Nøgleforskel – Ultrafiltrering vs omvendt osmose
Vandrensning er en vigtig proces i at levere rent vand til samfundet. Der er mange trin involveret i vandrensningsprocessen, som omfatter biologiske, kemiske og fysiske procedurer. Ultrafiltrering er den proces, hvor vand filtreres gennem et membranfilter for at udskille molekyler, der er til stede i vandprøven, som har en molekylvægt mellem 103 – 106 Da. Omvendt osmose er en procedure, hvor vand ledes gennem en semipermeabel membran mod en koncentrationsgradient. Omvendt osmose-membranen er i stand til at afvise partikler, der har en molekylvægt på >300 Da. Den vigtigste forskel mellem de to procedurer er størrelsen af partiklerne filtreret fra de to membraner. Ultrafiltrering filtrerer mindre molekyler med lav molekylvægt, hvorimod omvendt osmose kan bortfiltrere større molekyler med højere molekylvægt.
Hvad er ultrafiltrering?
Ultrafiltrering (UF) er en type membranfiltrering. Den bruger hydrostatisk tryk til at tvinge væske-vandprøven hen over den semipermeable membran. Membranen er sammensat af nitrocellulose med en lille porestørrelse på ca. 0,22 µm eller 0,45 µm. Ultrafiltrering bruges hovedsageligt til at fjerne bakterier og andre organismer i prøven. Det bruges også til at fjerne små ioner, partikler med lav molekylvægt og organisk materiale, som giver vand farve, smag og lugt.
Figur 01: Ultrafiltrering
Ultrafiltreringsopsætningen anvender en hul lang fiber sammensat af et membranøst materiale. Fødevandet strømmer enten inde i cellen eller i fiberens lumen. Strømmen af vand gennem porerne i membranfilteret vil tillade de suspenderede opløste stoffer og partikler at fastholde. Det filtrerede vand og partiklerne med lav molekylvægt passerer gennem membranen. Udløbsvandet gennemgår derefter andre nedstrøms rensningsprocedurer, som omfatter kemiske behandlingsprocedurer.
Ultrafiltreringsprocessen bruges ideelt til oprensning og koncentrering af makromolekylære (103 – 106 Da) opløsninger, især proteinopløsninger. Det primære princip for adskillelse er baseret på størrelsen. Materialet, som membranen er fremstillet i, kan også nogle gange have en effekt på filtreringshastigheden og effektiviteten.
De vigtigste fordele ved ultrafiltrering er;
- Den bruger ikke kemikalier til at rense.
- Det er baseret på den enkle proces med størrelsesadskillelse.
- Den kan bruges til at fjerne både partikler og mikroorganismer.
- Det kan automatiseres.
Hvad er omvendt osmose?
Omvendt osmose er den proces, hvor et tryk, der er større end det hydrauliske tryk, påføres systemet for at tillade bevægelse af vand gennem en semipermeabel membran. Bevægelsen foregår mod en koncentrationsgradient. Membranerne, der bruges i omvendt osmose, betegnes som omvendt osmose (RO) membraner. De materialer, der almindeligvis anvendes til fremstilling af kommercielle RO-membraner, er polyamid tyndfilmkompositter (TFC), celluloseacetat (CA) og cellulosetriacetat (CTA). Afhængigt af typen af membranmateriale ændres effektiviteten og hastigheden af teknikken.
Figur 02: Omvendt osmose
Opsætningen af omvendt osmose er sammensat af en hul fiber, hvor membranmaterialet er spiralviklet omkring fiberen. Disse fibre er bundet sammen for at øge overfladearealet for omvendt osmose. Når det strømmende vand er udsat for højt tryk, passerer vandet og små molekyler gennem den semipermeable membran. Herved tilbageholdes de store partikler og resten af de uønskede partikler. Det filtrerede vand ledes derefter til nedstrømsbehandling.
RO-membraner kan bortfiltrere stort set alle partikler, inklusive bakterier, organisk materiale, ioner og andre partikler. Filtrering af store molekyler op til en molekylvægt på >300 Da er mulig med omvendt osmoseteknik.
Fordelene ved omvendt osmose i vandrensning er,
- Omkostningseffektivitet.
- Kan bortfiltrere næsten alle partikler, inklusive ioner og tungmetaller.
- Kan bruges til at fjerne radioaktive partikler fra vandprøver.
- Kemisk brug er minimeret.
Hvad er lighederne mellem ultrafiltrering og omvendt osmose?
- Begge er vandrensningsteknikker baseret på fysisk adskillelse/filtrering.
- Begge anvender membraner i filtreringsproceduren.
- Begge systemopsætninger er forberedt i en hul fiber belagt med membranen.
- I begge procedurer filtreres og tilbageholdes partikler, herunder organiske, uorganiske stoffer, ioner, mikrober og små støv- eller kimpartikler.
- Membranerne, der bruges i begge teknikker, er lavet af et cellulosemateriale eller et syntetisk kulstofmateriale.
Hvad er forskellen mellem ultrafiltrering og omvendt osmose?
Ultrafiltrering vs omvendt osmose |
|
| Ultrafiltrering er den proces, hvor vand filtreres gennem et membranfilter for at udskille molekyler, der er til stede i vandprøven. | Omvendt osmose er den proces, hvor vandet ledes gennem en semipermeabel membran mod koncentrationsgradienten, som lettes af højt tryk. |
| Molekylvægt af adskilte partikler | |
| 103 -106 Da | >300 Da |
| Fordele | |
|
|
Opsummering – Ultrafiltrering vs omvendt osmose
Teknikkerne ultrafiltrering og omvendt osmose anvendes i nedstrømsbehandlingen af drikkevand. Hovedformålet med begge disse teknikker er at levere sikkert drikkevand til offentligheden. Ultrafiltrering bruger et membranfilter til at bortfiltrere meget små partikler og især mikroorganismer. Omvendt osmose kan bortfiltrere store molekyler og er derfor mere omkostningseffektiv og effektiv.
Download PDF-versionen af Ultrafiltration vs Reverse Osmosis
Du kan downloade PDF-versionen af denne artikel og bruge den til offline-formål i henhold til citatnotat. Download venligst PDF-version her Forskel mellem ultrafiltrering og omvendt osmose
