Kluczową różnicą między ultrafiltracją mikrofiltracyjną a nanofiltracją jest wielkość porów w ich membranach. Mikrofiltracja wykorzystuje membrany z porami o mikroskali, podczas gdy ultrafiltracja wykorzystuje membrany o mikroskalowym rozmiarze porów, ale rozmiar porów jest zaprojektowany w taki sposób, że pory są około jednej dziesiątej rozmiaru cząstek. Z kolei nanofiltracja wykorzystuje membrany z porami w skali nano.
Wszystkie metody mikrofiltracji, ultrafiltracji i nanofiltracji to rodzaje technik analitycznych filtracji membranowej, które są przydatne w procesach separacji. Metody te są głównie przydatne jako etapy oczyszczania w procesie.
Co to jest mikrofiltracja?
Mikrofiltracja to technika analityczna przydatna do filtracji. Zanieczyszczony płyn można przepuścić przez membranę z mikroporami w celu oddzielenia mikroorganizmów i zawieszonych cząstek od tej cieczy. Ta technika analityczna jest powszechnie stosowana w połączeniu z różnymi innymi procesami separacji, w tym ultrafiltracją i odwróconą osmozą. Zapewnia to strumień produktów, który nie zawiera żadnych niepożądanych zanieczyszczeń.
Rysunek 01: System mikrofiltracji
Zazwyczaj mikrofiltracja służy jako metoda obróbki wstępnej, która jest ważna w technikach separacji, takich jak ultrafiltracja. Co więcej, możemy go wykorzystać jako etap obróbki końcowej w procesach filtracji mediów ziarnistych. Zazwyczaj wielkość porów dla mikrofiltracji wynosi od 0,1 do 10 mikrometrów. Membrany używane do tej filtracji są specjalnie zaprojektowane, aby zapobiegać przechodzeniu osadów, glonów, pierwotniaków i dużych bakterii. Ponadto filtry te mają tendencję do umożliwiania przepuszczania materiałów jonowych, takich jak cząsteczki wody, jednowartościowe związki, takie jak jony sodu i chloru, naturalna materia organiczna rozpuszczona w płynie, małe koloidy i wirusy.
W tej metodzie procesu mikrofiltracji musimy przepuścić płyn przez membranę z dużą prędkością (około 1-3m/s). Tutaj możemy użyć niskiego do umiarkowanego ciśnienia, które jest równoległe lub styczne do półprzepuszczalnej membrany. Membrana ma zazwyczaj postać arkusza lub postać tabelaryczną. Możemy użyć pompy, aby umożliwić przepływ płynu przez filtr membranowy. Ta pompa może być napędzana ciśnieniem lub próżnią.
Istnieje kilka zastosowań mikrofiltracji, w tym uzdatnianie wody w celu usunięcia patogenów, takich jak pierwotniaki, usuwanie zmętnienia itp. sterylizacja, rafinacja ropy naftowej, przetwarzanie mleka, klarowanie i oczyszczanie bulionu komórkowego, klarowanie dekstrozy itp.
Co to jest ultrafiltracja?
Ultrafiltracja to technika analityczna, w której do separacji przez półprzepuszczalną membranę wykorzystuje się siłę taką jak ciśnienie lub gradient stężenia. W tej metodzie zawieszone ciała stałe o dużej masie cząsteczkowej nie mogą przejść przez membranę, podczas gdy woda i substancje rozpuszczone o niskiej masie cząsteczkowej mogą przechodzić przez membranę. Pozostałość, która nie może przejść przez membranę, nazywana jest retentatem, natomiast część, która może przejść przez filtr, nazywana jest permeatem lub filtratem. Ta metoda jest przydatna podczas etapów oczyszczania i koncentracji.
Rysunek 02: Technika przepływu krzyżowego
Zasadniczo ultrafiltracja jest podobna do mikrofiltracji, ponieważ obie te techniki przeprowadzają separację zgodnie z metodą wykluczania wielkości lub wychwytywania cząstek. Jednak zasadniczo różni się od separacji gazów membranowych, ponieważ ta ostatnia obejmuje separację przy użyciu technik absorpcji i dyfuzji.
Na ogół wielkość porów membrany stosowanej w ultrafiltracji musi wynosić jedną dziesiątą wielkości cząstek, które mają być oddzielone. Dlatego ogranicza wnikanie dużych cząstek przez membranę. Ogranicza jednak również wnikanie małych cząstek przez pory i adsorbowanie ich na powierzchni porów. Mogą blokować wejście, więc potrzebujemy prostych regulacji prędkości przepływu krzyżowego, aby usunąć cząstki.
Co to jest nanofiltracja?
Nanofiltracja to technika analityczna, która wykorzystuje filtrację membranową głównie do zmiękczania i dezynfekcji wody. Jest to rodzaj metody filtracji membranowej wykorzystującej wielkość porów w nanoskali. Wielkość porów waha się od 1-10 nm. Ten rozmiar porów jest mniejszy niż rozmiary porów w mikrofiltracji i ultrafiltracji. Ale rozmiar porów jest stosunkowo większy niż rozmiar porów w odwróconej osmozie.
Rysunek 03: Nanofiltracja do odsalania
Zazwyczaj membrany, których możemy użyć do przygotowania membran stosowanych w nanofiltracji, to cienkie folie polimerowe. Do przygotowania tego rodzaju folii membranowej możemy użyć materiałów takich jak politereftalan etylenu lub metali takich jak aluminium. Możemy również kontrolować wymiary porów tych membran, kontrolując pH, temperaturę i czas potrzebny do rozwoju porów.
Istnieje wiele różnych zastosowań technik nanofiltracji, w tym chemia precyzyjna i farmaceutyczna, chemia ropy naftowej i ropy naftowej, chemia masowa, medycyna, produkcja naturalnych olejków eterycznych i podobnych produktów itp.
Jaka jest różnica między ultrafiltracją mikrofiltracją a nanofiltracją?
Kluczową różnicą między ultrafiltracją mikrofiltracyjną a nanofiltracją jest wielkość porów w ich membranach. Mikrofiltracja wykorzystuje membrany z porami o mikroskali, podczas gdy ultrafiltracja wykorzystuje membrany o mikroskalowym rozmiarze porów, ale rozmiar porów jest zaprojektowany w taki sposób, że pory są około jednej dziesiątej rozmiaru cząstek. Z kolei nanofiltracja wykorzystuje membrany z porami w skali nano.
Poniższa infografika przedstawia różnice między ultrafiltracją mikrofiltracyjną a nanofiltracją w formie tabelarycznej do bezpośredniego porównania.
Podsumowanie – Mikrofiltracja vs Ultrafiltracja vs Nanofiltracja
Kluczową różnicą między ultrafiltracją mikrofiltracyjną a nanofiltracją jest wielkość porów w ich membranach. Mikrofiltracja wykorzystuje membrany z porami o mikroskali, podczas gdy ultrafiltracja wykorzystuje membrany o mikroskalowym rozmiarze porów, ale rozmiar porów jest zaprojektowany w taki sposób, że pory są około jednej dziesiątej rozmiaru cząstek. Z kolei nanofiltracja wykorzystuje membrany z porami w skali nano.
