Mikrofiltrace (MF)
Přesnost filtrace se pohybuje mezi 0,1 a 50 mikrony. Mikrofiltrace zahrnuje různé filtrační prvky z PP, filtrační prvky s aktivním uhlím, keramické filtrační prvky atd. Odstraňuje z vody nebezpečné prvky, jako jsou mikroorganismy. Filtrační prvek často není omyvatelný a jedná se o jednorázový filtrační materiál, který je nutné pravidelně vyměňovat.
①PP bavlněné jádro: obecně se používá pouze pro hrubou filtraci s nízkými požadavky na odstranění velkých částic, jako jsou sedimenty a rez, ve vodě.
②Aktivní uhlí: Dokáže eliminovat různé barvy a pachy ve vodě, ale nedokáže odstranit bakterie ve vodě a účinek odstraňování usazenin a rzi je také velmi slabý.
③Keramický filtrační prvek: Malá přesnost filtrace je pouze 0,1 mikronu a průtok je obvykle malý, což se obtížně čistí.
Ultrafiltrační membrána (UF)
Mikroporézní filtrační membrána má jmenovitý rozsah velikosti pórů 0,001–0,02 mikronu a konzistentní standardy velikosti pórů. Ultrafiltrační membránová filtrace je membránový filtrační proces, který využívá ultrafiltrační membránu s tlakovým rozdílem jako hnací silou. Většina ultrafiltračních membrán je vyrobena z acetátových vláken nebo polymerních materiálů se srovnatelnými vlastnostmi. Je vhodná pro separaci a koncentraci rozpuštěných látek v roztoku a často se používá i pro separaci koloidních suspenzí, které je obtížné dokončit jinými separačními technikami, a její aplikační oblasti neustále rostou.
Membránová ultrafiltrace založená na tlakovém rozdílu se dělí na tři typy: ultrafiltrační membránová filtrace, mikroporézní membránová filtrace a filtrace reverzní osmózou. Liší se malou velikostí částic nebo molekulovou hmotností, kterou membránová vrstva udrží. Pokud se jako rozlišovací standard použije jmenovitý rozsah velikosti pórů membrány, má mikroporézní membrána (MF) jmenovitý rozsah velikosti pórů 0,02–10 µm, ultrafiltrační membrána (UF) má jmenovitý rozsah velikosti pórů 0,001–0,02 µm a reverzní osmózní membrána (RO) má jmenovitý rozsah velikosti pórů 0,0001–0,001 µm. Existuje několik kontrolních prvků pro póry, jako jsou ultrafiltrační membrány s různými velikostmi pórů, a distribuce velikosti pórů může být generována na základě typu a koncentrace roztoku, stejně jako podmínek odpařování a koagulace během výroby membrány.
Fyzická mapa ultrafiltrace
Ultrafiltrační membrány jsou obvykle polymerní separační membrány, přičemž polymerní materiály používané pro ultrafiltrační membrány se většinou skládají z derivátů celulózy, polysulfonu, polyakrylonitrilu, polyamidu a polykarbonátu. Ultrafiltrační membrány se široce používají ve farmaceutickém, potravinářském a environmentálním průmyslu a lze je tvarovat do plochých membrán, svitkových membrán, trubicových membrán nebo membrán z dutých vláken.
Ultrafiltrační membrána byla jednou z prvních vynalezených polymerních separačních membrán a ultrafiltrační stroje byly vyrobeny v 60. letech 20. století. Ultrafiltrační membrány se široce používají v průmyslu a objevily se jako nová chemická operace. Používají se k separaci, koncentraci a čištění biologických produktů, farmaceutického zboží a potravin, stejně jako v koncových zařízeních pro čištění krve, čištění odpadních vod a přípravu ultračisté vody.
Přesnost filtrace nanofiltrace (NF) se pohybuje mezi ultrafiltrací a reverzní osmózou a rychlost odsolování je nižší než u reverzní osmózy. Na trhu se rozšířeno rčení: nanofiltrace je nedbalá reverzní osmóza. Ve skutečnosti je to technicky zavádějící představa.
Fyzikální mapa nanofiltrace
V samotném konceptu separace je nanofiltrace filtrační membrána, která splňuje Daunanův efekt a má selektivní odmítání iontů, membrána, jejíž propustnost pro chlorid sodný je úměrná koncentraci chloridu sodného a je větší než 0,4. Jejími primárními aplikacemi jsou odsolování a zakoncentrování různých vstupních kapalin. 0% odmítnutí NaCl bylo pozorováno při použití nanofiltračních membrán při 30 000 ppm NaCl v kombinaci s dalšími ionty.
Reverzní osmóza (RO): Přesnost filtrace je kolem 0,0001 mikronu a jedná se o ultra přesnou membránovou separační metodu vyvinutou ve Spojených státech na začátku 60. let 20. století, která využívá diferenční tlak. Dokáže odfiltrovat prakticky všechny kontaminanty (škodlivé i prospěšné) ve vodě a zanechat pouze molekuly vody. Ve většině případů se používá při výrobě čisté vody, průmyslové ultračisté vody a lékařské ultračisté vody. Technologie reverzní osmózy vyžaduje tlak a energii.
RO je zkratka pro Reverse Osmosis Membrane (reverzní osmózní membrána). Protože velikost pórů RO membrány je pět miliontin vlasu (0,0001 mikronu), je pouhým okem obvykle neviditelná a bakterie a viry jsou jejími 5000. Proto jí mohou procházet pouze molekuly vody a některé minerální ionty prospěšné pro lidské tělo, zatímco další nečistoty a těžké kovy jsou vypouštěny z odpadního potrubí.
Princip reverzní osmózy:
V první řadě musíme pochopit pojem „osmóza“. Osmóza je fyzikální proces. Když jsou dva typy vody s různými solemi odděleny, například polopropustnou bariérou, voda na straně s menším obsahem soli proniká. Membrána vstupuje do vody s vysokým obsahem soli, ale sůl neproniká, což způsobuje, že koncentrace soli na obou stranách se postupně sráží, dokud se nevyrovnají. Dokončení tohoto procesu, který je také známý jako osmotický tlak, však trvá dlouho.
Fyzikální mapa reverzní osmózy
Pokud se však pokusíte vyvinout tlak na straně vody s vysokým obsahem soli, může to omezit výše zmíněný průnik a tento tlak se nazývá osmotický tlak. Pokud se tlak zvýší, infiltrace se může obrátit a sůl zůstane. Princip odsolování reverzní osmózou spočívá v aplikaci tlaku vyššího než je přirozený osmotický tlak ve slané vodě (například v surové vodě), takže osmóza probíhá v opačném směru a molekuly vody v surové vodě jsou tlačeny na druhou stranu membrány, což vede k čisté vodě, aby se dosáhlo cíle odstranění nečistot a solí z vody.
Původ reverzní osmózy RO:
Americký vědec v roce 1950 náhodou zjistil, že rackové při letu na moři nasávají z mořské hladiny obrovské množství mořské vody. Po několika sekundách malé množství mořské vody vyzvracejí, což vyvolává obavy, protože zvířata na souši dýchají plícemi. Slanou vodu s vysokým obsahem soli nelze konzumovat. Po pitvě bylo zjištěno, že tělo racka má tenkou vrstvu. Film je opravdu přesný. Racek vdechuje slanou vodu, která se následně stlačuje, a molekuly vody procházejí filmem v důsledku tlaku.
Z mořské vody se vytvoří sladká voda a kontaminanty a extrémně koncentrovaná sůl obsažené v mořské vodě se vyplivnou ústy. Toto je základní teoretický základ procesu reverzní osmózy, který byl poprvé aplikován v roce 1953 na Floridské univerzitě v zařízeních pro odsolování. Dr. S. Sidney Lode, profesor lékařské fakulty UCLA, spolupracoval s Dr. S. Soirirajanem na zahájení výzkumu membrán pro reverzní osmózu v roce 2009 s podporou projektu federální vlády USA a investoval přibližně 400 milionů amerických dolarů ročně do výzkumu jeho aplikace na astronauty.
Čas zveřejnění: 31. března 2022