Jaka jest różnica między mikrofiltracją, ultrafiltracją, nanofiltracją i odwróconą osmozą?

Mikrofiltracja (MF):

Dokładność filtracji wynosi zazwyczaj 0,1–50 mikronów. Typowe elementy filtrujące PP, elementy filtrów z węglem aktywnym, ceramiczne elementy filtrów itp. należą do kategorii mikrofiltracji. Służą do prostej filtracji zgrubnej w celu odfiltrowania z wody dużych cząstek zanieczyszczeń, takich jak błoto, rdza itp., ale nie są w stanie usunąć z wody szkodliwych substancji, takich jak bakterie. Zwykle nie da się wyczyścić elementu filtrującego. Jest to materiał filtracyjny jednorazowego użytku i należy go często wymieniać. ① Rdzeń bawełniany PP: Zwykle używany tylko do filtracji zgrubnej przy niskich wymaganiach w celu usunięcia z wody dużych cząstek, takich jak błoto, rdza itp. ② Węgiel aktywowany: może wyeliminować przebarwienia i zapach wody, ale nie może usunąć bakterii z wody, a efekt usuwania błota i rdzy również jest słaby. ③ Ceramiczny element filtrujący: Minimalna dokładność filtracji wynosi tylko 0,1 mikrona, zwykle przy małym przepływie i trudnym do czyszczenia.

Membrana ultrafiltracyjna (UF):

Mikroporowata membrana filtracyjna o stałych specyfikacjach dotyczących wielkości porów i znamionowym zakresie wielkości porów wynoszącym 0,001–0,02 mikrona. Metoda filtracji membranowej wykorzystująca membranę ultrafiltracyjną z różnicą ciśnień jako siłą napędową jest ultrafiltracyjna filtracja membranowa. Membrany ultrafiltracyjne wykonane są najczęściej z włókien octanowych lub materiałów polimerowych o podobnych właściwościach. Nadaje się do separacji i zatężania substancji rozpuszczonych w roztworze technologicznym, a także często jest stosowany do separacji zawiesin koloidalnych, które są trudne do wykonania innymi technologiami separacji. Pole jego zastosowań stale się poszerza.

Ultrafiltrację membranową, która wykorzystuje różnicę ciśnień jako siłę napędową, można podzielić na trzy kategorie: filtracja membranowa ultrafiltracyjna, filtracja membranowa mikroporowata i filtracja membranowa odwróconej osmozy. Rozróżnia się je na podstawie wielkości lub masy cząsteczkowej małych cząstek, które mogą zostać zatrzymane przez warstwę membrany. Gdy jako standard rozróżnienia stosuje się znamionowy zakres wielkości porów membrany, znamionowy zakres wielkości porów membrany mikroporowatej (MF) wynosi 0,02–10 μm; membrana ultrafiltracyjna (UF) ma grubość 0,001-0,02 μm; membrana odwróconej osmozy (RO) ma grubość 0,0001-0,001 μm. Istnieje wiele czynników kontrolujących pory. Na przykład membrany ultrafiltracyjne o różnej wielkości porów i rozkładach wielkości porów można otrzymać w zależności od rodzaju i stężenia roztworu podczas przygotowania membrany, warunków parowania i kondensacji itp.

Nanofiltracja (NF):

Dokładność filtracji mieści się pomiędzy ultrafiltracją a odwróconą osmozą, a stopień odsalania jest niższy niż w przypadku odwróconej osmozy. Na rynku popularne było powiedzenie: nanofiltracja to luźna odwrócona osmoza. W rzeczywistości jest to techniczna, wprowadzająca w błąd koncepcja.

Prawdziwą koncepcją separacji w nanofiltracji jest membrana filtracyjna, która spełnia efekt Donana i charakteryzuje się selektywną retencją jonów. Jest to membrana, której przepuszczalność chlorku sodu jest proporcjonalna do stężenia chlorku sodu i stosunek ten jest większy niż 0,4. Stosowany jest głównie do odsalania i zagęszczania różnych cieczy zasilających. Stopień retencji NaCl 0% uzyskuje się poprzez badanie membrany nanofiltracyjnej w warunkach mieszaniny 30 000 ppm NaCl i innych rodzajów jonów. Pod warunkiem czystego roztworu NaCl o stężeniu 30 000 ppm. Stopień retencji membrany nanofiltracyjnej dla NaCl wynosi 5% -15%. Gdy stężenie NaCl jest niższe niż 30 000 ppm lub nawet niższe, stopień retencji NaCl przez membranę nanofiltracyjną przekracza 15%. Rzeczywisty współczynnik odrzucenia membran nanofiltracyjnych dla soli takich jak NaCl zależy głównie od składu dopływu i właściwości membrany (patrz rysunek).

Odwrócona osmoza (RO):

Dokładność filtracji wynosi około 0,0001 mikrona. Jest to niezwykle precyzyjna technologia separacji membranowej wykorzystująca różnicę ciśnień, opracowana w Stanach Zjednoczonych na początku lat sześćdziesiątych. Potrafi odfiltrować niemal wszystkie zanieczyszczenia znajdujące się w wodzie (w tym te szkodliwe i pożyteczne), przepuszczając jedynie cząsteczki wody. Jest powszechnie stosowany do produkcji czystej wody, ultraczystej wody przemysłowej i ultraczystej wody medycznej. Technologia odwróconej osmozy wymaga ciśnienia i prądu.

Zasada odwróconej osmozy:

Najpierw musimy zrozumieć pojęcie „osmozy”. Osmoza jest zjawiskiem fizycznym. Gdy dwa rodzaje wody zawierające różne sole zostaną oddzielone półprzepuszczalną membraną, okaże się, że woda po stronie o mniejszej zawartości soli przedostanie się przez membranę do wody o większej zawartości soli, podczas gdy zawarta w niej sól będzie nie penetrować. W ten sposób stężenie soli po obu stronach stopniowo zrówna się z równym poziomem. Jednak ukończenie tego procesu, zwanego również ciśnieniem osmotycznym, zajmuje dużo czasu.

Jeśli jednak zastosuje się nacisk na stronę o większej zawartości soli, powyższą osmozę można również zatrzymać. Ciśnienie w tym czasie nazywa się ciśnieniem osmotycznym. Jeśli ciśnienie wzrośnie dalej, osmoza może nastąpić w przeciwnym kierunku, a sól pozostanie. Dlatego też zasada odsalania metodą odwróconej osmozy polega na przyłożeniu do wody zawierającej sól (np. wody surowej) ciśnienia większego niż naturalne ciśnienie osmotyczne, tak aby osmoza przebiegała w przeciwnym kierunku, a cząsteczki wody w wodzie surowej zostały dociśnięty do drugiej strony membrany, aby stać się czystą wodą, osiągając w ten sposób cel usuwania zanieczyszczeń i soli z wody.