Միկրոֆիլտրացիայի, ուլտրաֆիլտրացիայի, նանոֆիլտրացիայի և հակադարձ օսմոսի միջև տարբերությունը

Միկրոֆիլտրացիա (ՄՖ)
Ֆիլտրման ճշգրտությունը տատանվում է 0.1-ից մինչև 50 միկրոն: Միկրոֆիլտրացիան ներառում է տարբեր պոլիպրոպիլենային ֆիլտրի տարրեր, ակտիվացված ածխածնային ֆիլտրի տարրեր, կերամիկական ֆիլտրի տարրեր և այլն: Հեռացնում է ջրից վտանգավոր տարրերը, ինչպիսիք են միկրոօրգանիզմները: Ֆիլտրի տարրը հաճախ չի լվացվում և միանգամյա օգտագործման ֆիլտրի նյութ է, որը պետք է պարբերաբար փոխարինվի:

① Պոլիպրոպիլենային բամբակյա միջուկ. սովորաբար օգտագործվում է միայն կոպիտ ֆիլտրման համար՝ ջրում նստվածքի և ժանգի նման խոշոր մասնիկների հեռացման ցածր պահանջներով։

② Ակտիվացված ածուխ. Այն կարող է վերացնել ջրի տարբեր գույներն ու հոտերը, բայց չի կարող հեռացնել ջրի մեջ եղած մանրէները, և նստվածքի և ժանգի հեռացման ազդեցությունը նույնպես շատ թույլ է։

③ Կերամիկական ֆիլտրի տարր. Փոքր ֆիլտրացիայի ճշգրտությունը կազմում է ընդամենը 0.1 միկրոն, իսկ հոսքի արագությունը սովորաբար փոքր է, ինչը հեշտ չէ մաքրել:

Ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթ (UF)
Միկրոպորոզ ֆիլտրի թաղանթն ունի 0.001-0.02 միկրոն չափի ծակոտիների չափսեր և համապատասխան չափի ստանդարտներ: Ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթային ֆիլտրացիան թաղանթային ֆիլտրացիայի գործընթաց է, որն օգտագործում է ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթ՝ ճնշման տարբերությամբ որպես շարժիչ ուժ: Ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթների մեծ մասը պատրաստված է ացետատային մանրաթելերից կամ համեմատելի բնութագրերով պոլիմերային նյութերից: Այն հարմար է մշակման լուծույթներում լուծված նյութերի բաժանման և կոնցենտրացիայի համար, և այն նաև հաճախ օգտագործվում է կոլոիդային սուսպենզիաների բաժանման համար, որոնք դժվար է ավարտել այլ բաժանման մեթոդներով, և դրա կիրառման ոլորտները անընդհատ ընդլայնվում են:

Ճնշման տարբերության վրա հիմնված թաղանթային ուլտրաֆիլտրացիան դասակարգվում է երեք տեսակի՝ ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթային ֆիլտրացիա, միկրոծակոտկեն թաղանթային ֆիլտրացիա և հակադարձ օսմոսային թաղանթային ֆիլտրացիա։ Դրանք տարբերվում են թաղանթային շերտի կողմից պահպանվող փոքր մասնիկների չափսերով կամ մոլեկուլային քաշով։ Երբ թաղանթի ծակոտիների չափի միջակայքն օգտագործվում է որպես տարբերակիչ չափանիշ, միկրոծակոտկեն թաղանթը (ՄԾ) ունի 0.02-10 մ ծակոտիների չափի միջակայք, ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթը (ՈՒՖ) ունի 0.001-0.02 մ ծակոտիների չափի միջակայք, իսկ հակադարձ օսմոսային թաղանթը (ՌՕ) ունի 0.0001-0.001 մ ծակոտիների չափի միջակայք։ Ծակոտիների համար կան մի քանի կառավարման տարրեր, ինչպիսիք են տարբեր ծակոտիների չափերով ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթները, և ծակոտիների չափի բաշխումները կարող են ստեղծվել լուծույթի տեսակի և կոնցենտրացիայի, ինչպես նաև թաղանթի արտադրության ընթացքում գոլորշիացման և մակարդման պայմանների հիման վրա։

Ուլտրաֆիլտրացիայի ֆիզիկական քարտեզ
Ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթները սովորաբար պոլիմերային բաժանման թաղանթներ են, որոնց համար օգտագործվող պոլիմերային նյութերը հիմնականում բաղկացած են ցելյուլոզի ածանցյալներից, պոլիսուլֆոնից, պոլիակրիլոնիտրիլից, պոլիամիդից և պոլիկարբոնատից: Ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթները լայնորեն կիրառվում են դեղագործական, սննդի և շրջակա միջավայրի արդյունաբերություններում և կարող են ձևավորվել հարթ թաղանթների, գլանաձև թաղանթների, խողովակաձև թաղանթների կամ խոռոչ մանրաթելային թաղանթների:

Ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթը առաջին պոլիմերային բաժանման թաղանթներից մեկն էր, որը հորինվեց, և ուլտրաֆիլտրացիոն մեքենաները արտադրվեցին 1960-ական թվականներին: Ուլտրաֆիլտրացիոն թաղանթները լայնորեն կիրառվում են արդյունաբերության մեջ և դարձել են քիմիական նոր միավորային գործողություն: Այն կիրառվում է կենսաբանական արտադրանքի, դեղագործական ապրանքների և սննդամթերքի բաժանման, կոնցենտրացիայի և մաքրման, ինչպես նաև արյան մաքրման, կեղտաջրերի մաքրման և ուլտրամաքուր ջրի պատրաստման վերջնական մշակման սարքերում:

Նանոֆիլտրացիայի (ՆՖ) ֆիլտրացիայի ճշգրտությունը ուլտրաֆիլտրացիայի և հակադարձ օսմոսի ճշգրտության միջև է, իսկ աղազրկման արագությունը ցածր է հակադարձ օսմոսի ճշգրտությունից: Շուկայում լայնորեն տարածված էր մի ասացվածք. նանոֆիլտրացիան անփույթ հակադարձ օսմոս է: Իրականում սա խաբուսիկ տեխնիկական գաղափար է:
Նանոֆիլտրացիայի ֆիզիկական քարտեզ
Իրական բաժանման կոնցեպտում նանոֆիլտրացիան ֆիլտրող թաղանթ է, որը բավարարում է Դաունանի էֆեկտը և ունի ընտրողական իոնների մերժում, թաղանթ, որի նատրիումի քլորիդի թափանցելիությունը համեմատական ​​է նատրիումի քլորիդի կոնցենտրացիային և ավելի քան 0.4 է: Դրա հիմնական կիրառությունները աղազրկումն ու տարբեր մուտքային հեղուկների կոնցենտրացիան են: 30,000 ppm NaCl-ի և այլ իոնների համակցված նանոֆիլտրացիոն թաղանթների դեպքում դիտվել է 0% NaCl մերժում:

Հակադարձ օսմոս (RO). Զտման ճշգրտությունը մոտ 0.0001 միկրոն է, և դա գերբարձր ճշգրտության մեմբրանային բաժանման մեթոդ է, որը մշակվել է Միացյալ Նահանգներում 1960-ականների սկզբին՝ օգտագործելով դիֆերենցիալ ճնշում: Այն կարող է զտել ջրի մեջ առկա գրեթե բոլոր աղտոտիչները (և՛ վնասակար, և՛ օգտակար)՝ թողնելով միայն ջրի մոլեկուլներ: Շատ դեպքերում այն ​​կիրառվում է մաքուր ջրի, արդյունաբերական գերմաքուր ջրի և բժշկական գերմաքուր ջրի արտադրության մեջ: Հակադարձ օսմոսի տեխնոլոգիայի համար անհրաժեշտ են ճնշում և էներգիա:

Անգլերենում RO-ն հակադարձ օսմոսի թաղանթի հապավումն է։ Քանի որ RO թաղանթի ծակոտիների չափը մազի հինգ միլիոներորդ մասն է (0.0001 միկրոն), այն, որպես կանոն, անտեսանելի է անզեն աչքով, և դրա 5000 միկրոն մանրէներն ու վիրուսներն են։ Հետևաբար, միայն ջրի մոլեկուլներն ու որոշ հանքային իոններ, որոնք օգտակար են մարդու մարմնի համար, կարող են անցնել, իսկ այլ խառնուրդներ և ծանր մետաղներ են արտանետվում կեղտաջրերի խողովակից։

Հակադարձ օսմոսի սկզբունքը.
Նախ և առաջ, մենք պետք է հասկանանք «օսմոսի» գաղափարը: Օսմոսը ֆիզիկական գործընթաց է: Երբ տարբեր աղեր ունեցող երկու տեսակի ջուր բաժանվում են, օրինակ՝ կիսաթափանցիկ պատնեշի միջոցով, ավելի քիչ աղ ունեցող կողմի ջուրը թափանցում է: Թաղանթը մտնում է բարձր աղի պարունակությամբ ջրի մեջ, բայց աղը չի թափանցում, ինչի հետևանքով երկու կողմերում էլ աղի կոնցենտրացիան աստիճանաբար միաձուլվում է, մինչև հավասարվի: Այնուամենայնիվ, այս գործընթացն ավարտելու համար, որը հայտնի է նաև որպես օսմոտիկ ճնշում, երկար ժամանակ է պահանջվում:

Հակադարձ օսմոսի ֆիզիկական քարտեզ
Սակայն, եթե փորձեք ճնշում գործադրել ջրի այն կողմում, որտեղ աղի պարունակությունը մեծ է, հետևանքը կարող է նաև սահմանափակել վերոնշյալ ներթափանցումը, և այս ճնշումը հայտնի է որպես օսմոտիկ ճնշում: Եթե ճնշումը բարձրացվի, ներթափանցումը կարող է շրջվել, և աղը կմնա: Արդյունքում, հակադարձ օսմոսի աղազրկման սկզբունքն այն է, որ կիրառվի աղի ջրի (օրինակ՝ հում ջրի) բնական օսմոտիկ ճնշումից մեծ ճնշում, որպեսզի օսմոսը ընթանա հակառակ ուղղությամբ, և հում ջրի ջրի մոլեկուլները սեղմվեն թաղանթի մյուս կողմին, ինչը կհանգեցնի մաքուր ջրի ստացմանը՝ ջրից խառնուրդներն ու աղերը հեռացնելու նպատակին հասնելու համար:

RO հակադարձ օսմոսի ծագումը.

Ամերիկացի գիտնականը 1950 թվականին պատահաբար պարզել է, որ ծովային ճայերը ծովում թռչելիս ծովի մակերևույթից ծովի ջրի հսկայական կում են ծծում։ Մի քանի վայրկյան անց նրանք մի փոքր ծովի ջուր են փսխել, ինչը մտահոգությունների տեղիք է տվել, քանի որ ցամաքում գտնվող կենդանիները շնչում են թոքերով։ Աղի բարձր պարունակությամբ ջուրը չի կարելի օգտագործել։ Դիահերձումից հետո պարզվել է, որ ճայի մարմինը բարակ շերտ ունի։ Թաղանթը իսկապես ճշգրիտ է։ Ճայը ներշնչում է աղի ջուր, որը հետագայում սեղմվում է, և ճնշման ազդեցության տակ ջրի մոլեկուլները անցնում են թաղանթի միջով։

Այն վերածվում է քաղցրահամ ջրի, իսկ ծովի ջրում առկա աղտոտիչները և չափազանց կոնցենտրացված աղը դուրս են թքում բերանից։ Սա հակադարձ օսմոսի գործընթացի հիմնարար տեսական հիմքն է, որն առաջին անգամ կիրառվել է աղազրկման սարքավորումների վրա 1953 թվականին Ֆլորիդայի համալսարանի կողմից։ UCLA համալսարանի բժշկական դպրոցի պրոֆեսոր, դոկտոր Ս. Սիդնի Լոդը, համագործակցելով դոկտոր Ս. Սոյիրիրաջանի հետ, 2009 թվականին ԱՄՆ դաշնային կառավարության նախագծի աջակցությամբ սկսել է հակադարձ օսմոսի թաղանթների վերաբերյալ հետազոտություններ և տարեկան մոտ 400 միլիոն ԱՄՆ դոլար է ներդրել այն տիեզերագնացների վրա կիրառելու հետազոտություններում։