فیلتر ممبرانی (غشایی)

فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) چیست و چگونه کار می کند؟

  فرآیند فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) یک روش جداسازی فیزیکی است که با توانایی جداسازی مولکول ها با اندازه ها و ویژگی های مختلف مشخص می شود. نیروی محرکه آن اختلاف فشار بین دو طرف یک غشاء خاص است. فناوری غشاء شما را قادر می سازد تا هزینه های کلی تولید را کاهش دهید و در عین حال کیفیت محصول را افزایش دهید.

فیلتراسیون غشایی یک روش جداسازی است که می تواند برای حذف مواد مضر از مایعات استفاده شود. انواع مختلفی از تصفیه آب فیلتراسیون غشایی برای تصفیه فاضلاب، آب آشامیدنی و آب پردازش و از جمله موارد دیگر استفاده می شود. فیلتراسیون غشایی نامی جمعی برای فرآیندهای جداسازی مختلف مانند میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس است.

اگرچه انواع فیلتراسیون غشایی ذرات مختلف، میکروارگانیسم‌ها و سایر مولکول‌های ماکرو را از مایعات فیلتر می‌کنند، اما همه انواع از یک روش فیلتراسیون غشایی استفاده می‌کنند. فیلتراسیون غشایی همانطور که از نام آن پیداست بر اساس وجود غشای آب است. فیلترهای غشایی نوعی پارتیشن انتخابی هستند. مواد، ذرات و باکتری های مختلف می توانند از غشاء عبور کنند در حالی که بقیه باقی می مانند.

هر غشا دارای اندازه منافذ و قطع وزن مولکولی خاص (MWCO) است. تمام مواد، ذرات، باکتری ها و ویروس هایی که اندازه منافذ یا MWCO بزرگتر از غشاء دارند در غشاء به دام می افتند. تمام مواد، ذرات، باکتری ها و ویروس هایی که اندازه منافذ آنها کوچکتر از غشا هستند، می توانند از غشاء عبور کنند. در این صفحه همه چیز را در مورد تصفیه آب فیلتراسیون غشایی پیدا می کنید.

فیلتر ممبرانی (غشایی) به عنوان یک مانع فیزیکی

در ابتدایی ترین اصطلاحات، فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) شامل عبور یک جریان خوراک منفرد از یک سیستم غشایی است که آن را به دو جریان مجزا، معروف به تراوش و احتباس جدا می کند. غشایی که آنها را از هم جدا می کند یک مانع فیزیکی با ویژگی های بسیار تخصصی است – مانعی که فقط برخی از اجزای انتخاب شده در جریان تغذیه می توانند از آن عبور کنند.

منافذ عبور

منافذ چنین مواد غشایی به قدری کوچک هستند که بر حسب آنگستروم (10-10 متر) اندازه گیری می شوند و فشار لازم است تا مایع را از درون آنها عبور دهد. در واقع، منافذ غشاهای مورد استفاده برای نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس به قدری کوچک هستند که حتی با میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز قابل مشاهده نیستند.

انواع فیلتراسیون ممبرانی (غشایی)

چهار نوع متداول پذیرفته شده فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) وجود دارد. اینها بر اساس اندازه موادی که برای جداسازی از مایع خوراک لازم است تعریف می شوند. چهار نوع فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) با نام‌های اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون به ترتیب افزایش اندازه منافذ شناخته می‌شوند. غشاهای صفحه تخت و غشاهای زخم مارپیچی ما این نوع فیلتراسیون غشا را پوشش می دهند.

اسمز معکوس (RO) چیست؟

اسمز معکوس از محکم ترین غشا ممکن در جداسازی مایع استفاده می کند. در اصل، آب تنها ماده ای است که می تواند در غشا نفوذ کند. تمام مواد دیگر (باکتری ها، هاگ ها، چربی ها، پروتئین ها، صمغ ها، نمک ها، قندها، مواد معدنی و غیره) نمی توانند از آن عبور کنند. با اسمز معکوس، دیگر به سختی از فیلتراسیون غشایی صحبت می کنیم. اسمز معکوس بسیار شبیه به تقطیر است.

فیلتر غشایی اسمز معکوس دارای منافذ کمتر از 0.001 میکرون است. این اندازه منافذ بسیار کوچک است، به طوری که جدایی بر اساس انتشار انجام می شود. با فشار مورد نیاز 10 تا 70 بار، هم ناخالصی های ریز، یون های چند ظرفیتی (مواد محلول) و یون های منفرد (نمک های محلول) از مایع خارج می شوند. فقط گازها و مواد کم مولکولی می توانند (تا حدی) از فیلتر غشایی اسمز معکوس عبور کنند.

نانو فیلتراسیون (NF) چیست؟

نانوفیلتراسیون به یون‌های کوچک (مثلاً مواد معدنی) اجازه عبور می‌دهد در حالی که یون‌های بزرگ‌تر و بیشتر اجزای آلی (مانند باکتری‌ها، هاگ‌ها، چربی‌ها، پروتئین‌ها، صمغ‌ها و قندها) را حذف می‌کند. اگر از نانوفیلتراسیون به عنوان یک روش فیلتراسیون استفاده شود، نه تنها مواد حل نشده، بلکه مواد محلول مانند گچ و PFAS را نیز می توان حذف کرد. میکروآلاینده ها و یون های چند ظرفیتی با استفاده از غشایی با اندازه منافذ 0.01 تا 0.001 میکرون و فشار مورد نیاز 5 تا 15 بار از مایع خارج می شوند.

نانوفیلتراسیون (NF) در مقابل اسمز معکوس (RO)

نانوفیلتراسیون به خوبی اسمز معکوس فرآیند جداسازی نیست و از غشاهایی استفاده می کند که کمی بازتر هستند.

اولترافیلتراسیون (UF) چیست؟

اولترافیلتراسیون شامل استفاده از غشاهایی است که در آنها منافذ بزرگتر و فشار نسبتاً کم است. نمک ها، قندها، اسیدهای آلی و پپتیدهای کوچکتر اجازه عبور دارند، در حالی که پروتئین ها، چربی ها و پلی ساکاریدها مجاز نیستند. اولترافیلتراسیون مواد موجود در مایع را با کمک اختلاف فشار حذف می کند. در جایی که میکروفیلتراسیون فقط قادر به کاهش باکتری های مایعات است، غشای اولترافیلتراسیون می تواند ویروس های حل نشده مایعات را نیز کاهش دهد.

فیلتر غشایی اولترافیلتراسیون دارای منافذی به ابعاد 0.01 تا 0.10 میکرون می باشد. با فشار مورد نیاز 0.5 تا 2.5 بار، مایع آلوده از طریق غشاء فشار داده می شود. اولترافیلتراسیون این توانایی را می دهد تا باکتری ها را به LOG 6 و ویروس ها را به LOG 4 از آب آشامیدنی با فیلتراسیون غشایی، بدون خطر رشد کاهش دهد.

میکروفیلتراسیون (MF) چیست؟

در میکروفیلتراسیون، مواد جامد معلق، باکتری ها و گلبول های چربی معمولاً تنها موادی هستند که اجازه عبور از آن ها را ندارند. میکروفیلتراسیون یک روش فیلتراسیون غشایی است که در آن یک فیلتر غشایی با اندازه منافذ 0.10 تا 1.0 میکرون قرار می گیرد. اثر میکروفیلتراسیون در ممبران ها بر اساس اختلاف فشار است. این اختلاف فشار بین مایع حاوی تمام ذرات مضر، مواد و باکتری ها و مایع فیلتر شده رخ می دهد. با فشار مورد نیاز 0.1 تا 2.5 بار، مایع آلوده از طریق غشاء فشار داده می شود. به لطف اندازه منافذ غشا، تمام مواد حل نشده، ذرات و باکتری ها (با اندازه منافذ بیشتر از 0.10 میکرون) از مایع حذف می شوند. فیلتر غشایی میکروفیلتراسیون اغلب به عنوان پیش فیلتر برای اولترافیلتراسیون استفاده می شود.

فیلتراسیون جریان متقاطع در مقابل فیلتراسیون بسته (بن بست)

فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) می تواند فیلتراسیون بن بست یا فیلتراسیون جریان متقاطع باشد. فیلتراسیون جریان متقاطع مزایای داخلی قابل توجهی نسبت به فیلتراسیون بن بست دارد. از آنجا که مایعات در حال پردازش به طور مداوم در سراسر غشاء جریان می یابند، کیک فیلتری وجود ندارد که منجر به رسوب و جریان ناهموار شود. این امر امکان اجرای یک فرآیند فیلتراسیون خودکار و مداوم را فراهم می کند که منجر به کیفیت محصول ثابت و قابل کنترل می شود. هیچ کمک فیلتری مورد نیاز نیست و غشاها عمر طولانی دارند.

تقریباً تمام فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) صنعتی به صورت فیلتراسیون جریان متقاطع انجام می شود که در آن مایع فیلتر شده با سرعت بالا و تحت فشار موازی با غشا جریان می یابد.

مزایای فیلتراسیون ممبرانی (غشایی)

هنگامی که در کاربردهای صنعتی در مقیاس صنعتی که قابلیت اطمینان، ثبات و هزینه های عملیاتی ملاحظات مهمی هستند، فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) مزایای قابل توجهی دارد.

– هزینه های کلی تولید پایین تر

یکی از مزایای فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) این است که سیستم های فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) اغلب ارزان تر از بسیاری از فناوری های جایگزین دیگر هستند. هزینه های نصب و راه اندازی کمتر است، به عنوان هزینه های انرژی. فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) شامل مراحل پردازش کمتری است و دستیابی به درجه خلوص بیشتر و بازده کلی بالاتر را ممکن می سازد. علاوه بر این، از آنجایی که فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) منجر به کیک فیلتر نمی شود، هیچ هزینه ای برای حذف و دفع این باقیمانده وجود ندارد.

-انعطاف پذیری بالا

فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) را می توان برای محصولات خوراک با طیف وسیعی از ویسکوزیته های مختلف، از جمله محصولات با ویسکوزیته بالا که در غیر این صورت پردازش آنها دشوار است، استفاده کرد. طیف گسترده ای از محصولات مختلف فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) همچنین تضمین می کند که بهترین راه حل ممکن برای هر کاربرد خاص در دسترس است. این همچنین هزینه های انرژی غیر ضروری را حذف می کند.

-کیفیت محصول نهایی بالا

فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) یک فناوری تمیز است. فرآیند جداسازی صرفاً بر اساس اندازه مولکولی انجام می شود و استفاده از مواد افزودنی را غیر ضروری می کند. این منجر به محصول نهایی با کیفیت بالا می شود و رعایت بسیاری از الزامات سختگیرانه مصرف کنندگان و مقامات دولتی را آسان تر می کند.

آیا می خواهید در مورد فیلتراسیون ممبرانی (غشایی) و تصفیه آب بیشتر بدانید؟ آیا می خواهید در مورد فرآیندهای مختلف فیلتراسیون بیشتر بدانید؟ یا به دنبال اطلاعات خاصی در مورد میکرو، اولترا، نانو فیلتراسیون یا اسمز معکوس هستید؟با کارشناسان شرکت آرکاگستر تماس بگیرید.