Põhiline erinevus mikrofiltrimise ultrafiltreerimise ja nanofiltratsiooni vahel on nende membraanide pooride suurus. Mikrofiltrimisel kasutatakse mikroskaala pooridega membraane, ultrafiltrimisel aga mikroskaala pooride suurusega membraane, kuid pooride suurus on kujundatud nii, et poore moodustab umbes kümnendik osakese suurusest. Nanofiltreerimisel aga kasutatakse nanomõõtmeliste pooridega membraane.
Kõik mikrofiltreerimine, ultrafiltreerimine ja nanofiltreerimine on membraanfiltreerimise analüütilised meetodid, mis on kasulikud eraldusprotsessides. Need meetodid on peamiselt kasulikud protsessi puhastamisetappidena.
Mis on mikrofiltreerimine?
Mikrofiltreerimine on analüütiline meetod, mis on filtreerimisel kasulik. Saastunud vedeliku võib juhtida läbi mikromõõtmeliste pooridega membraani, et eraldada sellest vedelikust mikroorganismid ja hõljuvad osakesed. Seda analüütilist tehnikat kasutatakse tavaliselt koos erinevate muude eraldusprotsessidega, sealhulgas ultrafiltrimise ja pöördosmoosiga. See tagab tootevoo, mis ei sisalda soovimatuid saasteaineid.
Joonis 01: Mikrofiltreerimissüsteem
Tavaliselt toimib mikrofiltreerimine eeltöötlusmeetodina, mis on oluline eraldusmeetodites, nagu ultrafiltreerimine. Lisaks saame seda kasutada granuleeritud kandja filtreerimisprotsesside järeltöötlusetapina. Tavaliselt on mikrofiltrimise pooride suurus vahemikus 0,1 kuni 10 mikromeetrit. Selle filtreerimise jaoks kasutatavad membraanid on spetsiaalselt loodud setete, vetikate, algloomade ja suurte bakterite läbipääsu takistamiseks. Lisaks võimaldavad need filtrid tavaliselt läbi lasta ioonseid materjale, nagu veemolekulid, monovalentsed ained, nagu naatriumi- ja kloriidioonid, vedelikus lahustunud looduslik orgaaniline aine, väikesed kolloidid ja viirused.
Selles mikrofiltratsioonimeetodis peame vedelikku suure kiirusega (umbes 1–3 m/s) läbi membraani juhtima. Siin saame kasutada madalat kuni mõõdukat rõhku, mis on poolläbilaskva membraaniga paralleelne või tangentsiaalne. Membraan on tavaliselt lehe või tabeli kujul. Saame kasutada pumpa, mis võimaldab vedelikul läbi membraanfiltri läbida. See pump võib olla kas surve- või vaakumajam.
Mikrofiltratsioonil on mitu rakendust, sealhulgas veetöötlus patogeenide, nagu algloomade, eemaldamiseks, hägususe jne eemaldamiseks. steriliseerimine, nafta rafineerimine, piimatöötlemine, rakupuljongi selgitamine ja puhastamine, dekstroosi selgitamine jne.
Mis on ultrafiltreerimine?
Ultrafiltreerimine on analüütiline meetod, mille puhul kasutatakse poolläbilaskva membraani kaudu eraldamiseks jõudu, näiteks rõhku või kontsentratsioonigradienti. Selle meetodi puhul ei pääse suure molekulmassiga hõljuvad ained membraanist läbi, samas kui vesi ja madala molekulmassiga lahustunud ained võivad läbida. Jääki, mis ei saa läbi membraani läbida, nimetatakse retentaadiks, samas kui filtrit läbivat osa nimetatakse permeaadiks või filtraadiks. See meetod on kasulik puhastamise ja kontsentreerimise etappides.
Joonis 02: Ristvoolu tehnika
Põhimõtteliselt sarnaneb ultrafiltreerimine mikrofiltreerimisega, kuna mõlemad tehnikad teostavad eraldamise vastav alt suuruse välistamise või osakeste püüdmise meetodile. Kuid see erineb põhimõtteliselt membraanigaaside eraldamisest, kuna viimane hõlmab eraldamist absorptsioonitehnikate ja difusiooni abil.
Üldiselt peab ultrafiltrimisel kasutatava membraani pooride suurus olema üks kümnendik eraldatavate osakeste suurusest. Seetõttu piirab see suurte osakeste sisenemist läbi membraani. Kuid see piirab ka väikeste osakeste sisenemist läbi pooride ja nende adsorbeerimist pooride pinnale. Need võivad blokeerida sissepääsu, seega vajame osakeste eemaldamiseks lihtsaid ristvoolu kiiruse reguleerimisi.
Mis on nanofiltratsioon?
Nanofiltratsioon on analüütiline tehnika, mis kasutab membraanfiltratsiooni peamiselt vee pehmendamiseks ja desinfitseerimiseks. See on teatud tüüpi membraanfiltreerimismeetod, mis kasutab nanomõõtmetes pooride suurust. Pooride suurus on vahemikus 1-10 nm. See pooride suurus on väiksem kui pooride suurus mikro- ja ultrafiltrimisel. Kuid pooride suurus on suhteliselt suurem kui pöördosmoosi pooride suurus.
Joonis 03: Nanofiltreerimine magestamise jaoks
Tavaliselt on membraanid, mida saame nanofiltratsioonis kasutatavate membraanide valmistamiseks kasutada, polümeersed õhukesed kiled. Sellise membraani kile valmistamiseks saame kasutada selliseid materjale nagu polüetüleentereftalaat või metalle, nagu alumiinium. Samuti saame kontrollida nende membraanide pooride suurust, kontrollides pH-d, temperatuuri ja pooride tekkeks vajalikku aega.
Nanofiltratsioonitehnikaid on palju erinevaid kasutusviise, sealhulgas peenkeemia ja farmaatsiatooted, nafta- ja naftakeemia, hulgikeemia, meditsiin, looduslike eeterlike õlide ja sarnaste toodete tootmine jne.
Mis vahe on mikrofiltrimise ultrafiltreerimisel ja nanofiltreerimisel?
Põhiline erinevus mikrofiltrimise ultrafiltreerimise ja nanofiltratsiooni vahel on nende membraanide pooride suurus. Mikrofiltrimisel kasutatakse mikroskaala pooridega membraane, ultrafiltrimisel aga mikroskaala pooride suurusega membraane, kuid pooride suurus on kujundatud nii, et poore moodustab umbes kümnendik osakese suurusest. Nanofiltreerimisel aga kasutatakse nanomõõtmeliste pooridega membraane.
Allpool olev infograafik loetleb kõrvuti võrdlemiseks tabeli kujul erinevused mikrofiltrimise ultrafiltreerimise ja nanofiltratsiooni vahel.
Kokkuvõte – mikrofiltreerimine vs ultrafiltreerimine vs nanofiltratsioon
Põhiline erinevus mikrofiltrimise ultrafiltreerimise ja nanofiltratsiooni vahel on nende membraanide pooride suurus. Mikrofiltrimisel kasutatakse mikroskaala pooridega membraane, ultrafiltrimisel aga mikroskaala pooride suurusega membraane, kuid pooride suurus on kujundatud nii, et poore moodustab umbes kümnendik osakese suurusest. Nanofiltreerimisel aga kasutatakse nanomõõtmeliste pooridega membraane.
