Microfiltratie (MF)
Microfiltratie kan deeltjes tussen {{0}}.1 en 1 micron onderscheppen. Het microfiltratiemembraan laat grote moleculaire organische materie en oplosbare vaste stoffen (anorganische zouten) door, maar kan de penetratie van zwevende materie, bacteriën, sommige virussen en grootschalige colloïden blokkeren. Het werkdrukverschil (effectieve drijvende kracht) aan beide zijden van het microfiltratiemembraan is over het algemeen 0,7 bar.
Ultrafiltratie (UF)
Ultrafiltratie kan deeltjes en onzuiverheden tussen {{0}}.002 en 0,1 micron onderscheppen. Het ultrafiltratiemembraan laat kleine moleculen en oplosbare vaste stoffen (anorganische zouten) door, maar blokkeert effectief colloïden, eiwitten, micro-organismen en macromoleculaire organische materie. Het cut-off molecuulgewicht dat wordt gebruikt om het ultrafiltratiemembraan te karakteriseren, ligt over het algemeen tussen 1,000 en 100,000. De werkdruk aan beide zijden van het ultrafiltratiemembraan is over het algemeen 0,2 tot 7 bar.
Nanofiltratie (NF)
Nanofiltratie is een speciaal type scheidingsmembraan. Het is zo genoemd omdat het stoffen van ongeveer 1 nanometer (0.001 micron) kan vasthouden. Het werkingsbereik van nanofiltratie ligt tussen ultrafiltratie en omgekeerde osmose. Het houdt organisch materiaal vast met een moleculair gewicht van ongeveer 200~400, en het vermogen om oplosbare zouten vast te houden ligt tussen 20~98%. De verwijderingssnelheid van monovalente anionenzoutoplossing is lager dan die van hoogvalente anionenzoutoplossing. De verwijderingssnelheid van natriumchloride en calciumchloride is bijvoorbeeld 20~80%, terwijl de verwijderingssnelheid van magnesiumsulfaat en natriumsulfaat 90~98% is. Nanofiltratiemembranen worden over het algemeen gebruikt om organisch materiaal en kleur uit oppervlaktewater te verwijderen, hardheid en radioactief radium uit bronwater te verwijderen, oplosbare zouten gedeeltelijk te verwijderen, voedsel te concentreren en nuttige stoffen in medicijnen te scheiden. De werkdruk van nanofiltratiemembranen is over het algemeen 3,5~16 bar.
Omgekeerde osmose (RO)
Omgekeerde osmose is de meest geavanceerde technologie voor het scheiden van vloeistoffen met membranen. Het kan bijna alle oplosbare zouten en organische stoffen met een moleculair gewicht groter dan 100 blokkeren, maar laat watermoleculen door. De ontziltingsgraad van het omgekeerde osmosemembraan van celluloseacetaat is over het algemeen groter dan 95% en de ontziltingsgraad van het omgekeerde osmosecomposietmembraan is over het algemeen groter dan 98%. Ze worden veel gebruikt bij het ontzilten van zeewater en brak water, ketelvoedingswater, de bereiding van industrieel zuiver water en ultrazuiver water van elektronische kwaliteit, de productie van zuiver drinkwater, afvalwaterbehandeling en speciale scheidingsprocessen. Het gebruik van omgekeerde osmose vóór ionenuitwisseling kan de bedrijfskosten en de lozing van afvalwater aanzienlijk verlagen. De bedrijfsdruk van het omgekeerde osmosemembraan is over het algemeen groter dan 5 bar wanneer het inlaatwater brak water is, en is over het algemeen lager dan 84 bar wanneer het inlaatwater zeewater is.
Inleiding tot ultrafiltratietechnologie
Ultrafiltratie is een membraanscheidingstechnologie die wordt aangestuurd door druk. De filtratie wordt aangestuurd door het drukverschil aan beide zijden van het membraan en is een oplossingsscheidingsproces dat is gebaseerd op het principe van mechanische screening. In het spectrum van scheidingsbereik van omgekeerde osmose tot microfiltratie, bevindt ultrafiltratie zich tussen nanofiltratie (NF) en microfiltratie (MF). De zeefopening ligt over het algemeen tussen 2~100nm en de werkdruk is meestal 0,01~0,3 MPa. In 1896 maakte Martin het eerste kunstmatige ultrafiltratiemembraan. In de jaren 1960 werd het concept van moleculair gewicht voorgesteld, wat het begin markeerde van moderne ultrafiltratie. De jaren 1970 en 1980 waren een periode van snelle ontwikkeling en het begon te rijpen na de jaren 1990.
Ultrafiltratie gebruikt een asymmetrisch poreus semipermeabel membraan, namelijk een ultrafiltratiemembraan, als filtratiemedium om verschillende macromoleculaire opgeloste stoffen, deeltjes en colloïdale suspensies in de oplossing op te vangen om het doel van scheiding en zuivering te bereiken. Ultrafiltratie kan effectief deeltjes, colloïden, bacteriën, warmtebronnen en organisch materiaal in water verwijderen. Het is geschikt voor verschillende productieprocessen met het doel van scheiding, concentratie en zuivering. Het wordt veel gebruikt bij de scheiding, verfijning en concentratie van vloeibare materialen in hightech bio-engineering, farmaceutische engineering, fijne chemicaliën en andere industrieën. Vanwege het eenvoudige gebruiksproces, geen verwarming en hoge efficiëntie is het veiliger en efficiënter dan traditionele vacuümconcentratie, dialyse, vriesdrogen, centrifugale scheiding en andere methoden.
In de afgelopen 30 jaar is de ontwikkeling van ultrafiltratietechnologie extreem snel gegaan. Het heeft niet alleen een unieke rol bij het scheiden van speciale oplossingen, maar wordt ook steeds meer gebruikt in de industriële watervoorziening. Bijvoorbeeld, bij de bereiding van ontzilting van zeewater, teruggewonnen water, zuiver water en water met een hoge zuiverheid, kan ultrafiltratie worden gebruikt als voorbehandelingsapparatuur om de veilige en stabiele werking op lange termijn van daaropvolgende apparatuur zoals omgekeerde osmose te garanderen.
Vergeleken met traditionele filtratie- en microfiltratietechnologieën zijn de voordelen van ultrafiltratie duidelijk. De screeningporiegrootte is klein en het kan bijna alle bacteriën, warmtebronnen, virussen, colloïdale deeltjes, eiwitten en macromoleculaire organische stoffen in de oplossing onderscheppen; het hele proces wordt uitgevoerd in een dynamische toestand en er wordt geen filterkoek gevormd, zodat de stoffen die niet door het membraanoppervlak kunnen passeren slechts een beperkte accumulatie vormen en de filtratiesnelheid een bepaalde evenwichtswaarde kan bereiken onder een stabiele toestand zonder continue verzwakking. De scheiding van macromoleculaire opgeloste stoffen door ultrafiltratiemembranen hangt voornamelijk af van de poriegrootte van het membraan, dat wil zeggen de adsorptie-, afstotings-, blokkerings- en screeningseffecten van het membraan op macromoleculaire opgeloste stoffen. Of er sprake is van een effectieve scheiding hangt niet alleen af van de grootte van de poriën in het membraan en van de grootte, vorm, stijfheid en flexibiliteit van de opgeloste deeltjes, maar ook van de chemische eigenschappen van de oplossing (pH-waarde, elektrische eigenschappen), de samenstelling (of er andere deeltjes bestaan) en de structuur, elektrische eigenschappen en chemische eigenschappen (hydrofobiciteit, hydrofiliteit, enz.) van het oppervlak van de dichte laag van het membraan.