Ключовата разлика между микрофилтрацията, ултрафилтрацията и нанофилтрацията е размерът на порите в техните мембрани. Микрофилтрацията използва мембрани с микроразмер на порите, докато ултрафилтрацията използва мембрани с микроразмер на порите, но размерът на порите е проектиран по такъв начин, че порите да са около една десета от размера на частиците. Нанофилтрацията, от друга страна, използва мембрани с наномащабни пори.
Всички микрофилтрации, ултрафилтрации и нанофилтрации са видове аналитични техники за мембранна филтрация, които са полезни в процесите на разделяне. Тези методи са полезни главно като пречистващи стъпки в процеса.
Какво е микрофилтрация?
Микрофилтрацията е аналитична техника, която е полезна за филтриране. Замърсена течност може да бъде прекарана през мембрана с микроразмерни пори, за да се отделят микроорганизмите и суспендираните частици от тази течност. Тази аналитична техника обикновено се използва във връзка с различни други процеси на разделяне, включително ултрафилтрация и обратна осмоза. Това осигурява продуктов поток, който не съдържа никакви нежелани замърсители.
Фигура 01: Система за микрофилтрация
Обикновено микрофилтрацията служи като метод за предварителна обработка, който е важен при техники за разделяне като ултрафилтрация. Освен това можем да го използваме като стъпка за последваща обработка за процеси на филтриране на гранулирана среда. Обикновено размерът на порите за микрофилтрация варира от 0,1 до 10 микрометра. Мембраните, използвани за тази филтрация, са специално проектирани да предотвратяват преминаването на утайки, водорасли, протозои и големи бактерии. Освен това тези филтри позволяват преминаването на йонни материали като водни молекули, едновалентни видове като натриеви и хлоридни йони, естествена органична материя, която е разтворена в течността, малки колоиди и вируси.
При този метод на процеса на микрофилтрация трябва да прекараме течността през мембраната с висока скорост (около 1-3m/s). Тук можем да използваме ниско до умерено налягане, което е успоредно или тангенциално на полупропускливата мембрана. Мембраната обикновено е в листова или таблична форма. Можем да използваме помпа, за да позволим на течността да премине през мембранния филтър. Тази помпа може да бъде задвижвана под налягане или вакуум.
Има няколко приложения на микрофилтрацията, включително обработка на водата за отстраняване на патогени като протозои, премахване на мътността и др. стерилизация, рафиниране на петрол, обработка на млечни продукти, избистряне и пречистване на клетъчен бульон, избистряне на декстроза и др.
Какво е ултрафилтрация?
Ултрафилтрацията е аналитична техника, при която се използва сила като налягане или концентрационен градиент за разделяне през полупропусклива мембрана. При този метод суспендираните твърди вещества с високо молекулно тегло не могат да преминат през мембраната, докато водата и нискомолекулните разтворени вещества могат да преминат през нея. Остатъкът, който не може да премине през мембраната, е известен като ретентат, докато частта, която може да премине през филтъра, е известна като пермеат или филтрат. Този метод е полезен при стъпки за пречистване и концентрация.
Фигура 02: Техника на напречен поток
По принцип ултрафилтрацията е подобна на микрофилтрацията, тъй като и двете техники извършват разделяне според метода за изключване на размера или метода за улавяне на частици. Въпреки това, то е фундаментално различно от разделянето на мембранния газ, тъй като последното включва разделяне с помощта на абсорбционни техники и дифузия.
По принцип размерът на порите на мембраната, използвана при ултрафилтрацията, трябва да бъде една десета от размера на частиците, които трябва да бъдат отделени. Следователно ограничава навлизането на големи частици през мембраната. Но също така ограничава навлизането на малки частици през порите и адсорбирането им към повърхността на порите. Те могат да блокират входа, така че се нуждаем от прости настройки на скоростта на напречния поток, за да изместим частиците.
Какво е нанофилтрация?
Нанофилтрацията е аналитична техника, която използва мембранна филтрация главно за омекотяване и дезинфекция на водата. Това е вид метод на мембранна филтрация, използващ размер на порите в наномащаб. Размерът на порите варира от 1-10 nm. Този размер на порите е по-малък от размерите на порите при микрофилтрация и ултрафилтрация. Но размерът на порите е сравнително по-голям от размера на порите при обратната осмоза.
Фигура 03: Нанофилтрация за обезсоляване
Обикновено мембраните, които можем да използваме за подготовката на мембраните, използвани в нанофилтрацията, са полимерни тънки филми. Можем да използваме материали като полиетилен терефталат или метали като алуминий, за да подготвим този вид мембранен филм. Можем също така да контролираме размерите на порите на тези мембрани, като контролираме рН, температурата и времето, необходимо за развитие на порите.
Има много различни приложения на техниките за нанофилтрация, включително фина химия и фармацевтични продукти, петролна и нефтохимия, масова химия, медицина, производство на естествени етерични масла и подобни продукти и др.
Каква е разликата между микрофилтрация, ултрафилтрация и нанофилтрация?
Ключовата разлика между микрофилтрацията, ултрафилтрацията и нанофилтрацията е размерът на порите в техните мембрани. Микрофилтрацията използва мембрани с микроразмер на порите, докато ултрафилтрацията използва мембрани с микроразмер на порите, но размерът на порите е проектиран по такъв начин, че порите да са около една десета от размера на частиците. Нанофилтрацията, от друга страна, използва мембрани с наномащабни пори.
Инфографиката по-долу изброява разликите между микрофилтрация, ултрафилтрация и нанофилтрация в таблична форма за едно до друго сравнение.
Резюме – Микрофилтрация срещу ултрафилтрация срещу нанофилтрация
Ключовата разлика между микрофилтрацията, ултрафилтрацията и нанофилтрацията е размерът на порите в техните мембрани. Микрофилтрацията използва мембрани с микроразмер на порите, докато ултрафилтрацията използва мембрани с микроразмер на порите, но размерът на порите е проектиран по такъв начин, че порите да са около една десета от размера на частиците. Нанофилтрацията, от друга страна, използва мембрани с наномащабни пори.
