Ključna razlika između mikrofiltracije, ultrafiltracije i nanofiltracije je veličina pora u njihovim membranama. Mikrofiltracija koristi membrane s mikroveličinom pora, dok ultrafiltracija koristi membrane s mikroveličinom pora, ali je veličina pora dizajnirana na takav način da je pora oko jedne desetine veličine čestice. Nanofiltracija, s druge strane, koristi membrane s porama u nanosmjeru.
Sva mikrofiltracija, ultrafiltracija i nanofiltracija vrste su analitičkih tehnika membranske filtracije koje su korisne u procesima odvajanja. Ove su metode uglavnom korisne kao koraci pročišćavanja u procesu.
Što je mikrofiltracija?
Mikrofiltracija je analitička tehnika korisna za filtraciju. Kontaminirana tekućina može se propustiti kroz membranu koja ima pore na mikroskalama kako bi se odvojili mikroorganizmi i suspendirane čestice iz te tekućine. Ova se analitička tehnika obično koristi u kombinaciji s raznim drugim postupcima odvajanja, uključujući ultrafiltraciju i reverznu osmozu. To osigurava tok proizvoda koji ne sadrži nikakve neželjene kontaminante.
Slika 01: Sustav mikrofiltracije
Obično mikrofiltracija služi kao metoda predtretmana koja je važna u tehnikama odvajanja kao što je ultrafiltracija. Štoviše, možemo ga koristiti kao korak naknadne obrade za procese filtracije granuliranih medija. Tipično, veličina pora za mikrofiltraciju kreće se od 0,1 do 10 mikrometara. Membrane koje se koriste za ovu filtraciju posebno su dizajnirane za sprječavanje prolaska sedimenata, algi, protozoa i velikih bakterija. Nadalje, ovi filtri dopuštaju prolazak ionskih materijala kao što su molekule vode, monovalentne vrste kao što su natrijevi i kloridni ioni, prirodne organske tvari otopljene u tekućini, mali koloidi i virusi.
Kod ove metode procesa mikrofiltracije, trebamo propustiti tekućinu kroz membranu velikom brzinom (oko 1-3m/s). Ovdje možemo koristiti niski do umjereni tlak koji je paralelan ili tangencijalan s polupropusnom membranom. Membrana je tipično u obliku lista ili u obliku ploče. Možemo upotrijebiti pumpu kako bismo tekućini omogućili prolaz kroz membranski filtar. Ova pumpa može biti ili tlačna ili vakuumska.
Postoji nekoliko primjena mikrofiltracije, uključujući obradu vode za uklanjanje patogena kao što su protozoe, uklanjanje zamućenja itd. sterilizaciju, rafiniranje nafte, preradu mliječnih proizvoda, bistrenje i pročišćavanje stanične juhe, bistrenje dekstroze itd.
Što je ultrafiltracija?
Ultrafiltracija je analitička tehnika u kojoj se sila kao što je tlak ili koncentracijski gradijent koristi za odvajanje kroz polupropusnu membranu. U ovoj metodi, suspendirane krute tvari velike molekularne težine ne mogu proći kroz membranu, dok voda i otopljene tvari niske molekularne mase mogu proći kroz nju. Ostatak koji ne može proći kroz membranu poznat je kao retentat, dok je dio koji može proći kroz filtar poznat kao permeat ili filtrat. Ova je metoda korisna u koracima pročišćavanja i koncentracije.
Slika 02: Tehnika unakrsnog protoka
U osnovi, ultrafiltracija je slična mikrofiltraciji jer obje ove tehnike izvode odvajanje prema metodi isključenja veličine ili hvatanja čestica. Međutim, bitno se razlikuje od membranskog odvajanja plinova jer potonje uključuje odvajanje korištenjem tehnika apsorpcije i difuzije.
Općenito, veličina pora membrane koja se koristi u ultrafiltraciji mora biti jedna desetina veličine čestica koje se odvajaju. Stoga ograničava ulazak velikih čestica kroz membranu. Međutim, također ograničava ulazak malih čestica kroz pore i njihovu adsorpciju na površinu pora. Oni mogu blokirati ulaz, pa su nam potrebne jednostavne prilagodbe brzine poprečnog protoka kako bismo izbacili čestice.
Što je nanofiltracija?
Nanofiltracija je analitička tehnika koja koristi membransku filtraciju uglavnom za omekšavanje i dezinfekciju vode. To je vrsta metode membranske filtracije koja koristi veličinu pora u nanoskali. Veličina pora kreće se od 1-10 nm. Ova veličina pora je manja od veličine pora u mikrofiltraciji i ultrafiltraciji. Ali veličina pora je relativno veća od veličine pora u reverznoj osmozi.
Slika 03: Nanofiltracija za desalinizaciju
Tipično, membrane koje možemo koristiti za pripremu membrana koje se koriste u nanofiltraciji su polimerni tanki filmovi. Za pripremu ove vrste membranskog filma možemo koristiti materijale kao što je polietilen tereftalat ili metale kao što je aluminij. Također možemo kontrolirati dimenzije pora ovih membrana kontroliranjem pH, temperature i vremena potrebnog za razvoj pora.
Postoji mnogo različitih upotreba tehnika nanofiltracije, uključujući finu kemiju i farmaciju, kemiju nafte i nafte, kemiju u rasutom stanju, medicinu, proizvodnju prirodnih eteričnih ulja i sličnih proizvoda, itd.
Koja je razlika između mikrofiltracije, ultrafiltracije i nanofiltracije?
Ključna razlika između mikrofiltracije, ultrafiltracije i nanofiltracije je veličina pora u njihovim membranama. Mikrofiltracija koristi membrane s porama mikrorazmjera, dok ultrafiltracija koristi membrane s porama mikrorazmjera, ali je veličina pora dizajnirana na takav način da je pora oko jedne desetine veličine čestice. Nanofiltracija, s druge strane, koristi membrane s porama u nanosmjeru.
Infografika u nastavku navodi razlike između mikrofiltracije, ultrafiltracije i nanofiltracije u tabličnom obliku za usporedbu.
Sažetak – mikrofiltracija vs ultrafiltracija vs nanofiltracija
Ključna razlika između mikrofiltracije, ultrafiltracije i nanofiltracije je veličina pora u njihovim membranama. Mikrofiltracija koristi membrane s porama mikrorazmjera, dok ultrafiltracija koristi membrane s porama mikrorazmjera, ali je veličina pora dizajnirana na takav način da je pora oko jedne desetine veličine čestice. Nanofiltracija, s druge strane, koristi membrane s porama u nanosmjeru.
