Мікрофільтрація (MF)
Мікрофільтрація може перехоплювати частинки розміром від {{0}}.1 до 1 мікрона. Мікрофільтраційна мембрана пропускає великі молекулярні органічні речовини та розчинні тверді речовини (неорганічні солі), але може блокувати проникнення зважених речовин, бактерій, деяких вірусів і великих колоїдів. Різниця робочого тиску (ефективна рушійна сила) з обох боків мікрофільтраційної мембрани зазвичай становить 0,7 бар.
Ультрафільтрація (UF)
Ультрафільтрація може перехоплювати частинки та домішки розміром від {{0}}.002 до 0,1 мікрона. Ультрафільтраційна мембрана пропускає невеликі молекули та розчинні тверді речовини (неорганічні солі), але ефективно блокує колоїди, білки, мікроорганізми та макромолекулярну органічну речовину. Гранична молекулярна маса, яка використовується для характеристики ультрафільтраційної мембрани, зазвичай становить від 1,000 до 100,000. Робочий тиск з обох сторін ультрафільтраційної мембрани зазвичай становить від 0,2 до 7 бар.
Нанофільтрація (NF)
Нанофільтрація - це особливий вид розділової мембрани. Його так назвали, тому що він може утримувати речовини розміром близько 1 нанометра (0.001 мікрон). Робочий діапазон нанофільтрації знаходиться між ультрафільтрацією та зворотним осмосом. Він утримує органічні речовини з молекулярною масою приблизно 200~400, а його здатність утримувати розчинні солі становить 20~98%. Швидкість видалення розчину солі одновалентного аніону нижча, ніж розчину солі високовалентного аніона. Наприклад, швидкість видалення хлориду натрію та хлориду кальцію становить 20~80%, тоді як швидкість видалення сульфату магнію та сульфату натрію становить 90~98%. Нанофільтраційні мембрани зазвичай використовуються для видалення органічних речовин і кольору з поверхневих вод, видалення жорсткості та радіоактивного радію з колодязної води, часткового видалення розчинних солей, концентрування їжі та відділення корисних речовин у ліках. Робочий тиск нанофільтраційних мембран зазвичай становить 3,5 ~ 16 бар.
Зворотній осмос (RO)
Зворотний осмос є найскладнішою технологією мембранного розділення рідини. Він може блокувати майже всі розчинні солі та органічні речовини з молекулярною масою понад 100, але пропускає молекули води. Швидкість опріснення мембрани зворотного осмосу з ацетату целюлози зазвичай перевищує 95%, а швидкість опріснення композитної мембрани зворотного осмосу зазвичай перевищує 98%. Вони широко використовуються для опріснення морської та солонуватої води, живлення води для котлів, промислової чистої води та підготовки надчистої води електронного класу, виробництва чистої питної води, очищення стічних вод та спеціальних процесів розділення. Використання зворотного осмосу перед іонним обміном може значно зменшити експлуатаційні витрати та скидання стічних вод. Робочий тиск зворотньоосмотичної мембрани зазвичай перевищує 5 бар, якщо вода на вході є солонуватою, і, як правило, менше 84 бар, якщо вода на вході є морською.
Вступ до технології ультрафільтрації
Ультрафільтрація - це мембранна технологія розділення, що керується тиском. Фільтрація здійснюється за рахунок різниці тиску з обох боків мембрани та є процесом розділення розчину, заснованим на принципі механічного просіювання. У діапазоні розділення від зворотного осмосу до мікрофільтрації ультрафільтрація знаходиться між нанофільтрацією (NF) і мікрофільтрацією (MF). Діафрагма просіювання зазвичай становить 2~100нм, а робочий тиск зазвичай становить 0,01~0,3 МПа. У 1896 році Мартін створив першу штучну ультрафільтраційну мембрану. У 1960-х роках було запропоновано поняття молекулярної маси, що поклало початок сучасній ультрафільтрації. 1970-1980-ті роки були періодом бурхливого розвитку, а він почав дозрівати після 1990-х років.
Ультрафільтрація використовує асиметричну пористу напівпроникну мембрану, а саме ультрафільтраційну мембрану, як фільтраційне середовище для перехоплення різних макромолекулярних розчинених речовин, частинок і колоїдних суспензій у розчині для досягнення мети розділення та очищення. Ультрафільтрація може ефективно видаляти частинки, колоїди, бактерії, джерела тепла та органічні речовини у воді. Він підходить для різних виробничих процесів з метою розділення, концентрації та очищення. Він широко використовується для розділення, очищення та концентрації рідких матеріалів у високотехнологічній біоінженерії, фармацевтичній інженерії, тонкій хімії та інших галузях промисловості. Завдяки простому процесу використання, відсутності нагрівання та високій ефективності, він безпечніший і ефективніший, ніж традиційне вакуумне концентрування, діаліз, сублімаційне сушіння, відцентрове розділення та інші методи.
За останні 30 років розвиток технології ультрафільтрації був надзвичайно швидким. Він не тільки відіграє унікальну роль у розділенні спеціальних розчинів, але також все частіше використовується в промисловому водопостачанні. Наприклад, при підготовці опріснювача морської води, регенерованої води, чистої води та води високого ступеня чистоти ультрафільтрацію можна використовувати як обладнання для попередньої обробки, щоб забезпечити довготривалу безпечну та стабільну роботу наступного обладнання, такого як зворотний осмос.
У порівнянні з традиційними технологіями фільтрації та мікрофільтрації переваги ультрафільтрації очевидні. Розмір його скринінгових пор невеликий, і він може майже перехопити всі бактерії, джерела тепла, віруси, колоїдні частинки, білки та макромолекулярну органічну речовину в розчині; Весь процес здійснюється в динамічному стані, і не утворюється фільтраційний осад, тому речовини, які не можуть пройти через поверхню мембрани, лише обмежено накопичуються, а швидкість фільтрації може досягати певного рівноважного значення в стабільному стані без постійного затухання. Розділення макромолекулярних розчинених речовин ультрафільтраційними мембранами в основному залежить від розміру пор мембрани, тобто адсорбції, відторгнення, блокування та екранування ефектів мембрани на макромолекулярні розчинені речовини. Чи залежить ефективне розділення не лише від розміру пор мембрани та розміру, форми, жорсткості та гнучкості частинок розчиненої речовини, а й від хімічних властивостей розчину (значення рН, електричні властивості), складу (чи існують інші частинки), а також структура, електричні властивості та хімічні властивості (гідрофобність, гідрофільність тощо) поверхні щільного шару мембрани.