Klíčový rozdíl mezi mikrofiltrační ultrafiltrací a nanofiltrací je velikost pórů v jejich membránách. Mikrofiltrace používá membrány s póry v mikroměřítku, zatímco ultrafiltrace používá membrány s velikostí pórů v mikroměřítku, ale velikost pórů je navržena tak, že pór je asi desetina velikosti částic. Nanofiltrace na druhé straně používá membrány s póry v nanoměřítku.
Veškerá mikrofiltrace, ultrafiltrace a nanofiltrace jsou typy analytických technik membránové filtrace, které jsou užitečné v separačních procesech. Tyto metody jsou užitečné hlavně jako čisticí kroky v procesu.
Co je mikrofiltrace?
Mikrofiltrace je analytická technika, která je užitečná pro filtraci. Kontaminovaná tekutina může procházet membránou s mikropóry, aby se oddělily mikroorganismy a suspendované částice z této tekutiny. Tato analytická technika se běžně používá ve spojení s různými dalšími separačními procesy, včetně ultrafiltrace a reverzní osmózy. To poskytuje proud produktu, který neobsahuje žádné nežádoucí kontaminanty.
Obrázek 01: Mikrofiltrační systém
Mikrofiltrace obvykle slouží jako metoda předběžné úpravy, která je důležitá při separačních technikách, jako je ultrafiltrace. Navíc jej můžeme použít jako krok následné úpravy pro procesy filtrace granulárních médií. Typicky se velikost pórů pro mikrofiltraci pohybuje od 0,1 do 10 mikrometrů. Membrány použité pro tuto filtraci jsou speciálně navrženy tak, aby zabránily průchodu usazenin, řas, prvoků a velkých bakterií. Kromě toho mají tyto filtry tendenci umožnit průchod iontových materiálů, jako jsou molekuly vody, monovalentní látky, jako jsou sodíkové a chloridové ionty, přírodní organické látky, které jsou rozpuštěny v tekutině, malé koloidy a viry.
Při této metodě mikrofiltračního procesu potřebujeme propustit tekutinu přes membránu vysokou rychlostí (asi 1-3 m/s). Zde můžeme použít nízký až střední tlak, který je paralelní nebo tangenciální k polopropustné membráně. Membrána je typicky ve formě listu nebo tabulky. Můžeme použít čerpadlo, které umožní tekutině projít membránovým filtrem. Toto čerpadlo může být poháněno tlakem nebo vakuem.
Existuje několik aplikací mikrofiltrace, včetně úpravy vody k odstranění patogenů, jako jsou prvoci, odstranění zákalu atd. sterilizace, rafinace ropy, zpracování mléčných výrobků, čiření a čištění buněčného bujónu, čiření dextrózy atd.
Co je ultrafiltrace?
Ultrafiltrace je analytická technika, při které se k separaci přes polopropustnou membránu používá síla, jako je tlak nebo koncentrační gradient. Při této metodě nemohou suspendované pevné látky s vysokou molekulovou hmotností procházet membránou, zatímco voda a nízkomolekulární rozpuštěné látky mohou procházet skrz. Zbytek, který nemůže projít membránou, je známý jako retentát, zatímco část, která může projít filtrem, je známá jako permeát nebo filtrát. Tato metoda je užitečná při čištění a koncentrování kroků.
Obrázek 02: Technika křížového toku
Ultrafiltrace je v zásadě podobná mikrofiltraci, protože obě tyto techniky provádějí separaci podle velikosti vyloučení nebo metody zachycení částic. Zásadně se však liší od membránové separace plynu, protože ta zahrnuje separaci pomocí absorpčních technik a difúze.
Obecně platí, že velikost pórů membrány použité při ultrafiltraci musí být jedna desetina velikosti částic, které se mají oddělit. Proto omezuje pronikání velkých částic přes membránu. Omezuje však také pronikání malých částic póry a jejich adsorbování na povrch pórů. Mohou blokovat vstup, takže potřebujeme jednoduché úpravy rychlosti příčného proudění, abychom částice uvolnili.
Co je nanofiltrace?
Nanofiltrace je analytická technika, která využívá membránovou filtraci hlavně ke změkčení a dezinfekci vody. Jedná se o typ membránové filtrační metody využívající velikost pórů v nanoměřítku. Velikost pórů se pohybuje od 1-10nm. Tato velikost pórů je menší než velikost pórů při mikrofiltraci a ultrafiltraci. Ale velikost pórů je srovnatelně větší než velikost pórů při reverzní osmóze.
Obrázek 03: Nanofiltrace pro odsolování
Membrány, které můžeme použít pro přípravu membrán používaných v nanofiltraci, jsou tenké polymerní filmy. K přípravě tohoto druhu membránové fólie můžeme použít materiály jako polyethylentereftalát nebo kovy jako hliník. Můžeme také řídit rozměry pórů těchto membrán řízením pH, teploty a času potřebného k vytvoření pórů.
Existuje mnoho různých použití nanofiltračních technik, včetně jemné chemie a léčiv, chemie ropy a ropy, objemová chemie, lékařství, výroba přírodních esenciálních olejů a podobných produktů atd.
Jaký je rozdíl mezi mikrofiltrací, ultrafiltrací a nanofiltrací?
Klíčový rozdíl mezi mikrofiltrační ultrafiltrací a nanofiltrací je velikost pórů v jejich membránách. Mikrofiltrace používá membrány s póry v mikroměřítku, zatímco ultrafiltrace používá membrány s velikostí pórů v mikroměřítku, ale velikost pórů je navržena tak, že pór je asi desetina velikosti částic. Nanofiltrace na druhé straně používá membrány s póry v nanoměřítku.
Níže uvedená infografika uvádí rozdíly mezi mikrofiltrační ultrafiltrací a nanofiltrací v tabulkové formě pro srovnání vedle sebe.
Shrnutí – Mikrofiltrace vs ultrafiltrace vs nanofiltrace
Klíčový rozdíl mezi mikrofiltrační ultrafiltrací a nanofiltrací je velikost pórů v jejich membránách. Mikrofiltrace používá membrány s póry v mikroměřítku, zatímco ultrafiltrace používá membrány s velikostí pórů v mikroměřítku, ale velikost pórů je navržena tak, že pór je asi desetina velikosti částic. Nanofiltrace na druhé straně používá membrány s póry v nanoměřítku.
