اولترافیلتراسیون چیست

اولترافیلتراسیون (Ultrafiltration) (اولترافیلتراسیون چیست )در مقایسه با  میکروفیلتراسیون (Microfiltration)

کدام فرایند را باید برای پروسه مورد نظر خود انتخاب کرد؟

اولترافیلتراسیون چیست ?هرکسی که در کمترین سطح زیست شناسی در سطح دبیرستان تحصیل کرده است (و توجه داشته باشد) با مفهوم غشاء ، به ویژه یک غشای نیمه نفوذ پذیر آشنایی دارد. سلولهای زنده زیست شناختی در غشاهای نیمه نفوذ پذیر پیچیده شده اند که عملکرد آنها را از محیط اطراف جدا می کند. جنبه نیمه نفوذ پذیر فقط به یون های خاص و مولکول های آلی کوچک و سایر سلول ها اجازه ورود یا خارج شدن از سلول را می دهد. غشاء می تواند در ظرفیت غیرفعال یا فعال انتخابی باشد. فرآیندهای اولترافیلتراسیون (UF) و میکروفیلتراسیون (MF) با استفاده از یک غشای نیمه نفوذ پذیر برای جدا کردن ریز آلودگی ها از یک جریان آب هستند.

تفاوت بین تصفیه اولترافیلتراسیون UF و میکروفیلتراسیون MF چیست؟ ابتدا توضیح خواهیم داد که چگونه یک غشای نیمه نفوذ پذیر کار می کند. پس از این ، ما تفاوت بین اولترافیلتراسیون  UF و فرآیندهای تصفیه غشای میکرو فیلتراسیون MF را برای تصفیه آب و فاضلاب توضیح خواهیم داد.

چگونه یک غشای نیمه نفوذ پذیر عمل می کند؟

یکی از راه ها ، در سیستم های بیولوژیکی (یعنی حمل و نقل سلول زنده) از غشاهای بیرونی فعال در سطح یک غشاء است که به چند روش مختلف اتفاق می افتد. هر یک از این حمل و نقل ها به سلول نیاز دارد تا انرژی معینی را صرف کند. یک راه از طریق کانال های حمل و نقل است که به ترتیب مواد مغذی و مواد زائد سوخت و ساز بدن را جذب و بیرون می کشند. یکی دیگر از اندوسیتوز(endocytosis-درون یاختگی) است که به موجب آن دیواره سلولی چیزی مانند شبه دهان را تشکیل می دهد ، در اطراف یک جسم خارجی می پیچد و بعد از آن درون سلول به عنوان وزیکول جوانه می زند. نقطه مقابل آن اگزوسیتوز(exocytosis-برون یاختگی) است – حفره های(vesicles) داخلی با غشای فیوز و محتویات آن درون محلول اطراف ترشح می شوند.

راه دیگر از طریق مکانیسم های منفعل است که به انتشار و اسمز معده معروف هستند.

انتشار: حرکت یون ها و مولکول ها از مناطقی با غلظت زیاد به مناطق با غلظت کم به منظور ایجاد حالت تعادل در هر دو طرف غشاء است. با حرکت این یونها ، اختلاف فشار اسمزی ایجاد می کند. اسمز در مقابل انتشار پراکنده عمل می کند ، به دنبال ایجاد تعادل با جابجایی یک مایع حلال (به طور معمول آب) به محل غلظت بالاتر است ، اگرچه هر دو برای دستیابی به تعادل همان غلظت محلول در محلول کار می کنند ، بنابراین هیچ افتراقی در فشار اسمزی وجود ندارد.

فرآیند انتشار / اسموز منفعل مکانیسمی است که به راحتی در سیستم های غیر بیولوژیکی در یک مقیاس بسیار بزرگتر تکرار می شود. کاربردهای بالقوه زیادی برای چنین فناوری وجود دارد ، اما در تصفیه آب و فاضلاب از سودمندی خاصی برخوردار است. تصفیه میکرو و فوق تصفیه دو فناوری غشایی هستند. اینها فرآیندهای تصفیه / جداسازی بسیار مشابه با یک تفاوت هستند که باعث می شود هر یک برای کاربردهای خاص خود ایده آل باشد.

اساساً مشابه

میکروفیلتراسیون MF و تصفیه اولترافیلتراسیون UF نسبت به یکدیگر متفاوت است. همانطور که در مقدمه ذکر شد ، آنها هر دو فناوری جداسازی مبتنی بر غشای غیر بیولوژیکی (غیر زنده) هستند. این فرایندهای سیستم با اعمال اختلاف فشاردر سراسر یک غشای نیمه نفوذ پذیر کار می کنند و فشار باعث می شود تا آب ، املاح و ذرات کوچک از طریق غشا مجبور شوند مواد جامد بزرگتر در طرف دیگر حفظ می شوند.

این فرایندها همچنین برای مراحل پیش تصفیه مفید برای اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون معکوس (RO / NF) استفاده می کنند. غشاء و فرآیندهای غشایی باید در سیستم های صحیح طراحی شده مستقر شوند و بعضی اوقات نیاز به تمیز کردن دوره ای دارند تا بتوانند در زمان ممکن بدون تعویض ادامه داشته باشند. تصفیه و پیش تصفیه غلظت ذرات جامد بزرگتر را کاهش داده و شدت رسوب غشاء را کاهش می دهد.

غشاء و فرآیندهای تصفیه تصفیه اولترافیلتراسیون UF و میکروفیلتراسیون MF  در همان تنظیمات موجود است. صفحات و قاب ، لوله ، فیبر توخالی و گسکت حلزونی گزینه های ممکن است. این تنظیمات مختلف جوانب مثبت و منفی خود را ارائه می دهد. همچنین مواد مختلفی وجود دارد که غشاها را می توان از آنها تشکیل داد ، یعنی پلیمرها ، سرامیکها و چند مدل فلزی.

مزایای مشابه:

• بدون مواد شیمیایی
• کیفیت ثابت محصول بدون در نظر گرفتن کیفیت تامین
• به راحتی مقیاس پذیر است

هزینه های مشابه:

• تجهیزات
• مخازن ، پمپ ها ، اسلایدها ، کنترل ها و غیره
• مصالح و مواد ساختمانی

خصوصیات آب

آنچه در آب و فاضلاب موجود است ، تعیین می کند که چه کاری باید انجام شود تا به درستی تصفیه شود. ترکیبات پیچیده تر یا غلظت بالای آلاینده ها برای رسیدگی به این شرایط به مراحل پیش تصفیه یا طراحی سیستم با انرژی بیشتر یا غشاهای مقاوم تر نیاز دارند. غلظت های کم و ترکیبات آلوده کننده ساده تمایل به پیش تصفیه کمتری دارند و بنابراین هزینه های عملیاتی را کاهش می دهند.

سرعت جریان

سرعت جریان بالاتر با سرمایه بالاتر و هزینه های عملیاتی همراه است

برنامه ریزی

فضای مورد نیاز

نصب و راه اندازی

مقایسه سیستم های از پیش آماده شده (Prepackaged) با سیستم های مونتاژ نشده (Unassembled)

هزینه حمل و نقل

هزینه های عملیاتی

تفاوت ها

این همه به اندازه منافذ جوش می رود. در مقیاس جداسازی غشای ، میکرو و اولترافیلتراسیون درشت تر از نانو فیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس (RO) است ، اما هنوز هم از واسطه های تصفیه ریزتر است. اگرچه توافق جهانی وجود ندارد ، اما تعریف های متداول دارای منافذ میکرو فیلتر در محدوده 0.1 تا 10 میکرون و منافذ غشاء اولترافیلتراسیون در 0.005 تا 0.1 میکرون است. غشاهای اولترافیلتراسیون به طور معمول با وزن مولکولی جامداتی که حذف می کنند رتبه بندی می شوند و به طور معمول از 5000 تا 300،000 وزن مولکولی برش داده می شوند. غشای انتخاب شده برای یک سیستم تصفیه بر اساس اندازه کوچکترین ذراتی است که باید در آبهای خوراکی حفظ شود. تفاوت در اندازه منافذ آنها کاربردهایی را نشان می دهد که برای تصفیه اولترافیلتراسیون یا فرآیند تصفیه میکرو فیلتراسیون بیشترین کاربرد را برای کاربردهای خاص دارند.

حذف

براساس محدوده اندازه منافذ این دو فناوری جداسازی ، در زیر لیستی از برخی از آلاینده های کوچک وجود دارد که هر فناوری قادر به حذف یا کاهش آنها از جریان های آب خام است.

میکروفیلتراسیون

• جلبک ها
• باکتریها
• تک یاخته های بیماری زا (Giardia lamblia و Crypotosporidium)
• رسوب (شن و ماسه ، رس ، برخی از فلزات و ذرات پیچیده)

اولترافیلتراسیون

همه آلودگی های MF می توانند به علاوه موارد زیر را حذف کنند:

• اندوتوکسین ها (Endotoxins)
• کلوئیدها (از جمله سیلیس کلوئیدی)
• لجن
• ویروس ها
• پروتئین ها

برنامه های کاربردی

هر دو مدل  تصفیه MF  و UF برای تصفیه آب و فاضلاب در طیف گسترده ای از تنظیمات صنعتی و تجاری مفید هستند. این شامل پردازش انواع مختلف محصولات نهایی است. در زیر فقط چند مورد از برنامه های کاربردی بسیاری که ممکن است برای هر فرآیند فیلتر غشایی وجود داشته باشد.

میکروفیلتراسیون

• ضدعفونی سرد نوشیدنی ها و داروها
• جدا کردن باکتری ها از آب ، داروهای مایع
• شفاف سازی آب میوه ، شراب یا آبجو
• نفت
• اولترافیلتراسیون
• کاهش غلظت گل و لای برای اسمز معکوس
• برداشتن ویروس از آب
• جدا کردن امولسیون روغن / آب
• از بین بردن پاتوژن ها (pathogen) از شیر
• کاربردهای پزشکی
• خورد کردن مواد غذایی