הבדל מפתח – סינון אולטרה לעומת אוסמוזה הפוכה
טיהור מים הוא תהליך חשוב באספקת מים נקיים לקהילה. ישנם שלבים רבים המעורבים בתהליך טיהור המים הכולל פרוצדורות ביולוגיות, כימיות ופיזיקליות. אולטרה סינון הוא התהליך שבו מסננים מים דרך מסנן ממברנה כדי להפריד מולקולות הקיימות בדגימת המים שמשקלם מולקולרי נע בין 103 - 106 דא. אוסמוזה הפוכה היא הליך שבו מים מועברים דרך קרום חדיר למחצה כנגד שיפוע ריכוז. ממברנת האוסמוזה ההפוכה מסוגלת לדחות חלקיקים בעלי משקל מולקולרי של >300 דא.ההבדל העיקרי בין שני ההליכים הוא גודל החלקיקים שסוננו משתי הממברנות. סינון אולטרה מסנן מולקולות קטנות יותר בעלות משקל מולקולרי נמוך ואילו אוסמוזה הפוכה יכולה לסנן מולקולות גדולות יותר בעלות משקל מולקולרי גבוה יותר.
מה זה Ultrafiltration?
Ultrafiltration (UF) הוא סוג של סינון ממברנה. הוא משתמש בלחץ הידרוסטטי כדי לאלץ דגימת נוזל - מים על פני הממברנה החדירה למחצה. הממברנה מורכבת מניטרוצלולוזה עם גודל נקבוביות קטן של כ-0.22 מיקרומטר או 0.45 מיקרון. סינון אולטרה משמש בעיקר להסרת חיידקים ואורגניזמים אחרים בדגימה. הוא משמש גם להסרת יונים קטנים, חלקיקים במשקל מולקולרי נמוך וחומרים אורגניים המעניקים צבע, טעם וריח למים.
איור 01: סינון אולטרה
מערך ה-Ultrafiltration משתמש בסיב ארוך חלול המורכב מחומר קרומי. מי הזנה זורמים בתוך התא או בלומן של הסיב. זרימת המים דרך הנקבוביות של מסנן הממברנה תאפשר שמירה על המומסים והחלקיקים המרחפים. המים המסוננים והחלקיקים במשקל מולקולרי נמוך עוברים דרך הממברנה. מי היציאה עוברים אז הליכי טיהור אחרים במורד הזרם הכוללים הליכי טיפול כימי.
תהליך האולטרה-פילטרציה משמש באופן אידיאלי לטיהור וריכוז תמיסות מאקרו-מולקולריות (103 - 106 דא), במיוחד תמיסות חלבון. העיקרון העיקרי של ההפרדה מבוסס על הגודל. לחומר שבו מכינים את הממברנה יכולה לפעמים להיות השפעה על מהירות הסינון ויעילותו.
היתרונות העיקריים של Ultrafiltration הם;
- אין בו שימוש בכימיקלים לטיהור.
- זה מבוסס על התהליך הפשוט של הפרדת מידות.
- ניתן להשתמש בו כדי להסיר גם חלקיקים וגם מיקרואורגניזמים.
- זה יכול להיות אוטומטי.
מהי אוסמוזה הפוכה?
אוסמוזה הפוכה הוא התהליך שבו מופעל על המערכת לחץ גדול מהלחץ ההידראולי על מנת לאפשר תנועה של מים דרך ממברנה חצי חדירה. התנועה מתרחשת כנגד שיפוע ריכוז. הממברנות המשמשות באוסמוזה הפוכה נקראות ממברנות אוסמוזה הפוכה (RO). החומרים המשמשים בדרך כלל להכנת ממברנות RO מסחריות הם חומרים מרוכבים של סרט דק פוליאמיד (TFC), אצטט תאית (CA) וטריאצטט תאית (CTA). בהתאם לסוג חומר הממברנה היעילות והמהירות של הטכניקה משתנות.
איור 02: אוסמוזה הפוכה
מערך האוסמוזה ההפוכה מורכב מסיב חלול כאשר חומר הממברנה כרוך בספירלה סביב הסיב. סיבים אלו נקשרים יחד כדי להגדיל את שטח הפנים לאוסמוזה הפוכה. ברגע שהמים הזורמים נתונים ללחץ גבוה, המים והמולקולות הקטנות עוברים דרך הממברנה החדירה למחצה. זה שומר על החלקיקים הגדולים ושאר החלקיקים הלא רצויים. המים המסוננים מועברים לאחר מכן לעיבוד במורד הזרם.
ממברנות RO יכולות לסנן כמעט את כל החלקיקים כולל חיידקים, חומרים אורגניים, יונים ושאר חלקיקים. סינון של מולקולות גדולות עד למשקל מולקולרי של >300 Da אפשרי בטכניקת אוסמוזה הפוכה.
היתרונות של אוסמוזה הפוכה בטיהור מים הם,
- עלות-תועלת.
- יכול לסנן כמעט את כל החלקיקים כולל יונים ומתכות כבדות.
- ניתן להשתמש כדי לחסל חלקיקים רדיואקטיביים מדגימות מים.
- השימוש בכימיקלים ממוזער.
מהם הדמיון בין אולטרה-פילטרציה לאוסמוזה הפוכה?
- שתיהן טכניקות טיהור מים המבוססות על הפרדה/סינון פיזית.
- שניהם משתמשים בממברנות בהליך הסינון.
- שני מערכי המערכת מוכנים בסיב חלול המצופה בממברנה.
- בשני ההליכים, חומר חלקיקי כולל אורגניים, חומרים לא אורגניים, יונים, חיידקים וחלקיקי אבק או חיידקים קטנים מסוננים ונשמרים.
- הממברנות המשמשות בשתי הטכניקות עשויות מחומר תאית או מחומר פחמן סינטטי.
מה ההבדל בין סינון אולטרה לאוסמוזה הפוכה?
Ultrafiltration לעומת אוסמוזה הפוכה |
|
| Ultrafiltration הוא התהליך שבו מים מסוננים דרך מסנן ממברנה כדי להפריד מולקולות הקיימות בדגימת המים. | אוסמוזה הפוכה הוא התהליך שבו המים מועברים דרך ממברנה חדירה למחצה כנגד שיפוע הריכוז אשר מקל על ידי לחץ גבוה. |
| משקל מולקולרי של חלקיקים מופרדים | |
| 103 -106 Da | >300 Da |
| יתרונות | |
|
|
סיכום – סינון אולטרה לעומת אוסמוזה הפוכה
טכניקות האולטרה סינון ואוסמוזה הפוכה משמשות בעיבוד במורד הזרם של מי שתייה. המטרה העיקרית של שתי הטכניקות הללו היא לספק מים בטוחים לשתייה לציבור. סינון אולטרה משתמש במסנן ממברנה כדי לסנן חלקיקים זעירים מאוד ובעיקר מיקרואורגניזמים. אוסמוזה הפוכה יכולה לסנן מולקולות גדולות ולכן היא חסכונית ויעילה יותר.
הורד את גרסת ה-PDF של Ultrafiltration לעומת אוסמוזה הפוכה
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערת ציטוט. אנא הורד כאן גרסת PDF ההבדל בין אולטרה סינון לאוסמוזה הפוכה
