La principale différence entre l'échange d'ions et l'osmose inverse est que l'échange d'ions est une méthode physico-chimique qui élimine sélectivement les contaminants en échangeant efficacement des ions de charges électriques similaires, tandis que l'osmose inverse est une méthode physique dans laquelle l'eau passe à travers un membrane semi-perméable contre un gradient de concentration, en appliquant une pression.
La purification de l'eau est un processus important pour fournir de l'eau propre à la communauté. Le processus de purification de l'eau comporte de nombreuses étapes, notamment des procédures biologiques, chimiques et physiques. L'échange d'ions et l'osmose inverse sont deux processus utilisés dans la purification de l'eau. Les deux éliminent les solides dissous de l'eau. Certains procédés de purification de l'eau utilisent une combinaison des deux méthodes. De plus, les deux sont couramment utilisés dans une variété d'industries.
Qu'est-ce que l'échange d'ions ?
L'échange d'ions est une technique utilisée dans la déminéralisation des eaux usées et l'adoucissement de l'eau domestique. Dans cette technique, les ions sont éliminés de la solution aqueuse en les échangeant avec une autre espèce ionique. De cette manière, des ions faiblement liés peuvent être déplacés par une espèce ionique fortement liée. Nous appelons cet effet principe de sélectivité. En utilisant ce principe, les ions indésirables dans l'eau sont remplacés par d'autres ions lors de la technique d'échange d'ions.
La technique d'échange d'ions peut être exécutée en mode discontinu ou continu. Il est appliqué dans la purification des eaux usées pour l'élimination de l'azote, du phosphore et des métaux lourds. De plus, il est utilisé pour éliminer sélectivement des impuretés spécifiques et pour récupérer des métaux traces précieux tels que le chrome, le nickel, le cuivre, le plomb et le cadmium des rejets de déchets industriels.
Figure 01: Échange d'ions
Les résines échangeuses d'ions sont fabriquées à partir de petites billes poreuses insolubles dans l'eau et les solvants organiques. Les matériaux de base les plus utilisés sont le polystyrène et le polyacrylate. De plus, de nombreux minéraux naturels, en particulier les minéraux de silicate d'aluminium, ont cette propriété d'échange d'ions.
Qu'est-ce que l'osmose inverse ?
L'osmose inverse est le processus par lequel une pression supérieure à la pression hydraulique est appliquée au système afin de permettre le mouvement de l'eau à travers une membrane semi-perméable. Le mouvement s'effectue contre un gradient de concentration. Les membranes utilisées dans l'osmose inverse sont appelées membranes d'osmose inverse (RO). Les matériaux couramment utilisés pour préparer les membranes RO commerciales sont les composites à couches minces de polyamide (TFC), l'acétate de cellulose (CA) et le triacétate de cellulose (CTA). Selon le type de matériau de la membrane, l'efficacité et la rapidité de la technique diffèrent.
L'installation d'osmose inverse est composée d'une fibre creuse, le matériau de la membrane étant enroulé en spirale autour de la fibre. Ces fibres sont liées ensemble pour augmenter la surface pour l'osmose inverse. Une fois que l'eau qui coule est soumise à une pression élevée, l'eau et les petites molécules traversent la membrane semi-perméable. Cela retient les grosses particules et le reste des particules indésirables. L'eau filtrée est ensuite acheminée vers un traitement en aval.
Figure 02: Osmose inverse (A – Pression appliquée B – Entrée eau de mer C – Contaminants D – Membrane semi-perméable E – Sortie eau potable F – Distribution)
Les membranes RO peuvent filtrer pratiquement toutes les particules, y compris les germes, les matières organiques, les ions et autres particules. La filtration de grosses molécules jusqu'à un poids moléculaire de >300 Da est possible avec la technique d'osmose inverse.
Avantages de l'osmose inverse dans la purification de l'eau
- Rapport coût-efficacité
- Peut filtrer presque toutes les particules, y compris les ions et les métaux lourds
- Peut être utilisé pour éliminer les particules radioactives des échantillons d'eau
- L'utilisation de produits chimiques est minimisée
Quelles sont les similitudes entre l'échange d'ions et l'osmose inverse ?
- L'échange d'ions et l'osmose inverse sont deux processus couramment utilisés dans les processus de purification de l'eau.
- La combinaison des deux méthodes fournit une purification de haute qualité.
- Les résines échangeuses d'ions peuvent être installées devant une unité d'osmose inverse.
- L'utilisation des deux méthodes dépend des substances spécifiques présentes ainsi que de la pureté cible du flux traité.
Quelle est la différence entre l'échange d'ions et l'osmose inverse ?
L'échange d'ions est une méthode physico-chimique qui échange des ions entre une phase liquide et une résine échangeuse d'ions. D'autre part, l'osmose inverse est le processus par lequel l'eau passe à travers une membrane semi-perméable contre le gradient de concentration, qui est facilité par la haute pression. C'est donc la principale différence entre l'échange d'ions et l'osmose inverse. L'échange d'ions est une méthode physico-chimique, tandis que l'osmose inverse est une méthode physique. De plus, le processus d'échange d'ions utilise des résines échangeuses d'ions tandis que l'osmose inverse utilise des membranes d'osmose inverse.
L'infographie ci-dessous présente la différence entre l'échange d'ions et l'osmose inverse.
Résumé - Échange d'ions vs osmose inverse
L'échange d'ions et l'osmose inverse sont deux techniques utilisées dans le processus de purification de l'eau. La méthode d'échange d'ions est un processus physico-chimique qui échange des ions (contaminants) dans l'eau avec une résine échangeuse d'ions. En revanche, l'osmose inverse est une méthode physique qui filtre la plupart des contaminants en fonction de leur taille. Dans l'osmose inverse, l'eau passe à travers une membrane semi-perméable. L'osmose inverse utilise la pression pour forcer l'eau à travers la membrane. L'échange d'ions élimine des substances spécifiques en fonction des charges ioniques tandis que l'osmose inverse utilise un processus d'exclusion ionique.
