Microfiltração (MF)
A microfiltração pode interceptar partículas entre {{0}}.1 e 1 mícron. A membrana de microfiltração permite a passagem de matéria orgânica molecular grande e sólidos solúveis (sais inorgânicos), mas pode bloquear a penetração de matéria suspensa, bactérias, alguns vírus e coloides em larga escala. A diferença de pressão operacional (força motriz efetiva) em ambos os lados da membrana de microfiltração é geralmente de 0,7 bar.
Ultrafiltração (UF)
A ultrafiltração pode interceptar partículas e impurezas entre {{0}}.002 e 0,1 mícrons. A membrana de ultrafiltração permite que pequenas moléculas e sólidos solúveis (sais inorgânicos) passem, mas bloqueará efetivamente colóides, proteínas, microrganismos e matéria orgânica macromolecular. O peso molecular de corte usado para caracterizar a membrana de ultrafiltração é geralmente entre 1,000 e 100,000. A pressão operacional em ambos os lados da membrana de ultrafiltração é geralmente de 0,2 a 7 bar.
Nanofiltração (NF)
A nanofiltração é um tipo especial de membrana de separação. É chamada assim porque pode reter substâncias de cerca de 1 nanômetro (0.001 mícron). A faixa operacional da nanofiltração está entre a ultrafiltração e a osmose reversa. Ela retém matéria orgânica com um peso molecular de cerca de 200~400, e sua capacidade de reter sais solúveis está entre 20~98%. A taxa de remoção da solução de sal aniônico monovalente é menor do que a da solução de sal aniônico de alta valência. Por exemplo, a taxa de remoção de cloreto de sódio e cloreto de cálcio é de 20~80%, enquanto a taxa de remoção de sulfato de magnésio e sulfato de sódio é de 90~98%. As membranas de nanofiltração são geralmente usadas para remover matéria orgânica e cor da água da superfície, remover dureza e rádio radioativo da água de poço, remover parcialmente sais solúveis, concentrar alimentos e separar substâncias úteis em medicamentos. A pressão operacional das membranas de nanofiltração é geralmente de 3,5~16 bar.
Osmose Reversa (RO)
A osmose reversa é a mais sofisticada tecnologia de separação de líquidos por membrana. Ela pode bloquear quase todos os sais solúveis e matéria orgânica com peso molecular maior que 100, mas permite que moléculas de água passem. A taxa de dessalinização da membrana de osmose reversa de acetato de celulose é geralmente maior que 95%, e a taxa de dessalinização da membrana composta de osmose reversa é geralmente maior que 98%. Elas são amplamente utilizadas na dessalinização de água do mar e água salobra, água de alimentação de caldeira, preparação de água industrial pura e água ultrapura de grau eletrônico, produção de água potável pura, tratamento de águas residuais e processos especiais de separação. Usar a osmose reversa antes da troca iônica pode reduzir muito os custos operacionais e a descarga de águas residuais. A pressão operacional da membrana de osmose reversa é geralmente maior que 5 bar quando a água de entrada é água salobra e geralmente é menor que 84 bar quando a água de entrada é água do mar.
Introdução à Tecnologia de Ultrafiltração
Ultrafiltração é uma tecnologia de separação por membrana acionada por pressão. A filtragem é acionada pela diferença de pressão em ambos os lados da membrana e é um processo de separação de solução baseado no princípio de triagem mecânica. No espectro de separação, da osmose reversa à microfiltração, a ultrafiltração está entre a nanofiltração (NF) e a microfiltração (MF). A abertura da peneiração é geralmente entre 2~100nm, e a pressão operacional é geralmente de 0,01~0,3 MPa. Em 1896, Martin fez a primeira membrana de ultrafiltração artificial. Na década de 1960, o conceito de peso molecular foi proposto, o que marcou o início da ultrafiltração moderna. As décadas de 1970 e 1980 foram um período de rápido desenvolvimento, e começou a amadurecer após a década de 1990.
A ultrafiltração usa uma membrana semipermeável porosa assimétrica, ou seja, uma membrana de ultrafiltração, como um meio de filtragem para interceptar vários solutos macromoleculares, partículas e suspensões coloidais na solução para atingir o propósito de separação e purificação. A ultrafiltração pode efetivamente remover partículas, coloides, bactérias, fontes de calor e matéria orgânica na água. É adequada para vários processos de produção para fins de separação, concentração e purificação. É amplamente utilizada na separação, refino e concentração de materiais líquidos em bioengenharia de alta tecnologia, engenharia farmacêutica, produtos químicos finos e outras indústrias. Devido ao seu processo de uso simples, sem aquecimento e alta eficiência, é mais segura e eficiente do que a concentração a vácuo tradicional, diálise, liofilização, separação centrífuga e outros métodos.
Nos últimos 30 anos, o desenvolvimento da tecnologia de ultrafiltração tem sido extremamente rápido. Ela não só tem um papel único na separação de soluções especiais, mas também tem sido usada cada vez mais no fornecimento de água industrial. Por exemplo, na preparação de dessalinização de água do mar, água recuperada, água pura e água de alta pureza, a ultrafiltração pode ser usada como um equipamento de pré-tratamento para garantir a operação segura e estável de longo prazo de equipamentos subsequentes, como osmose reversa.
Comparado com as tecnologias tradicionais de filtragem e microfiltração, as vantagens da ultrafiltração são óbvias. O tamanho do poro de triagem é pequeno e pode interceptar quase todas as bactérias, fontes de calor, vírus, partículas coloidais, proteínas e matéria orgânica macromolecular na solução; todo o processo é realizado em um estado dinâmico e nenhum bolo de filtro é formado, de modo que as substâncias que não podem passar pela superfície da membrana são apenas acumuladas de forma limitada, e a taxa de filtragem pode atingir um certo valor de equilíbrio sob um estado estável sem atenuação contínua. A separação de solutos macromoleculares por membranas de ultrafiltração depende principalmente do tamanho do poro da membrana, ou seja, dos efeitos de adsorção, rejeição, bloqueio e triagem da membrana em solutos macromoleculares. A separação eficaz depende não apenas do tamanho dos poros da membrana e do tamanho, formato, rigidez e flexibilidade das partículas do soluto, mas também das propriedades químicas da solução (valor de pH, propriedades elétricas), composição (se existem outras partículas) e da estrutura, propriedades elétricas e propriedades químicas (hidrofobicidade, hidrofilicidade, etc.) da superfície da camada densa da membrana.
