Microfiltrazione (MF)
La precisione di filtrazione varia da 0,1 a 50 micron. La microfiltrazione include diversi elementi filtranti in PP, elementi filtranti a carbone attivo, elementi filtranti in ceramica e così via. Rimuove elementi pericolosi dall'acqua, come i microrganismi. L'elemento filtrante spesso non è lavabile ed è un materiale filtrante monouso che deve essere sostituito regolarmente.
①Nucleo in cotone PP: generalmente utilizzato solo per la filtrazione grossolana con requisiti bassi per rimuovere particelle di grandi dimensioni come sedimenti e ruggine dall'acqua.
2. Carbone attivo: può eliminare i diversi colori e odori presenti nell'acqua, ma non può rimuovere i batteri presenti nell'acqua e anche l'effetto di rimozione di sedimenti e ruggine è molto scarso.
3. Elemento filtrante in ceramica: la precisione di filtrazione è di soli 0,1 micron e la portata è solitamente ridotta, il che non è facile da pulire.
Membrana di ultrafiltrazione (UF)
Una membrana filtrante microporosa ha un intervallo di dimensioni dei pori nominale compreso tra 0,001 e 0,02 micron e standard di dimensione dei pori coerenti. La filtrazione a membrana per ultrafiltrazione è un processo di filtrazione a membrana che impiega una membrana di ultrafiltrazione con differenza di pressione come forza motrice. La maggior parte delle membrane per ultrafiltrazione è realizzata in fibre di acetato o materiali polimerici con caratteristiche comparabili. È adatta per la separazione e la concentrazione di soluti in soluzioni di trattamento e viene spesso utilizzata anche per la separazione di sospensioni colloidali difficili da completare con altre tecniche di separazione, e i suoi ambiti di applicazione sono in continua espansione.
L'ultrafiltrazione a membrana basata sulla differenza di pressione è classificata in tre tipologie: ultrafiltrazione a membrana, filtrazione a membrana microporosa e filtrazione a membrana a osmosi inversa. Si distinguono per le dimensioni ridotte delle particelle o il peso molecolare che lo strato di membrana può mantenere. Quando l'intervallo di dimensioni dei pori nominale della membrana viene utilizzato come standard di riferimento, la membrana microporosa (MF) ha un intervallo di dimensioni dei pori nominale compreso tra 0,02 e 10 µm, la membrana di ultrafiltrazione (UF) ha un intervallo di dimensioni dei pori nominale compreso tra 0,001 e 0,02 µm e la membrana di osmosi inversa (RO) ha un intervallo di dimensioni dei pori nominale compreso tra 0,0001 e 0,001 µm. Esistono diversi elementi di controllo per i pori, come membrane di ultrafiltrazione con dimensioni dei pori variabili, e le distribuzioni delle dimensioni dei pori possono essere generate in base al tipo e alla concentrazione della soluzione, nonché alle condizioni di evaporazione e coagulazione durante la produzione della membrana.
Mappa fisica dell'ultrafiltrazione
Le membrane per ultrafiltrazione sono solitamente membrane di separazione polimeriche, i cui materiali polimerici utilizzati sono principalmente derivati della cellulosa, polisolfone, poliacrilonitrile, poliammide e policarbonato. Le membrane per ultrafiltrazione sono ampiamente utilizzate nell'industria farmaceutica, alimentare e ambientale e possono essere realizzate in membrane piatte, membrane a rotolo, membrane tubolari o membrane a fibra cava.
La membrana per ultrafiltrazione è stata una delle prime membrane per la separazione dei polimeri ad essere inventata e le macchine per ultrafiltrazione sono state prodotte negli anni '60. Le membrane per ultrafiltrazione sono ampiamente utilizzate nell'industria e si sono affermate come una nuova operazione unitaria chimica. Vengono impiegate nella separazione, concentrazione e purificazione di prodotti biologici, prodotti farmaceutici e alimenti, nonché come dispositivi di trattamento terminale nel trattamento del sangue, nel trattamento delle acque reflue e nella preparazione di acqua ultrapura.
La precisione di filtrazione della nanofiltrazione (NF) è compresa tra quella dell'ultrafiltrazione e quella dell'osmosi inversa, e la velocità di desalinizzazione è inferiore a quella dell'osmosi inversa. Sul mercato, si diceva spesso: la nanofiltrazione è un'osmosi inversa scadente. In realtà, si tratta di un'idea tecnica ingannevole.
Mappa fisica della nanofiltrazione
Nel concetto di separazione attuale, la nanofiltrazione è una membrana filtrante che soddisfa l'effetto Daunan e ha un rigetto selettivo degli ioni, una membrana la cui permeabilità al cloruro di sodio è proporzionale alla concentrazione di cloruro di sodio ed è superiore a 0,4. Le sue principali applicazioni sono la desalinizzazione e la concentrazione di vari liquidi in ingresso. È stata osservata una reiezione dello 0% di NaCl utilizzando membrane di nanofiltrazione a 30.000 ppm di NaCl combinato con altri ioni.
Osmosi inversa (RO): la precisione di filtrazione è di circa 0,0001 micron ed è un metodo di separazione a membrana ad altissima precisione sviluppato negli Stati Uniti all'inizio degli anni '60 che sfrutta la pressione differenziale. Può filtrare praticamente tutti i contaminanti (sia nocivi che benefici) presenti nell'acqua, lasciando solo le molecole d'acqua. Nella maggior parte dei casi, viene utilizzata per la produzione di acqua pura, acqua ultrapura industriale e acqua ultrapura medica. La tecnologia dell'osmosi inversa richiede pressurizzazione ed energia.
RO è l'abbreviazione di Reverse Osmosis Membrane in inglese. Poiché la dimensione dei pori della membrana RO è pari a cinque milionesimi di capello (0,0001 micron), è generalmente invisibile a occhio nudo e batteri e virus sono presenti nei suoi 5000 micron. Pertanto, solo le molecole d'acqua e alcuni ioni minerali benefici per il corpo umano possono attraversarla, mentre altre impurità e metalli pesanti vengono scaricati dalle tubature delle acque reflue.
Il principio dell'osmosi inversa:
Innanzitutto, dobbiamo comprendere il concetto di "osmosi". L'osmosi è un processo fisico. Quando due tipi di acqua con sali diversi vengono separati, ad esempio da una barriera semipermeabile, l'acqua sul lato con meno sale permea. La membrana penetra nell'acqua con un alto contenuto di sale, ma il sale non permea, causando la progressiva fusione della concentrazione salina su entrambi i lati fino a raggiungere la stessa concentrazione. Tuttavia, questo processo richiede molto tempo per essere completato, ed è noto anche come pressione osmotica.
Mappa fisica dell'osmosi inversa
Tuttavia, se si tenta di esercitare una pressione sul lato dell'acqua con un elevato contenuto di sale, la conseguenza potrebbe anche limitare la suddetta penetrazione, e questa pressione è nota come pressione osmotica. Se la pressione viene aumentata, l'infiltrazione può essere invertita e il sale rimarrà. Di conseguenza, il principio della desalinizzazione per osmosi inversa consiste nell'applicare una pressione maggiore della pressione osmotica naturale nell'acqua salata (come l'acqua grezza), in modo che l'osmosi proceda nella direzione opposta e le molecole d'acqua nell'acqua grezza vengano spinte verso l'altro lato della membrana, ottenendo acqua pulita, al fine di raggiungere l'obiettivo di rimuovere impurità e sali dall'acqua.
L'origine dell'osmosi inversa RO:
Uno scienziato americano scoprì per caso nel 1950 che i gabbiani aspiravano un'enorme quantità di acqua di mare dalla superficie del mare quando volavano in mare. Dopo pochi secondi, vomitavano un piccolo sorso d'acqua di mare, il che destò preoccupazione perché gli animali sulla terraferma respirano attraverso i polmoni. L'acqua salata ad alto contenuto di sale non può essere consumata. Dopo la dissezione, si scoprì che il corpo del gabbiano presenta una pellicola sottile. La pellicola è davvero precisa. Il gabbiano inala acqua salata, che viene successivamente compressa, e le molecole d'acqua attraversano la pellicola per effetto della pressione.
Viene trasformata in acqua dolce, e i contaminanti e il sale estremamente concentrato nell'acqua di mare vengono espulsi dalla bocca. Questo è il fondamento teorico fondamentale del processo di osmosi inversa, applicato per la prima volta alle apparecchiature di desalinizzazione nel 1953 dall'Università della Florida. Il Dott. S. Sidney Lode, professore presso la Facoltà di Medicina dell'Università della UCLA, ha collaborato con il Dott. S. Soirirajan per avviare la ricerca sulle membrane a osmosi inversa nel 2009, con il supporto di un progetto del governo federale statunitense, e ha investito circa 400 milioni di dollari all'anno nella ricerca per applicarla agli astronauti.
Data di pubblicazione: 31-03-2022