Mikrofiltreerimine (MF)
Filtreerimistäpsus jääb vahemikku 0,1 kuni 50 mikronit. Mikrofiltreerimine hõlmab erinevaid PP-filtrielemente, aktiivsöefiltrielemente, keraamilisi filtrielemente jne. Eemaldab veest ohtlikud elemendid, näiteks mikroorganismid. Filtrielement ei ole sageli pestav ja see on ühekordselt kasutatav filtrimaterjal, mida tuleb regulaarselt vahetada.
①PP puuvillane südamik: üldiselt kasutatakse ainult jämeda filtreerimise jaoks, mille puhul on vaja eemaldada veest suuri osakesi, näiteks setteid ja roostet.
2. Aktiivsüsi: see võib küll eemaldada veest erinevad värvid ja lõhnad, kuid ei suuda eemaldada veest baktereid ning sette ja rooste eemaldamisefekt on samuti väga halb.
3. Keraamiline filterelement: väike filtreerimistäpsus on vaid 0,1 mikronit ja voolukiirus on tavaliselt väike, mida pole kerge puhastada.
Ultrafiltratsioonimembraan (UF)
Mikropoorse filtermembraani nimipooride suurusvahemik on 0,001–0,02 mikronit ja sellel on püsivad pooride suuruse standardid. Ultrafiltratsioonmembraani filtreerimine on membraanfiltratsiooniprotsess, mis kasutab rõhuerinevusega liikumapaneva jõuna ultrafiltratsioonmembraani. Enamik ultrafiltratsioonmembraane on valmistatud atsetaatkiududest või sarnaste omadustega polümeermaterjalidest. See sobib lahustunud ainete eraldamiseks ja kontsentreerimiseks töötluslahustes ning seda kasutatakse sageli ka kolloidsete suspensioonide eraldamiseks, mida on raske teiste eraldustehnikate abil viimistleda, ja selle rakendusvaldkonnad pidevalt laienevad.
Rõhu erinevusel põhinev membraanultrafiltratsioon liigitatakse kolme tüüpi: ultrafiltratsioonmembraanfiltratsioon, mikropoorne membraanfiltratsioon ja pöördosmoosmembraanfiltratsioon. Neid eristab membraanikihi poolt säilitatav väike osakeste suurus või molekulmass. Kui eristava standardina kasutatakse membraani nimipooride suuruse vahemikku, siis mikropoorse membraani (MF) nimipooride suuruse vahemik on 0,02–10 μm, ultrafiltratsioonmembraani (UF) nimipooride suuruse vahemik on 0,001–0,02 μm ja pöördosmoosmembraani (RO) nimipooride suuruse vahemik on 0,0001–0,001 μm. Pooride jaoks on mitu kontrollelementi, näiteks erineva pooride suurusega ultrafiltratsioonmembraanid, ja pooride suuruse jaotusi saab genereerida lahuse tüübi ja kontsentratsiooni, samuti membraani tootmise ajal valitsevate aurustamis- ja koagulatsioonitingimuste põhjal.
Ultrafiltratsiooni füüsiline kaart
Ultrafiltratsioonimembraanid on tavaliselt polümeersed eraldusmembraanid, kusjuures ultrafiltratsioonimembraanide jaoks kasutatavad polümeermaterjalid koosnevad enamasti tselluloosi derivaatidest, polüsulfoonist, polüakrüülnitriilist, polüamiidist ja polükarbonaadist. Ultrafiltratsioonimembraane kasutatakse laialdaselt farmaatsia-, toidu- ja keskkonnatööstuses ning neid saab vormida lamedateks membraanideks, rullmembraanideks, torukujulisteks membraanideks või õõneskiudmembraanideks.
Ultrafiltratsioonimembraan oli üks esimesi leiutatud polümeeride eraldusmembraane ja ultrafiltratsioonimasinaid hakati tootma 1960. aastatel. Ultrafiltratsioonimembraane kasutatakse laialdaselt tööstuses ja need on tekkinud uue keemilise üksuse operatsioonina. Neid kasutatakse bioloogiliste toodete, farmaatsiatoodete ja toiduainete eraldamisel, kontsentreerimisel ja puhastamisel, samuti lõpptöötlusseadmetes vere töötlemisel, reovee töötlemisel ja ülipuhta vee valmistamisel.
Nanofiltratsiooni (NF) filtreerimistäpsus jääb ultrafiltratsiooni ja pöördosmoosi vahele ning magestamise määr on madalam kui pöördosmoosi puhul. Turul oli laialt levinud ütlus: nanofiltratsioon on lohakas pöördosmoos. Tegelikult on see tehniline idee petlik.
Nanofiltratsiooni füüsiline kaart
Tegelikus eralduskontseptsioonis on nanofiltratsioon filtermembraan, mis vastab Daunani efektile ja millel on selektiivne ioonide tõrjutus, membraani naatriumkloriidi läbilaskvus on proportsionaalne naatriumkloriidi kontsentratsiooniga ja on üle 0,4. Selle peamised rakendused on magestamine ja erinevate sisendvedelike kontsentreerimine. Nanofiltratsioonimembraanide kasutamisel 30 000 ppm NaCl ja teiste ioonide kombinatsiooni korral täheldati 0% NaCl tõrjutust.
Pöördosmoos (RO): Filtreerimistäpsus on umbes 0,0001 mikronit ja see on ülitäpne membraaneraldusmeetod, mis töötati välja Ameerika Ühendriikides 1960. aastate alguses ja mis kasutab diferentsiaalrõhku. See suudab veest välja filtreerida praktiliselt kõik saasteained (nii kahjulikud kui ka kasulikud), jättes alles vaid veemolekulid. Enamasti kasutatakse seda puhta vee, tööstusliku ülipuhta vee ja meditsiinilise ülipuhta vee tootmisel. Pöördosmoosi tehnoloogia jaoks on vaja rõhku ja energiat.
RO on inglise keeles lühend sõnadest "pöördosmoosi membraan". Kuna RO-membraani pooride suurus on viis miljondikku juuksekarva (0,0001 mikronit), on see palja silmaga üldiselt nähtamatu ning bakterid ja viirused on selle suurused vaid 5000. Seetõttu pääsevad sellest läbi ainult veemolekulid ja mõned inimkehale kasulikud mineraalioonid ning muud lisandid ja raskmetallid juhitakse kanalisatsioonitorust välja.
Pöördosmoosi põhimõte:
Esiteks ja kõige tähtsamalt peame mõistma osmoosi mõistet. Osmoos on füüsikaline protsess. Kui kaks erineva soolasisaldusega vett on eraldatud näiteks poolläbilaskva barjääriga, siis läbib membraan vähem soola sisaldava vee. Membraan siseneb küll kõrge soolasisaldusega vette, kuid sool ei läbi, mistõttu soola kontsentratsioon mõlemal poolel järk-järgult sulab, kuni see on võrdne. Selle protsessi lõpuleviimine võtab aga kaua aega ja seda nimetatakse ka osmootseks rõhuks.
Pöördosmoosi füüsiline kaart
Kui aga proovite avaldada survet suure soolasisaldusega veepoolele, võib see piirata ka eelmainitud läbitungimist ja seda survet nimetatakse osmootseks rõhuks. Kui rõhku tõstetakse, saab infiltratsiooni pöörata ja sool jääb püsima. Seetõttu on pöördosmoosi magestamise põhimõte rakendada rõhku, mis on suurem kui soolase vee (näiteks toorvee) loomulik osmootne rõhk, nii et osmoos toimub vastassuunas ja toorvee veemolekulid surutakse membraani teisele poole, mille tulemuseks on puhas vesi, et saavutada eesmärk eemaldada veest lisandid ja soolad.
RO pöördosmoosi päritolu:
Ameerika teadlane avastas 1950. aastal juhuslikult, et kajakad imesid merel lennates merepinnalt suure suutäie merevett. Mõne sekundi pärast oksendasid nad väikese suutäie merevett välja, mis tekitas muret, sest maismaaloomad hingavad kopsude kaudu. Soolase sisaldusega vett ei saa juua. Pärast lahkamist avastati, et kajaka kehal on õhuke kiht. Kile on tõesti täpne. Kajakas hingab sisse soolast vett, mis seejärel kokku surutakse, ja veemolekulid läbivad kile rõhu mõjul.
See muudetakse mageveeks ning merevees sisalduvad saasteained ja äärmiselt kontsentreeritud sool sülitatakse suust välja. See on pöördosmoosi protsessi fundamentaalne teoreetiline alus, mida rakendati esmakordselt magestamisseadmetes 1953. aastal Florida Ülikoolis. UCLA Ülikooli Meditsiinikooli professor dr S. Sidney Lode tegi 2009. aastal USA föderaalvalitsuse projekti toel koostööd dr S. Soirirajaniga, et alustada uuringuid pöördosmoosi membraanide kohta, ning investeeris uuringutesse ligikaudu 400 miljonit USA dollarit aastas, et rakendada neid astronautide peal.
Postituse aeg: 31. märts 2022