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

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.

 

MikrofiltracjaUltrafiltracjaNanofiltracjaOdwrócona 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