Ključna razlika med mikrofiltracijo, ultrafiltracijo in nanofiltracijo je velikost por v njunih membranah. Mikrofiltracija uporablja membrane s porami v mikroskopski velikosti, medtem ko ultrafiltracija uporablja membrane z velikostjo por v mikroskalki, vendar je velikost por zasnovana tako, da je pora približno ena desetina velikosti delcev. Nanofiltracija pa uporablja membrane z nanometrskimi porami.
Vsa mikrofiltracija, ultrafiltracija in nanofiltracija so vrste analitičnih tehnik membranske filtracije, ki so uporabne v postopkih ločevanja. Te metode so v glavnem uporabne kot koraki čiščenja v procesu.
Kaj je mikrofiltracija?
Mikrofiltracija je analitična tehnika, ki je uporabna za filtracijo. Kontaminirano tekočino je mogoče prenesti skozi membrano, ki ima pore na mikroskopih, da se ločijo mikroorganizmi in suspendirani delci iz te tekočine. Ta analitska tehnika se običajno uporablja v povezavi z različnimi drugimi postopki ločevanja, vključno z ultrafiltracijo in reverzno osmozo. To zagotavlja tok izdelkov, ki ne vsebuje nezaželenih onesnaževalcev.
Slika 01: Mikrofiltracijski sistem
Običajno mikrofiltracija služi kot metoda predhodne obdelave, ki je pomembna pri tehnikah ločevanja, kot je ultrafiltracija. Poleg tega ga lahko uporabimo kot korak naknadne obdelave za procese filtracije zrnatih medijev. Običajno se velikost por za mikrofiltracijo giblje od 0,1 do 10 mikrometrov. Membrane, ki se uporabljajo za to filtracijo, so posebej zasnovane za preprečevanje prehoda usedlin, alg, protozojev in velikih bakterij. Poleg tega ti filtri običajno omogočajo prehajanje ionskih materialov, kot so molekule vode, monovalentne vrste, kot so natrijevi in kloridni ioni, naravne organske snovi, ki so raztopljene v tekočini, majhni koloidi in virusi.
Pri tej metodi procesa mikrofiltracije moramo tekočino spustiti skozi membrano z visoko hitrostjo (približno 1-3m/s). Tu lahko uporabimo nizek do zmeren pritisk, ki je vzporeden ali tangencialen s polprepustno membrano. Membrana je običajno v obliki lista ali tabele. Za pretok tekočine skozi membranski filter lahko uporabimo črpalko. Ta črpalka je lahko tlačna ali vakuumska.
Obstaja več aplikacij mikrofiltracije, vključno z obdelavo vode za odstranjevanje patogenov, kot so praživali, odstranjevanje motnosti itd. sterilizacija, rafiniranje nafte, predelava mlečnih izdelkov, bistrenje in čiščenje celične juhe, bistrenje dekstroze itd.
Kaj je ultrafiltracija?
Ultrafiltracija je analitična tehnika, pri kateri se za ločevanje skozi polprepustno membrano uporablja sila, kot je tlak ali koncentracijski gradient. Pri tej metodi suspendirane trdne snovi z visoko molekulsko maso ne morejo preiti skozi membrano, medtem ko lahko voda in nizkomolekularne raztopljene snovi. Ostanek, ki ne more preiti skozi membrano, je znan kot retentat, medtem ko je del, ki lahko preide skozi filter, znan kot permeat ali filtrat. Ta metoda je uporabna pri korakih čiščenja in koncentracije.
Slika 02: Tehnika navzkrižnega toka
V bistvu je ultrafiltracija podobna mikrofiltraciji, ker obe tehniki izvajata ločevanje glede na metodo izključitve velikosti ali zajemanja delcev. Vendar se bistveno razlikuje od membranskega ločevanja plinov, ker slednje vključuje ločevanje z uporabo absorpcijskih tehnik in difuzije.
Na splošno mora biti velikost por membrane, uporabljene pri ultrafiltraciji, ena desetina velikosti delcev, ki jih je treba ločiti. Zato omejuje vstop velikih delcev skozi membrano. Vendar pa tudi omejuje vstop majhnih delcev skozi pore in njihovo adsorpcijo na površino por. Lahko blokirajo vhod, zato potrebujemo preproste prilagoditve hitrosti navzkrižnega toka, da odstranimo delce.
Kaj je nanofiltracija?
Nanofiltracija je analitična tehnika, ki uporablja membransko filtracijo predvsem za mehčanje in dezinfekcijo vode. Je vrsta metode membranske filtracije z uporabo velikosti por v nanometru. Velikost por je od 1-10 nm. Ta velikost por je manjša od velikosti por pri mikrofiltraciji in ultrafiltraciji. Toda velikost por je razmeroma večja od velikosti por pri reverzni osmozi.
Slika 03: Nanofiltracija za razsoljevanje
Običajno so membrane, ki jih lahko uporabimo za pripravo membran, ki se uporabljajo pri nanofiltraciji, polimerne tanke plasti. Za pripravo te vrste membranskega filma lahko uporabimo materiale, kot je polietilen tereftalat, ali kovine, kot je aluminij. Prav tako lahko nadzorujemo dimenzije por teh membran z nadzorom pH, temperature in časa, potrebnega za razvoj por.
Obstaja veliko različnih uporab tehnik nanofiltracije, vključno s fino kemijo in farmacevtskimi izdelki, kemijo nafte in nafte, kemijo v razsutem stanju, medicino, proizvodnjo naravnih eteričnih olj in podobnih izdelkov itd.
Kakšna je razlika med mikrofiltracijo, ultrafiltracijo in nanofiltracijo?
Ključna razlika med mikrofiltracijo, ultrafiltracijo in nanofiltracijo je velikost por v njunih membranah. Mikrofiltracija uporablja membrane s porami v mikroskopski velikosti, medtem ko ultrafiltracija uporablja membrane z velikostjo por v mikroskalki, vendar je velikost por zasnovana tako, da je pora približno ena desetina velikosti delcev. Nanofiltracija pa uporablja membrane z nanometrskimi porami.
Spodnja infografika navaja razlike med mikrofiltracijo, ultrafiltracijo in nanofiltracijo v obliki tabele za vzporedno primerjavo.
Povzetek – mikrofiltracija proti ultrafiltraciji proti nanofiltraciji
Ključna razlika med mikrofiltracijo, ultrafiltracijo in nanofiltracijo je velikost por v njunih membranah. Mikrofiltracija uporablja membrane s porami v mikroskopski velikosti, medtem ko ultrafiltracija uporablja membrane z velikostjo por v mikroskalki, vendar je velikost por zasnovana tako, da je pora približno ena desetina velikosti delcev. Nanofiltracija pa uporablja membrane z nanometrskimi porami.
