Kľúčový rozdiel medzi mikrofiltračnou ultrafiltráciou a nanofiltráciou je veľkosť pórov v ich membránach. Mikrofiltrácia využíva membrány s pórmi v mikromerítku, zatiaľ čo ultrafiltrácia používa membrány s veľkosťou pórov v mikromeradle, ale veľkosť pórov je navrhnutá tak, že pór je približne jedna desatina veľkosti častíc. Nanofiltrácia na druhej strane využíva membrány s pórmi v nanorozmeroch.
Všetky mikrofiltrácie, ultrafiltrácie a nanofiltrácie sú typy membránových filtračných analytických techník, ktoré sú užitočné pri separačných procesoch. Tieto metódy sú užitočné hlavne ako čistiace kroky v procese.
Čo je mikrofiltrácia?
Mikrofiltrácia je analytická technika, ktorá je užitočná na filtráciu. Kontaminovaná kvapalina môže prechádzať cez membránu s mikropórmi, aby sa oddelili mikroorganizmy a suspendované častice z tejto kvapaliny. Táto analytická technika sa bežne používa v spojení s rôznymi inými separačnými procesmi, vrátane ultrafiltrácie a reverznej osmózy. To poskytuje tok produktov, ktorý neobsahuje žiadne nežiaduce kontaminanty.
Obrázok 01: Mikrofiltračný systém
Mikrofiltrácia zvyčajne slúži ako metóda predbežnej úpravy, ktorá je dôležitá pri separačných technikách, ako je ultrafiltrácia. Okrem toho ho môžeme použiť ako krok dodatočnej úpravy pre procesy filtrácie zrnitých médií. Typicky sa veľkosť pórov pre mikrofiltráciu pohybuje od 0,1 do 10 mikrometrov. Membrány používané na túto filtráciu sú špeciálne navrhnuté tak, aby zabránili prechodu sedimentov, rias, prvokov a veľkých baktérií. Okrem toho tieto filtre umožňujú prestup iónových materiálov, ako sú molekuly vody, monovalentné látky, ako sú sodíkové a chloridové ióny, prírodné organické látky, ktoré sú rozpustené v tekutine, malé koloidy a vírusy.
Pri tejto metóde mikrofiltračného procesu potrebujeme prechádzať tekutinou cez membránu vysokou rýchlosťou (asi 1-3 m/s). Tu môžeme použiť nízky až stredný tlak, ktorý je paralelný alebo tangenciálny k polopriepustnej membráne. Membrána je typicky vo forme listu alebo tabuľky. Môžeme použiť čerpadlo, ktoré umožní tekutine prejsť cez membránový filter. Toto čerpadlo môže byť poháňané tlakom alebo vákuom.
Existuje niekoľko aplikácií mikrofiltrácie, vrátane úpravy vody na odstránenie patogénov, ako sú prvoky, odstránenie zákalu atď. sterilizácia, rafinácia ropy, spracovanie mlieka, čírenie a čistenie bunkového bujónu, čírenie dextrózy atď.
Čo je ultrafiltrácia?
Ultrafiltrácia je analytická technika, pri ktorej sa na separáciu cez polopriepustnú membránu používa sila, ako je tlak alebo koncentračný gradient. Pri tejto metóde suspendované pevné látky s vysokou molekulovou hmotnosťou nemôžu prechádzať cez membránu, zatiaľ čo voda a nízkomolekulárne rozpustené látky môžu prechádzať cez membránu. Zvyšok, ktorý nemôže prejsť cez membránu, je známy ako retentát, zatiaľ čo časť, ktorá môže prejsť cez filter, je známa ako permeát alebo filtrát. Táto metóda je užitočná pri krokoch čistenia a koncentrácie.
Obrázok 02: Technika krížového toku
Ultrafiltrácia je v zásade podobná mikrofiltrácii, pretože obe tieto techniky vykonávajú separáciu podľa veľkosti vylúčenia alebo metódy zachytávania častíc. Je však zásadne odlišná od membránovej separácie plynov, pretože tá zahŕňa separáciu pomocou absorpčných techník a difúzie.
Veľkosť pórov membrány použitej pri ultrafiltrácii musí byť vo všeobecnosti jedna desatina veľkosti častíc, ktoré sa majú oddeliť. Preto obmedzuje vstup veľkých častíc cez membránu. Obmedzuje však aj prenikanie malých častíc cez póry a ich adsorbovanie na povrch pórov. Môžu zablokovať vstup, takže na uvoľnenie častíc potrebujeme jednoduché úpravy rýchlosti krížového prúdenia.
Čo je nanofiltrácia?
Nanofiltrácia je analytická technika, ktorá využíva membránovú filtráciu hlavne na zmäkčenie a dezinfekciu vody. Ide o typ membránovej filtračnej metódy využívajúcej veľkosť pórov v nanomierke. Veľkosť pórov sa pohybuje od 1 do 10 nm. Táto veľkosť pórov je menšia ako veľkosť pórov pri mikrofiltrácii a ultrafiltrácii. Ale veľkosť pórov je porovnateľne väčšia ako veľkosť pórov pri reverznej osmóze.
Obrázok 03: Nanofiltrácia na odsoľovanie
Membrány, ktoré môžeme použiť na prípravu membrán používaných pri nanofiltrácii, sú tenké polymérne filmy. Na prípravu tohto druhu membránového filmu môžeme použiť materiály ako polyetyléntereftalát alebo kovy ako hliník. Môžeme tiež kontrolovať rozmery pórov týchto membrán riadením pH, teploty a času potrebného na vývoj pórov.
Existuje mnoho rôznych použití nanofiltračných techník vrátane jemnej chémie a liečiv, chémie ropy a ropy, objemovej chémie, medicíny, výroby prírodných esenciálnych olejov a podobných produktov atď.
Aký je rozdiel medzi mikrofiltráciou, ultrafiltráciou a nanofiltráciou?
Kľúčový rozdiel medzi mikrofiltračnou ultrafiltráciou a nanofiltráciou je veľkosť pórov v ich membránach. Mikrofiltrácia využíva membrány s pórmi v mikromerítku, zatiaľ čo ultrafiltrácia používa membrány s veľkosťou pórov v mikromeradle, ale veľkosť pórov je navrhnutá tak, že pór je približne jedna desatina veľkosti častíc. Nanofiltrácia na druhej strane využíva membrány s pórmi v nanoúrovni.
Nižšie uvedená infografika uvádza rozdiely medzi mikrofiltračnou ultrafiltráciou a nanofiltráciou v tabuľkovej forme na porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – Mikrofiltrácia vs ultrafiltrácia vs nanofiltrácia
Kľúčový rozdiel medzi mikrofiltračnou ultrafiltráciou a nanofiltráciou je veľkosť pórov v ich membránach. Mikrofiltrácia využíva membrány s pórmi v mikromerítku, zatiaľ čo ultrafiltrácia používa membrány s veľkosťou pórov v mikromeradle, ale veľkosť pórov je navrhnutá tak, že pór je približne jedna desatina veľkosti častíc. Nanofiltrácia na druhej strane využíva membrány s pórmi v nanorozmeroch.
