მიკროფილტრაციას, ულტრაფილტრაციას, ნანოფილტრაციასა და უკუ ოსმოსს შორის განსხვავება

მიკროფილტრაცია (MF)
ფილტრაციის სიზუსტე 0.1-დან 50 მიკრონამდე მერყეობს. მიკროფილტრაცია მოიცავს სხვადასხვა პოლიპროპილენის ფილტრის ელემენტებს, გააქტიურებული ნახშირბადის ფილტრის ელემენტებს, კერამიკული ფილტრის ელემენტებს და ა.შ. წყლიდან აშორებს საშიშ ელემენტებს, როგორიცაა მიკროორგანიზმები. ფილტრის ელემენტი ხშირად არ ირეცხება და წარმოადგენს ერთჯერად ფილტრის მასალას, რომელიც რეგულარულად უნდა შეიცვალოს.

① PP ბამბის ბირთვი: ზოგადად გამოიყენება მხოლოდ უხეში ფილტრაციისთვის, წყალში არსებული დიდი ნაწილაკების, როგორიცაა ნალექი და ჟანგი, მოცილებისთვის დაბალი მოთხოვნებით.

② გააქტიურებული ნახშირბადი: მას შეუძლია წყალში სხვადასხვა ფერისა და სუნის აღმოფხვრა, მაგრამ არ შეუძლია წყალში არსებული ბაქტერიების მოშორება და ნალექისა და ჟანგის მოცილების ეფექტიც ძალიან სუსტია.

③კერამიკული ფილტრის ელემენტი: მცირე ფილტრაციის სიზუსტე მხოლოდ 0.1 მიკრონია, ხოლო ნაკადის სიჩქარე, როგორც წესი, მცირეა, რაც გაწმენდას აადვილებს.

ულტრაფილტრაციის მემბრანა (UF)
მიკროფოროვანი ფილტრის მემბრანას აქვს 0.001-0.02 მიკრონის ფორების ზომის დიაპაზონი და ფორების ზომის თანმიმდევრული სტანდარტები. ულტრაფილტრაციული მემბრანული ფილტრაცია არის მემბრანული ფილტრაციის პროცესი, რომელიც იყენებს ულტრაფილტრაციულ მემბრანას, რომლის მამოძრავებელი ძალაა წნევის სხვაობა. ულტრაფილტრაციული მემბრანების უმეტესობა დამზადებულია აცეტატის ბოჭკოებისგან ან შედარებითი მახასიათებლების მქონე პოლიმერული მასალებისგან. ის შესაფერისია გამხსნელ ხსნარებში გახსნილი ნივთიერებების გამოყოფისა და კონცენტრაციისთვის და ასევე ხშირად გამოიყენება კოლოიდური სუსპენზიების გამოყოფისთვის, რომელთა დასრულება რთულია სხვა გამოყოფის ტექნიკის გამოყენებით და მისი გამოყენების სფეროები მუდმივად იზრდება.

წნევის სხვაობაზე დაფუძნებული მემბრანული ულტრაფილტრაცია კლასიფიცირდება სამ ტიპად: ულტრაფილტრაციული მემბრანული ფილტრაცია, მიკროფოროვანი მემბრანული ფილტრაცია და უკუოსმოსური მემბრანული ფილტრაცია. ისინი გამოირჩევიან მცირე ნაწილაკების ზომით ან მოლეკულური წონით, რომელიც მემბრანის ფენამ შეიძლება შეინარჩუნოს. როდესაც მემბრანის ნომინალური ფორების ზომის დიაპაზონი გამოიყენება განმასხვავებელ სტანდარტად, მიკროფოროვან მემბრანას (MF) აქვს 0.02-10 მ ფორების ზომის დიაპაზონი, ულტრაფილტრაციული მემბრანას (UF) აქვს 0.001-0.02 მ ფორების ზომის დიაპაზონი, ხოლო უკუოსმოსურ მემბრანას (RO) აქვს 0.0001-0.001 მ ფორების ზომის დიაპაზონი. ფორებისთვის არსებობს რამდენიმე საკონტროლო ელემენტი, როგორიცაა ულტრაფილტრაციული მემბრანები სხვადასხვა ფორების ზომით და ფორების ზომის განაწილება შეიძლება გენერირებული იყოს ხსნარის ტიპისა და კონცენტრაციის, ასევე მემბრანის წარმოების დროს აორთქლებისა და კოაგულაციის პირობების საფუძველზე.

ულტრაფილტრაციის ფიზიკური რუკა
ულტრაფილტრაციის მემბრანები, როგორც წესი, პოლიმერული გამყოფი მემბრანებია, სადაც ულტრაფილტრაციის მემბრანებისთვის გამოყენებული პოლიმერული მასალები ძირითადად ცელულოზის წარმოებულებისგან, პოლისულფონისგან, პოლიაკრილონიტრილისგან, პოლიამიდისგან და პოლიკარბონატისგან შედგება. ულტრაფილტრაციის მემბრანები ფართოდ გამოიყენება ფარმაცევტულ, კვების და გარემოსდაცვით ინდუსტრიებში და შეიძლება ჩამოყალიბდეს ბრტყელ მემბრანებად, რულონისებრ მემბრანებად, მილისებრ მემბრანებად ან ღრუ ბოჭკოვან მემბრანებად.

ულტრაფილტრაციის მემბრანა იყო ერთ-ერთი პირველი პოლიმერული გამყოფი მემბრანა, რომელიც გამოიგონეს და ულტრაფილტრაციის მანქანები 1960-იან წლებში დამზადდა. ულტრაფილტრაციის მემბრანები ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში და წარმოიშვა, როგორც ახალი ქიმიური ერთეული ოპერაცია. იგი გამოიყენება ბიოლოგიური პროდუქტების, ფარმაცევტული პროდუქტებისა და საკვები პროდუქტების გამოყოფის, კონცენტრაციისა და გაწმენდისთვის, ასევე სისხლის დამუშავების, ჩამდინარე წყლების დამუშავებისა და ულტრასუფთა წყლის მომზადების ტერმინალური დამუშავების მოწყობილობებში.

ნანოფილტრაციის (NF) ფილტრაციის სიზუსტე ულტრაფილტრაციასა და უკუოსმოსის სიზუსტეს შორისაა, ხოლო გამტკნარების სიჩქარე უკუოსმოსის სიზუსტეზე დაბალია. ბაზარზე ფართოდ იყო გავრცელებული გამოთქმა: ნანოფილტრაცია უზუსტო უკუოსმოსია. სინამდვილეში, ეს მატყუარა ტექნიკური იდეაა.
ნანოფილტრაციის ფიზიკური რუკა
ფაქტობრივი გამოყოფის კონცეფციის თანახმად, ნანოფილტრაცია არის ფილტრის მემბრანა, რომელიც აკმაყოფილებს დაუნანის ეფექტს და აქვს იონების შერჩევითი უარყოფა, მემბრანა, რომლის ნატრიუმის ქლორიდის გამტარიანობა პროპორციულია ნატრიუმის ქლორიდის კონცენტრაციისა და 0.4-ზე მეტია. მისი ძირითადი გამოყენებაა გაუმარილება და სხვადასხვა შემავალი სითხეების კონცენტრაცია. 0% NaCl უარყოფა დაფიქსირდა ნანოფილტრაციის მემბრანების გამოყენებით 30,000 ppm NaCl-ზე სხვა იონებთან ერთად.

უკუოსმოსი (RO): ფილტრაციის სიზუსტე დაახლოებით 0.0001 მიკრონია და ეს არის ულტრამაღალი სიზუსტის მემბრანული გამოყოფის მეთოდი, რომელიც შემუშავდა შეერთებულ შტატებში 1960-იანი წლების დასაწყისში დიფერენციალური წნევის გამოყენებით. მას შეუძლია წყალში არსებული პრაქტიკულად ყველა დამაბინძურებლის (როგორც მავნე, ასევე სასარგებლო) გაფილტვრა და მხოლოდ წყლის მოლეკულები დატოვოს. უმეტეს შემთხვევაში, ის გამოიყენება სუფთა წყლის, სამრეწველო ულტრასუფთა წყლის და სამედიცინო ულტრასუფთა წყლის წარმოებაში. უკუოსმოსის ტექნოლოგიისთვის საჭიროა წნევა და ენერგია.

ინგლისურად RO არის უკუოსმოსური მემბრანის აბრევიატურა. ვინაიდან RO მემბრანის ფორების ზომა თმის ხუთი მემილიონედი ნაწილია (0.0001 მიკრონი), ის, როგორც წესი, შეუიარაღებელი თვალით უხილავია და მისი 5000 მიკრონი ბაქტერიები და ვირუსებია. შესაბამისად, მასში მხოლოდ წყლის მოლეკულები და ზოგიერთი მინერალური იონი, რომლებიც სასარგებლოა ადამიანის ორგანიზმისთვის, გადის, ხოლო სხვა მინარევები და მძიმე მეტალები ჩამდინარე წყლის მილიდან გამოიყოფა.

საპირისპირო ოსმოსის პრინციპი:
პირველ რიგში, უნდა გავიგოთ „ოსმოსის“ კონცეფცია. ოსმოზი ფიზიკური პროცესია. როდესაც სხვადასხვა მარილის შემცველი ორი ტიპის წყალი გამოიყოფა, მაგალითად, ნახევრად გამტარი ბარიერით, ნაკლები მარილის შემცველი მხარის წყალი შეაღწევს. მემბრანა შედის მარილის მაღალი შემცველობის წყალში, მაგრამ მარილი არ შეაღწევს, რაც იწვევს ორივე მხარეს მარილის კონცენტრაციის პროგრესულ შერწყმას მანამ, სანამ ისინი არ გათანაბრდება. თუმცა, ამ პროცესის დასრულებას, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ოსმოსური წნევა, დიდი დრო სჭირდება.

უკუ ოსმოსის ფიზიკური რუკა
თუმცა, თუ წყლის მხარეს, სადაც მარილის მაღალი შემცველობაა, წნევის დაწესებას შეეცდებით, შედეგად შესაძლოა ზემოხსენებული შეღწევადობაც შეიზღუდოს და ეს წნევა ოსმოსური წნევის სახელითაა ცნობილი. თუ წნევა გაიზრდება, ინფილტრაცია შეიძლება შებრუნდეს და მარილი ადგილზე დარჩება. შედეგად, უკუოსმოსური გამტკნარების პრინციპი გულისხმობს მარილიან წყალში (მაგალითად, ნედლ წყალში) ბუნებრივ ოსმოსურ წნევაზე მეტი წნევის გამოყენებას, რათა ოსმოზი საპირისპირო მიმართულებით წარიმართოს და ნედლ წყალში არსებული წყლის მოლეკულები მემბრანის მეორე მხარეს მიეწებოს, რაც სუფთა წყლის მიღებას გამოიწვევს, რათა წყლიდან მინარევებისა და მარილების მოცილების მიზანი მიღწეული იქნას.

RO უკუ ოსმოსის წარმოშობა:

ამერიკელმა მეცნიერმა 1950 წელს შემთხვევით აღმოაჩინა, რომ თოლიები ზღვაში ფრენისას ზღვის ზედაპირიდან უზარმაზარ ყლუპს ზღვის წყალს წოვდნენ. რამდენიმე წამის შემდეგ მათ ზღვის წყლის მცირე ყლუპი ამოანთხიეს, რამაც შეშფოთება გამოიწვია, რადგან ხმელეთზე მყოფი ცხოველები ფილტვებით სუნთქავენ. მარილიანი წყლის მიღება არ შეიძლება. დისექციის შემდეგ აღმოჩნდა, რომ თოლიას სხეულს თხელი ფენა აქვს. აპკი მართლაც ზუსტია. თოლია შეისუნთქავს მარილიან წყალს, რომელიც შემდგომში იკუმშება და წნევის ზემოქმედების გამო წყლის მოლეკულები აპკში გადის.

ის მტკნარ წყლად გარდაიქმნება, ხოლო ზღვის წყალში არსებული დამაბინძურებლები და უკიდურესად კონცენტრირებული მარილი პირიდან ამოაფურთხება. ეს არის უკუოსმოსის პროცესის ფუნდამენტური თეორიული საფუძველი, რომელიც პირველად 1953 წელს ფლორიდის უნივერსიტეტმა გამოიყენა გამტკნარების მოწყობილობებზე. კალიფორნიის უნივერსიტეტის მედიცინის სკოლის პროფესორმა, დოქტორ ს. სიდნი ლოდმა, 2009 წელს, აშშ-ის ფედერალური მთავრობის პროექტის მხარდაჭერით, დოქტორ ს. სოირირარაჯანთან ერთად დაიწყო უკუოსმოსის მემბრანების კვლევა და წელიწადში დაახლოებით 400 მილიონი აშშ დოლარი ინვესტიცია ჩადო კვლევაში, რათა ეს მეთოდი ასტრონავტებზე გამოეყენებინათ.