Mikrofiltracija (MF)
Natančnost filtriranja se giblje med 0,1 in 50 mikronov. Mikrofiltracija vključuje različne filtrirne elemente iz PP, filtrirne elemente z aktivnim ogljem, keramične filtrirne elemente itd. Iz vode odstrani nevarne elemente, kot so mikroorganizmi. Filtrirnega elementa pogosto ni mogoče prati in je enkratni filtrirni material, ki ga je treba redno menjati.
①PP bombažno jedro: običajno se uporablja le za grobo filtracijo z nizkimi zahtevami za odstranjevanje velikih delcev, kot so usedline in rja v vodi.
②Aktivno oglje: Lahko odstrani različne barve in vonjave v vodi, vendar ne more odstraniti bakterij v vodi, učinek odstranjevanja usedlin in rje pa je prav tako zelo slab.
③Keramični filtrirni element: Natančnost filtracije je le 0,1 mikrona, pretok pa je običajno majhen, zato ga ni enostavno očistiti.
Ultrafiltracijska membrana (UF)
Mikroporozna filtrirna membrana ima nazivno velikost por od 0,001 do 0,02 mikrona in dosledne standarde velikosti por. Ultrafiltracijska membranska filtracija je membranski filtracijski postopek, ki uporablja ultrafiltracijsko membrano z razliko v tlaku kot gonilno silo. Večina ultrafiltracijskih membran je izdelanih iz acetatnih vlaken ali polimernih materialov s primerljivimi lastnostmi. Primerna je za ločevanje in koncentriranje topljenih snovi v raztopinah za obdelavo, pogosto pa se uporablja tudi za ločevanje koloidnih suspenzij, ki jih je težko dokončati z drugimi tehnikami ločevanja, področja njene uporabe pa nenehno rastejo.
Membranska ultrafiltracija, ki temelji na tlačni razliki, se razvršča v tri vrste: ultrafiltracijska membranska filtracija, mikroporozna membranska filtracija in filtracija z reverzno osmozo. Razlikujejo se po majhni velikosti delcev ali molekulski masi, ki jo lahko membranska plast vzdržuje. Če se kot razlikovalni standard uporabi nazivno območje velikosti por membrane, ima mikroporozna membrana (MF) nazivno območje velikosti por 0,02–10 µm, ultrafiltracijska membrana (UF) ima nazivno območje velikosti por 0,001–0,02 µm, membrana z reverzno osmozo (RO) pa ima nazivno območje velikosti por 0,0001–0,001 µm. Obstaja več kontrolnih elementov za pore, kot so ultrafiltracijske membrane z različnimi velikostmi por, porazdelitve velikosti por pa se lahko ustvarijo glede na vrsto in koncentracijo raztopine ter pogoje izhlapevanja in koagulacije med proizvodnjo membrane.
Fizični zemljevid ultrafiltracije
Ultrafiltracijske membrane so običajno polimerne ločilne membrane, pri čemer so polimerni materiali, ki se uporabljajo za ultrafiltracijske membrane, večinoma sestavljeni iz derivatov celuloze, polisulfona, poliakrilonitrila, poliamida in polikarbonata. Ultrafiltracijske membrane se pogosto uporabljajo v farmacevtski, živilski in okoljski industriji ter se lahko oblikujejo v ravne membrane, zvitke membran, cevaste membrane ali membrane iz votlih vlaken.
Ultrafiltracijska membrana je bila ena prvih izumljenih membran za ločevanje polimerov, ultrafiltracijski stroji pa so bili izdelani v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Ultrafiltracijske membrane se pogosto uporabljajo v industriji in so se pojavile kot nova kemijska operacija. Uporabljajo se pri ločevanju, koncentraciji in čiščenju bioloških produktov, farmacevtskih izdelkov in živil, pa tudi v napravah za končno obdelavo pri čiščenju krvi, čiščenju odpadne vode in pripravi ultra čiste vode.
Natančnost filtracije pri nanofiltraciji (NF) je med ultrafiltracijo in reverzno osmozo, stopnja razsoljevanja pa je nižja kot pri reverzni osmozi. Na trgu je bil razširjen rek: nanofiltracija je površna reverzna osmoza. Pravzaprav je to zavajajoča tehnična ideja.
Fizični zemljevid nanofiltracije
V dejanskem konceptu ločevanja je nanofiltracija filtrirna membrana, ki zadovoljuje Daunanov učinek in ima selektivno zavračanje ionov, membrana, katere prepustnost natrijevega klorida je sorazmerna s koncentracijo natrijevega klorida in je večja od 0,4. Njene primarne uporabe so razsoljevanje in koncentriranje različnih vhodnih tekočin. 0-odstotno zavračanje NaCl je bilo opaženo z uporabo nanofiltracijskih membran pri 30.000 ppm NaCl v kombinaciji z drugimi ioni.
Reverzna osmoza (RO): Natančnost filtracije je okoli 0,0001 mikrona in gre za ultra precizno membransko ločevalno metodo, razvito v Združenih državah Amerike v zgodnjih šestdesetih letih prejšnjega stoletja z uporabo diferencialnega tlaka. Z njo je mogoče filtrirati praktično vse onesnaževalce (tako škodljive kot koristne) v vodi, pri čemer ostanejo le molekule vode. V večini primerov se uporablja pri proizvodnji čiste vode, industrijske ultra čiste vode in medicinske ultra čiste vode. Za tehnologijo reverzne osmoze sta potrebna tlak in energija.
RO je okrajšava za membrano za reverzno osmozo. Ker je velikost por membrane RO pet milijonink lasu (0,0001 mikrona), je s prostim očesom običajno nevidna, bakterije in virusi pa so njenih 5000. Zato lahko skozi membrano prehajajo le molekule vode in nekateri mineralni ioni, ki so koristni za človeško telo, druge nečistoče in težke kovine pa se odvajajo iz cevi za odpadno vodo.
Načelo reverzne osmoze:
Najprej in predvsem moramo razumeti koncept »osmoze«. Osmoza je fizikalni proces. Ko sta dve vrsti vode z različnimi soli ločeni, na primer s polprepustno pregrado, voda na strani z manj soli prehaja skozi membrano. Membrana vstopi v vodo z visoko vsebnostjo soli, vendar sol ne prehaja skozi njo, zaradi česar se koncentracija soli na obeh straneh postopoma zliva, dokler se ne izenači. Vendar pa ta proces, znan tudi kot osmotski tlak, traja dolgo časa.
Fizični zemljevid reverzne osmoze
Če pa poskušate na strani vode z veliko vsebnostjo soli izvajati tlak, lahko to omeji tudi prej omenjeno penetracijo, ta tlak pa je znan kot osmotski tlak. Če se tlak zviša, se lahko infiltracija obrne in sol ostane. Posledično je načelo razsoljevanja z reverzno osmozo uporaba tlaka, ki je večji od naravnega osmotskega tlaka v slani vodi (kot je surova voda), tako da osmoza poteka v nasprotni smeri in molekule vode v surovi vodi se potisnejo na drugo stran membrane, kar ima za posledico čisto vodo, da se doseže cilj odstranitve nečistoč in soli iz vode.
Izvor reverzne osmoze RO:
Ameriški znanstvenik je leta 1950 po naključju ugotovil, da galebi med letom posrkajo ogromno morske vode z morske gladine. Po nekaj sekundah izbruhajo majhen požirek morske vode, kar je vzbudilo zaskrbljenost, saj živali na kopnem dihajo s pljuči. Slane vode z visoko vsebnostjo soli ni mogoče zaužiti. Po disekciji so odkrili, da ima galebovo telo tanko plast. Film je resnično natančen. Galeb vdihava slano vodo, ki se nato stisne, molekule vode pa zaradi pritiska prehajajo skozi film.
Spremeni se v sladko vodo, onesnaževalci in izjemno koncentrirana sol v morski vodi pa se izpljunejo skozi usta. To je temeljna teoretična podlaga postopka reverzne osmoze, ki ga je Univerza na Floridi prvič uporabila za opremo za razsoljevanje leta 1953. Dr. S. Sidney Lode, profesor na Medicinski fakulteti Univerze UCLA, je leta 2009 sodeloval z dr. S. Soirirajanom pri začetku raziskav membran za reverzno osmozo s podporo projekta ameriške zvezne vlade in v raziskave za uporabo pri astronavtih vložil približno 400 milijonov ameriških dolarjev na leto.
Čas objave: 31. marec 2022