetato di cellulosa (CTA). A seconda del tipo di materiale della membrana, l'efficienza e la velocità della tecnica differiscono.
La configurazione dell'osmosi inversa è composta da una fibra cava con il materiale della membrana avvolto a spirale attorno alla fibra. Queste fibre sono legate insieme per aumentare la superficie per l'osmosi inversa. Una volta che l'acqua che scorre è sottoposta ad alta pressione, l'acqua e le piccole molecole passano attraverso la membrana semipermeabile. Ciò mantiene le particelle grandi e il resto delle particelle indesiderate. L'acqua filtrata viene quindi fatta passare per l'elaborazione a valle.
Figura 02: Osmosi inversa (A – Pressione applicata B – Acqua di mare in C – Contaminanti D – Membrana semipermeabile E – Uscita acqua potabile F – Distribuzione)
Le membrane RO possono filtrare praticamente tutte le particelle inclusi germi, materia organica, ioni e altro particolato. La filtrazione di grandi molecole fino a un peso molecolare di >300 Da è possibile con la tecnica dell'osmosi inversa.
Vantaggi dell'osmosi inversa nella purificazione dell'acqua
- Efficacia dei costi
- Può filtrare quasi tutte le particelle inclusi ioni e metalli pesanti
- Può essere utilizzato per eliminare le particelle radioattive dai campioni d'acqua
- L'utilizzo di sostanze chimiche è ridotto al minimo
Quali sono le somiglianze tra scambio ionico e osmosi inversa?
- Lo scambio ionico e l'osmosi inversa sono due processi comunemente usati nei processi di purificazione dell'acqua.
- La combinazione di entrambi i metodi fornisce una purificazione di alta qualità.
- Le resine a scambio ionico possono essere installate davanti a un'unità di osmosi inversa.
- L'uso di entrambi i metodi dipende dalle sostanze specifiche presenti e dalla purezza target del flusso trattato.
Qual è la differenza tra scambio ionico e osmosi inversa?
Lo scambio ionico è un metodo fisico-chimico che scambia ioni tra una fase liquida e una resina a scambio ionico. D' altra parte, l'osmosi inversa è il processo in cui l'acqua viene fatta passare attraverso una membrana semipermeabile contro il gradiente di concentrazione, facilitato dall' alta pressione. Quindi, questa è la differenza chiave tra scambio ionico e osmosi inversa. Lo scambio ionico è un metodo fisico-chimico, mentre l'osmosi inversa è un metodo fisico. Inoltre, il processo di scambio ionico utilizza resine a scambio ionico mentre l'osmosi inversa utilizza membrane ad osmosi inversa.
L'infografica di seguito elenca la differenza tra scambio ionico e osmosi inversa.
Riepilogo – Scambio ionico vs osmosi inversa
Lo scambio ionico e l'osmosi inversa sono due tecniche utilizzate nel processo di purificazione dell'acqua. Il metodo di scambio ionico è un processo fisico-chimico che scambia ioni (contaminanti) nell'acqua con una resina a scambio ionico. Al contrario, l'osmosi inversa è un metodo fisico che filtra quasi tutti i contaminanti in base alle dimensioni. Nell'osmosi inversa, l'acqua viene fatta passare attraverso una membrana semipermeabile. L'osmosi inversa utilizza la pressione per forzare l'acqua attraverso la membrana. Lo scambio ionico rimuove le sostanze specifiche in base alle cariche ioniche mentre l'osmosi inversa utilizza un processo di esclusione ionica.
