Tofauti kuu kati ya ubadilishanaji wa ioni na osmosis ya nyuma ni kwamba ubadilishanaji wa ioni ni mbinu ya kifizikia-kemikali ambayo kwa kuchagua huondoa uchafu kwa kubadilishana ioni za chaji za umeme ipasavyo huku reverse osmosis ni mbinu halisi ambayo maji hupitishwa kwenye utando unaoweza kupenyeza nusu dhidi ya upinde rangi wa ukolezi, ukitumia shinikizo.
Kusafisha maji ni mchakato muhimu katika kutoa maji safi kwa jamii. Kuna hatua nyingi zinazohusika katika mchakato wa utakaso wa maji, ambayo ni pamoja na taratibu za kibiolojia, kemikali na kimwili. Kubadilishana kwa ion na osmosis ya nyuma ni michakato miwili inayotumika katika utakaso wa maji. Wote wawili huondoa yabisi iliyoyeyushwa kutoka kwa maji. Taratibu zingine za utakaso wa maji hutumia mchanganyiko wa njia zote mbili. Zaidi ya hayo, zote mbili hutumiwa kwa wingi katika tasnia mbalimbali.
Ion Exchange ni nini?
Mabadilishano ya ion ni mbinu inayotumika katika uondoaji madini wa maji machafu na kulainisha maji ya nyumbani. Katika mbinu hii, ioni huondolewa kutoka kwa suluhisho la maji kwa kubadilishana na aina nyingine ya ionic. Kwa njia hii, ioni zilizofungwa dhaifu zinaweza kuhamishwa na spishi za ioni zinazofunga sana. Tunaita kanuni hii ya athari ya kuchagua. Kwa kutumia kanuni hii, ayoni zisizohitajika ndani ya maji hubadilishwa na ayoni nyingine wakati wa mbinu ya kubadilishana ioni.
Mbinu ya kubadilisha ion inaweza kutekelezwa katika kundi au modi endelevu. Inatumika katika utakaso wa maji machafu kwa kuondolewa kwa nitrojeni, fosforasi na metali nzito. Zaidi ya hayo, hutumika kuondoa uchafu mahususi kwa kuchagua na kurejesha madini muhimu kama vile chromium, nikeli, shaba, risasi na cadmium kutokana na utupaji wa taka za viwandani.
Kielelezo 01: Ion Exchange
Resini za kubadilishana ion zimetengenezwa kutoka kwa shanga ndogo za vinyweleo ambazo haziyeyuki katika maji na viyeyusho vya kikaboni. Nyenzo za msingi zinazotumiwa sana ni polystyrene na polyacrylate. Zaidi ya hayo, madini mengi yanayotokea kiasili, hasa madini ya silicate ya alumini, yana sifa hii ya kubadilishana ioni.
Reverse Osmosis ni nini?
Osmosis ya kurudi nyuma ni mchakato ambapo shinikizo kubwa kuliko shinikizo la majimaji linawekwa kwenye mfumo ili kuruhusu mtiririko wa maji kupitia utando unaoweza kupenyeza nusu. Harakati hufanyika dhidi ya gradient ya mkusanyiko. Utando ambao hutumiwa katika osmosis ya nyuma huitwa utando wa reverse osmosis (RO). Nyenzo ambazo hutumiwa kwa kawaida kuandaa utando wa RO wa kibiashara ni composites za polyamide thin-film (TFC), acetate ya selulosi (CA) na triacetate ya selulosi (CTA). Kulingana na aina ya nyenzo za utando, ufanisi na kasi ya mbinu hutofautiana.
Mipangilio ya osmosis ya nyuma inaundwa na nyuzi tupu na nyenzo ya utando inayojeruhiwa kwa mzunguko kuzunguka nyuzi. Nyuzi hizi zimefungwa pamoja ili kuongeza eneo la uso kwa osmosis ya nyuma. Mara tu maji yanayotiririka yanakabiliwa na shinikizo la juu, maji na molekuli ndogo hupitia membrane inayoweza kupenyeza nusu. Hii huhifadhi chembe kubwa na chembe zingine zisizohitajika. Kisha maji yaliyochujwa hupitishwa kwa usindikaji wa chini ya mkondo.
Kielelezo 02: Reverse Osmosis (A – Shinikizo la kutumika B – Maji ya Bahari katika C – Vichafuzi D – Membrane E, inayopenyeza nusu-penyeza – Maji ya kunywa F – Usambazaji)
Utando wa RO unaweza kuchuja takriban chembe zote ikiwa ni pamoja na vijidudu, viumbe hai, ayoni na chembe chembe nyingine. Uchujaji wa molekuli kubwa hadi uzani wa molekuli ya >300 Da inawezekana kwa mbinu ya reverse osmosis.
Faida za Reverse Osmosis katika Usafishaji wa Maji
- Ufanisi wa gharama
- Inaweza kuchuja karibu chembe zote ikijumuisha ayoni na metali nzito
- Inaweza kutumika kuondoa chembechembe za mionzi kwenye sampuli za maji
- Matumizi ya kemikali yamepunguzwa
Je, Kuna Ufanano Gani Kati ya Ion Exchange na Reverse Osmosis?
- Kubadilisha ion na osmosis ya nyuma ni michakato miwili inayotumika sana katika michakato ya kusafisha maji.
- Mchanganyiko wa mbinu zote mbili hutoa utakaso wa hali ya juu.
- Resini za kubadilisha ion zinaweza kusakinishwa mbele ya kitengo cha reverse osmosis.
- Matumizi ya mbinu zote mbili hutegemea vitu mahususi vilivyopo pamoja na usafi unaolengwa wa mkondo uliotibiwa.
Nini Tofauti Kati ya Ion Exchange na Reverse Osmosis?
Kubadilisha ion ni mbinu ya fizio-kemikali ambayo hubadilisha ayoni kati ya awamu ya kioevu na resini ya kubadilishana ioni. Kwa upande mwingine, osmosis ya nyuma ni mchakato ambapo maji hupitishwa kwenye utando unaoweza kupenyeza nusu dhidi ya gradient ya mkusanyiko, ambayo inawezeshwa na shinikizo la juu. Kwa hivyo, hii ndio tofauti kuu kati ya ubadilishaji wa ion na osmosis ya nyuma. Ubadilishanaji wa ioni ni njia ya fizio-kemikali, wakati osmosis ya nyuma ni njia ya kimwili. Zaidi ya hayo, mchakato wa kubadilishana ioni hutumia resini za kubadilishana ioni huku osmosis ya nyuma hutumia utando wa nyuma wa osmosis.
Infografia iliyo hapa chini inaweka jedwali la ubadilishanaji wa ioni na osmosis ya nyuma.
Muhtasari – Ion Exchange vs Reverse Osmosis
Kubadilisha ion na osmosis ya nyuma ni mbinu mbili zinazotumika katika mchakato wa kusafisha maji. Njia ya kubadilishana ioni ni mchakato wa fizio-kemikali ambao hubadilisha ioni (vichafuzi) ndani ya maji na resini ya kubadilishana ioni. Kinyume chake, osmosis ya kugeuza ni njia halisi ambayo huchuja uchafu wote kulingana na saizi. Katika osmosis ya nyuma, maji hupitishwa kupitia utando unaoweza kupenyeza nusu. Osmosis ya nyuma hutumia shinikizo kulazimisha maji kwenye membrane. Ubadilishanaji wa ioni huondoa dutu mahususi kulingana na chaji za ioni huku osmosis ya nyuma hutumia mchakato wa kutengwa kwa ioni.
