Ключевое различие между микрофильтрацией, ультрафильтрацией и нанофильтрацией заключается в размере пор в их мембранах. В микрофильтрации используются мембраны с порами микромасштаба, в то время как в ультрафильтрации используются мембраны с порами микромасштаба, но размер пор рассчитан таким образом, что поры составляют примерно одну десятую размера частиц. Нанофильтрация, с другой стороны, использует мембраны с наноразмерными порами.
Все виды микрофильтрации, ультрафильтрации и нанофильтрации являются типами аналитических методов мембранной фильтрации, которые полезны в процессах разделения. Эти методы в основном полезны в качестве этапов очистки в процессе.
Что такое микрофильтрация?
Микрофильтрация – это аналитический метод, используемый для фильтрации. Загрязненная жидкость может быть пропущена через мембрану, имеющую микропоры, чтобы отделить от этой жидкости микроорганизмы и взвешенные частицы. Этот аналитический метод обычно используется в сочетании с различными другими процессами разделения, включая ультрафильтрацию и обратный осмос. Это обеспечивает поток продукта, не содержащий нежелательных примесей.
Рисунок 01: Система микрофильтрации
Обычно микрофильтрация используется в качестве метода предварительной обработки, который играет важную роль в таких методах разделения, как ультрафильтрация. Кроме того, мы можем использовать его в качестве этапа последующей обработки для процессов фильтрации гранулированных сред. Обычно размер пор для микрофильтрации составляет от 0,1 до 10 мкм. Мембраны, используемые для этой фильтрации, специально разработаны для предотвращения прохождения осадков, водорослей, простейших и крупных бактерий. Кроме того, эти фильтры, как правило, пропускают ионные материалы, такие как молекулы воды, одновалентные вещества, такие как ионы натрия и хлорида, естественные органические вещества, растворенные в жидкости, небольшие коллоиды и вирусы..
В этом методе процесса микрофильтрации нам необходимо пропускать жидкость через мембрану с высокой скоростью (около 1-3 м/с). Здесь мы можем использовать давление от низкого до умеренного, которое параллельно или по касательной к полупроницаемой мембране. Мембрана обычно имеет форму листа или табличную форму. Мы можем использовать насос, чтобы позволить жидкости проходить через мембранный фильтр. Этот насос может работать как под давлением, так и под вакуумом.
Существует несколько применений микрофильтрации, включая очистку воды для удаления патогенов, таких как простейшие, удаления мути и т. д., стерилизацию, нефтепереработку, переработку молочных продуктов, осветление и очистку клеточного бульона, осветление декстрозы и т. д.
Что такое ультрафильтрация?
Ультрафильтрация – это аналитический метод, в котором сила, такая как давление или градиент концентрации, используется для разделения через полупроницаемую мембрану. В этом методе взвешенные вещества, имеющие высокую молекулярную массу, не могут пройти через мембрану, в то время как вода и низкомолекулярные растворенные вещества могут пройти. Остаток, который не может пройти через мембрану, называется ретентатом, тогда как часть, которая может пройти через фильтр, называется пермеатом или фильтратом. Этот метод полезен на стадиях очистки и концентрации.
Рисунок 02: Техника перекрестного потока
По сути, ультрафильтрация аналогична микрофильтрации, потому что оба эти метода выполняют разделение по методу эксклюзии по размеру или методу улавливания частиц. Однако он принципиально отличается от мембранного разделения газов, поскольку последнее включает разделение с использованием методов абсорбции и диффузии.
Как правило, размер пор мембраны, используемой в ультрафильтрации, должен составлять одну десятую от размера частиц, подлежащих отделению. Следовательно, он ограничивает попадание крупных частиц через мембрану. Однако он также ограничивает проникновение мелких частиц через поры и их адсорбцию на поверхности пор. Они могут блокировать вход, поэтому нам нужна простая регулировка скорости поперечного потока, чтобы вытеснить частицы.
Что такое нанофильтрация?
Нанофильтрация – это аналитический метод, использующий мембранную фильтрацию в основном для смягчения и обеззараживания воды. Это тип метода мембранной фильтрации с использованием размера пор в наномасштабе. Размер пор колеблется от 1 до 10 нм. Этот размер пор меньше, чем размеры пор при микрофильтрации и ультрафильтрации. Но размер пор сравнительно больше, чем размер пор обратного осмоса.
Рисунок 03: Нанофильтрация для опреснения
Обычно мембраны, которые мы можем использовать для изготовления мембран, используемых в нанофильтрации, представляют собой тонкие полимерные пленки. Мы можем использовать такие материалы, как полиэтилентерефталат или металлы, такие как алюминий, для изготовления такого типа мембранной пленки. Мы также можем контролировать размеры пор этих мембран, контролируя рН, температуру и время, необходимое для развития пор.
Существует множество различных применений методов нанофильтрации, включая тонкую химию и фармацевтику, нефть и нефтехимию, объемную химию, медицину, производство натуральных эфирных масел и аналогичных продуктов и т. д.
В чем разница между микрофильтрацией, ультрафильтрацией и нанофильтрацией?
Ключевое различие между микрофильтрацией, ультрафильтрацией и нанофильтрацией заключается в размере пор в их мембранах. В микрофильтрации используются мембраны с порами микромасштаба, в то время как в ультрафильтрации используются мембраны с порами микромасштаба, но размер пор рассчитан таким образом, что поры составляют примерно одну десятую размера частиц. Нанофильтрация, с другой стороны, использует мембраны с наноразмерными порами.
Приведенная ниже инфографика перечисляет различия между микрофильтрацией, ультрафильтрацией и нанофильтрацией в табличной форме для параллельного сравнения.
Резюме – Микрофильтрация, ультрафильтрация и нанофильтрация
Ключевое различие между микрофильтрацией, ультрафильтрацией и нанофильтрацией заключается в размере пор в их мембранах. В микрофильтрации используются мембраны с порами микромасштаба, в то время как в ультрафильтрации используются мембраны с порами микромасштаба, но размер пор рассчитан таким образом, что поры составляют примерно одну десятую размера частиц. Нанофильтрация, с другой стороны, использует мембраны с наноразмерными порами.
