Микрофильтрациялық ультрафильтрация мен нанофильтрация арасындағы негізгі айырмашылық олардың мембранасындағы кеуектердің өлшемі болып табылады. Микрофильтрация микро масштабты саңылаулары бар мембраналарды пайдаланады, ал ультрафильтрация микро масштабты кеуектері бар мембраналарды пайдаланады, бірақ кеуек өлшемі кеуек бөлшектердің оннан бір бөлігін құрайтындай етіп жасалған. Нанофильтрация, керісінше, наноөлшемді кеуектері бар мембраналарды пайдаланады.
Барлық микрофильтрация, ультрафильтрация және нанофильтрация бөлу процестерінде пайдалы мембраналық фильтрацияның аналитикалық әдістерінің түрлері болып табылады. Бұл әдістер негізінен процестегі тазарту қадамдары ретінде пайдалы.
Микрофильтрация дегеніміз не?
Микрофильтрация – сүзу үшін пайдалы аналитикалық әдіс. Ластанған сұйықтықты осы сұйықтықтан микроорганизмдер мен суспензия бөлшектерін бөлу үшін микро масштабты тесіктері бар мембрана арқылы өткізуге болады. Бұл аналитикалық әдіс әдетте әртүрлі басқа бөлу процестерімен, соның ішінде ультрафильтрация және кері осмоспен бірге қолданылады. Бұл ешбір қажетсіз ластаушы заттарсыз өнім ағынын қамтамасыз етеді.
01-сурет: Микрофильтрация жүйесі
Әдетте микрофильтрация ультрафильтрация сияқты бөлу әдістерінде маңызды болып табылатын алдын ала өңдеу әдісі ретінде қызмет етеді. Сонымен қатар, біз оны түйіршікті ортаны сүзу процестері үшін өңдеуден кейінгі қадам ретінде пайдалана аламыз. Әдетте, микрофильтрация үшін кеуек өлшемі 0,1-ден 10 микрометрге дейін ауытқиды. Бұл сүзу үшін қолданылатын мембраналар шөгінділердің, балдырлардың, қарапайымдылардың және үлкен бактериялардың өтуін болдырмау үшін арнайы жасалған. Бұған қоса, бұл сүзгілер су молекулалары, натрий және хлорид иондары сияқты моновалентті түрлер, сұйықтықта еріген табиғи органикалық заттар, ұсақ коллоидтар және вирустар сияқты иондық материалдарды өткізуге мүмкіндік береді.
Микрофильтрация процесінің бұл әдісінде сұйықтықты мембрана арқылы жоғары жылдамдықпен (шамамен 1-3м/с) өткізу керек. Мұнда біз жартылай өткізгіш мембранаға параллель немесе жанама болатын төмен және орташа қысымды пайдалана аламыз. Мембрана әдетте парақ немесе кесте түрінде болады. Сұйықтықтың мембраналық сүзгіден өтуіне мүмкіндік беретін сорғыны пайдалана аламыз. Бұл сорғы қысыммен немесе вакууммен жұмыс істейді.
Микрофильтрацияның бірнеше қолданбалары бар, соның ішінде қарапайымдылар сияқты патогендерді жою, лайлануды кетіру, т.б. зарарсыздандыру, мұнай өңдеу, сүт өнімдерін өңдеу, жасуша сорпасын тазарту және тазарту, декстрозаны тазарту және т.б. үшін суды өңдеу.
Ультрафильтрация дегеніміз не?
Ультрафильтрация – жартылай өткізгіш мембрана арқылы бөлу үшін қысым немесе концентрация градиенті сияқты күш қолданылатын аналитикалық әдіс. Бұл әдісте жоғары молекулалық массасы бар қалқымалы қатты заттар мембрана арқылы өте алмайды, ал су мен төмен молекулалық еріген заттар өте алады. Мембранадан өте алмайтын қалдық ретент деп аталады, ал сүзгіден өте алатын бөлік пермеат немесе фильтрат деп аталады. Бұл әдіс қадамдарды тазалау және шоғырландыру үшін пайдалы.
02-сурет: Айқас ағынды техника
Негізінен, ультрафильтрация микрофильтрацияға ұқсас, себебі бұл екі әдіс те өлшемді алып тастау немесе бөлшектерді ұстау әдісіне сәйкес бөлуді орындайды. Дегенмен, ол мембраналық газды бөлуден түбегейлі ерекшеленеді, себебі соңғысы сіңіру әдістері мен диффузияны пайдалана отырып бөлуді қамтиды.
Жалпы, ультрафильтрацияда қолданылатын мембрананың кеуек өлшемі бөлінетін бөлшектердің оннан бір бөлігі болуы керек. Сондықтан ол мембрана арқылы үлкен бөлшектердің енуін шектейді. Дегенмен, ол сонымен қатар ұсақ бөлшектердің кеуектер арқылы енуін және оларды кеуек бетіне адсорбциялауын шектейді. Олар кіруді бөгей алады, сондықтан бөлшектерді шығару үшін көлденең ағын жылдамдығын қарапайым реттеулер қажет.
Наносүзу дегеніміз не?
Наносүзу – негізінен суды жұмсарту және дезинфекциялау үшін мембраналық фильтрацияны қолданатын аналитикалық әдіс. Бұл наноөлшемдегі кеуек өлшемін қолданатын мембраналық сүзу әдісінің бір түрі. Кеуектің мөлшері 1-10 нм аралығында болады. Бұл кеуек өлшемі микрофильтрация мен ультрафильтрациядағы кеуек өлшемдерінен кішірек. Бірақ кеуек өлшемі кері осмостағы кеуек өлшемінен салыстырмалы түрде үлкен.
03-сурет: тұзсыздандыру үшін наносүзгілеу
Әдетте, біз нанофильтрацияда қолданылатын мембраналарды дайындау үшін пайдалана алатын мембраналар жұқа полимерлі пленкалар болып табылады. Мұндай мембраналық пленканы дайындау үшін біз полиэтилентерефталат сияқты материалдарды немесе алюминий сияқты металдарды пайдалана аламыз. Сондай-ақ біз бұл мембраналардың кеуек өлшемдерін рН, температура және кеуектерді дамытуға қажетті уақытты бақылау арқылы басқара аламыз.
Нанофильтрация әдістерінің көптеген әртүрлі қолданылуы бар, соның ішінде ұсақ химия және фармацевтика, мұнай және мұнай химиясы, сусымалы химия, медицина, табиғи эфир майлары мен ұқсас өнімдерді өндіру, т.б.
Микрофильтрациялық ультрафильтрация мен наносүзгілеудің айырмашылығы неде?
Микрофильтрациялық ультрафильтрация мен нанофильтрация арасындағы негізгі айырмашылық олардың мембранасындағы кеуектердің өлшемі болып табылады. Микрофильтрация микро масштабты саңылаулары бар мембраналарды пайдаланады, ал ультрафильтрация микро масштабты кеуектері бар мембраналарды пайдаланады, бірақ кеуек өлшемі кеуек бөлшектердің оннан бір бөлігін құрайтындай етіп жасалған. Нанофильтрация, керісінше, наноөлшемді кеуектері бар мембраналарды пайдаланады.
Төмендегі инфографика микрофильтрацияның ультрафильтрациясы мен нанофильтрация арасындағы айырмашылықтарды қатар салыстыру үшін кесте түрінде көрсетеді.
Қорытынды – Микрофильтрация және Ультрафильтрация және Наносүзу
Микрофильтрациялық ультрафильтрация мен нанофильтрация арасындағы негізгі айырмашылық олардың мембранасындағы кеуектердің өлшемі болып табылады. Микрофильтрация микро масштабты саңылаулары бар мембраналарды пайдаланады, ал ультрафильтрация микро масштабты кеуектері бар мембраналарды пайдаланады, бірақ кеуек өлшемі кеуек бөлшектердің оннан бір бөлігін құрайтындай етіп жасалған. Нанофильтрация, керісінше, наноөлшемді кеуектері бар мембраналарды пайдаланады.
