Differenza chiave: ultrafiltrazione vs osmosi inversa
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 include procedure biologiche, chimiche e fisiche. L'ultrafiltrazione è il processo in cui l'acqua viene filtrata attraverso un filtro a membrana per separare le molecole presenti nel campione d'acqua che ha un peso molecolare compreso tra 103 e 106 Da. L'osmosi inversa è una procedura in cui l'acqua viene fatta passare attraverso una membrana semipermeabile contro un gradiente di concentrazione. La membrana ad osmosi inversa è in grado di respingere particelle che hanno un peso molecolare >300 Da. La differenza fondamentale tra le due procedure è la dimensione delle particelle filtrate dalle due membrane. L'ultrafiltrazione filtra le molecole più piccole con un peso molecolare basso mentre l'osmosi inversa può filtrare le molecole più grandi con un peso molecolare più elevato.
Cos'è l'ultrafiltrazione?
L'ultrafiltrazione (UF) è un tipo di filtrazione a membrana. Utilizza la pressione idrostatica per forzare il campione liquido-acqua attraverso la membrana semipermeabile. La membrana è composta da nitrocellulosa con una piccola dimensione dei pori di circa 0,22 µm o 0,45 µm. L'ultrafiltrazione viene utilizzata principalmente per rimuovere batteri e altri organismi nel campione. Viene anche usato per rimuovere piccoli ioni, particelle a basso peso molecolare e materia organica che conferiscono colore, sapore e odore all'acqua.
Figura 01: Ultrafiltrazione
L'impianto di ultrafiltrazione impiega una fibra lunga cava composta da un materiale membranoso. L'acqua di alimentazione scorre all'interno della cellula o nel lume della fibra. Il flusso d'acqua attraverso i pori del filtro a membrana consentirà di trattenere i soluti e le particelle sospese. L'acqua filtrata e le particelle a basso peso molecolare attraversano la membrana. L'acqua in uscita viene quindi sottoposta ad altre procedure di purificazione a valle che includono procedure di trattamento chimico.
Il processo di Ultrafiltrazione è idealmente utilizzato per purificare e concentrare soluzioni macromolecolari (103 – 106 Da), in particolare soluzioni proteiche. Il principale principio di separazione si basa sulla dimensione. Il materiale in cui è preparata la membrana può anche avere un effetto sulla velocità e l'efficienza della filtrazione.
I principali vantaggi dell'ultrafiltrazione sono;
- Non utilizza sostanze chimiche per purificare.
- Si basa sul semplice processo di separazione delle dimensioni.
- Può essere utilizzato per rimuovere particelle e microrganismi.
- Può essere automatizzato.
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 vengono alterate.
Figura 02: Osmosi inversa
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.
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.
I vantaggi dell'osmosi inversa nella purificazione dell'acqua sono,
- Costo-efficacia.
- 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 l'ultrafiltrazione e l'osmosi inversa?
- Entrambe sono tecniche di purificazione dell'acqua basate sulla separazione/filtrazione fisica.
- Entrambi utilizzano membrane nella procedura di filtrazione.
- Entrambe le configurazioni del sistema sono preparate in una fibra cava rivestita con la membrana.
- In entrambe le procedure, il particolato, comprese le sostanze organiche, inorganiche, ioni, microbi e piccole particelle di polvere o germi, viene filtrato e trattenuto.
- Le membrane utilizzate in entrambe le tecniche sono realizzate in materiale cellulosico o in materiale sintetico di carbonio.
Qual è la differenza tra ultrafiltrazione e osmosi inversa?
Ultrafiltrazione vs osmosi inversa |
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| L'ultrafiltrazione è il processo in cui l'acqua viene filtrata attraverso un filtro a membrana per separare le molecole presenti nel campione d'acqua. | 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. |
| Peso molecolare delle particelle separate | |
| 103 -106 Da | >300 Da |
| Vantaggi | |
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Riepilogo – Ultrafiltrazione vs osmosi inversa
Le tecniche di ultrafiltrazione e osmosi inversa sono impiegate nel trattamento a valle dell'acqua potabile. Lo scopo principale di entrambe queste tecniche è di fornire acqua potabile sicura per il pubblico. L'ultrafiltrazione utilizza un filtro a membrana per filtrare le particelle molto minute e soprattutto i microrganismi. L'osmosi inversa può filtrare grandi molecole e quindi è più conveniente ed efficiente.
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