Procesy membranowe – techniki membranowe
Procesy membranowe w najprostszej definicji służą do rozdzielania składników mieszanin ciekłych. Są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu, takich jak mleczarstwo, piwowarstwo, oczyszczanie ścieków oraz uzdatnianie wody. Ze względu na niskie koszty eksploatacji, brak konieczności stosowania dodatkowych chemikaliów oraz łatwe skalowanie, techniki membranowe wypierają obecnie większość tradycyjnych rozwiązań. W zależności od rodzaju i wielkości zanieczyszczeń, które chcemy usunąć z wody stosuje się membrany wykonane z odpowiedniego materiału i o odpowiedniej wielkości porów.
Rodzaje procesów membranowych w uzdatnianiu wody
Najczęściej rozróżnia się 4 techniki membranowe:
Mikrofiltracja (MF) – zachodzi przy ciśnieniu rzędu 0,1 do 5 bar, zatrzymuje cząsteczki o wielkości >0,1 μm, sitowy mechanizm separacji. Wykorzystywana do wstępnej obróbki zanieczyszczonej wody, usuwa zawiesiny mechaniczne, bakterie, wirusy.
Ultrafiltracja (UF) – zachodzi przy ciśnieniu rzędu 0,5 do 10 bar, zatrzymuje cząsteczki o wielkości > 5 nm, sitowy mechanizm separacji. Usuwa z wody substancje niejonowe. Zastosowanie oczyszczanie rozpuszczalników, usuwanie bakterii i wirusów, zatężanie makrocząsteczek.
Nanofiltracja (NF) – zachodzi przy ciśnieniu rzędu 10 do 30 bar, zatrzymuje cząsteczki o wielkości ok. 1 nm. Ma zastosowanie przy zmiękczaniu wody, odzysku metali ze ścieków, usuwaniu z wody pestycydów czy oczyszczaniu ścieków przemysłowych. Zatrzymuje azotany z wód gruntowych i powierzchniowych.
Odwrócona osmoza (RO) – zachodzi przy ciśnieniu rzędu 6 do 100 bar, zatrzymuje związki małocząsteczkowe, jony. Ma zastosowanie przy produkcji wody demineralizowanej, czyli ultraczystej. Wykorzystywana w przemyśle lakierniczym, kosmetycznym, chłodnictwie.
Mikrofiltracja | Ultrafiltracja | Nanofiltracja | Odwrócona osmoza | |
---|---|---|---|---|
Odrzucane zanieczyszczenia | Emulsje, koloidy, bakterie | Emulsje, koloidy, bakterie, proteiny, wirusy | Emulsje, koloidy, bakterie, proteiny, wirusy, barwniki | Emulsje, koloidy, bakterie, proteiny, wirusy, barwniki, jony poliwalentne, jony monowalentne, cukry proste |
Zakres ciśnień | 0,1 - 5 bar | 0,5 - 10 bar | 5 - 30 bar | 6 - 100 bar |
Konstrukcja membrany | symetryczna, porowata | asymetryczna, porowata | asymetryczna, kompozytowa | asymetryczna, kompozytowa |
Materiał membrany | ceramiczna lub polimerowa | ceramiczna lub polimerowa | polimerowa | polimerowa |
Wielkość porów | 0,05 - 10 μm | 0,001 - 0,05 μm | 1 - 8 nm | lita |
Orientacyjna wielkość zatrzymywanych cząsteczek | 0,1 μm | 2 - 20 nm | 1 nm | 0,1 nm |
Mechanizm separacji | sitowy | sitowy | sitowy, dyfuzja | dyfuzja i rozpuszczanie |