Nøgleforskellen mellem mikrofiltreringsultrafiltrering og nanofiltrering er størrelsen af porer i deres membraner. Mikrofiltrering bruger membraner med porer i mikroskala, mens ultrafiltrering bruger membraner med mikroskala porestørrelse, men porestørrelsen er designet på en sådan måde, at en pore er omkring en tiendedel af partikelstørrelsen. Nanofiltrering bruger på den anden side membraner med porer i nanoskala.
Al mikrofiltrering, ultrafiltrering og nanofiltrering er typer af membranfiltreringsanalytiske teknikker, der er nyttige i separationsprocesser. Disse metoder er hovedsageligt nyttige som rensende trin i processen.
Hvad er mikrofiltrering?
Mikrofiltrering er en analytisk teknik, der er nyttig til filtrering. En forurenet væske kan føres gennem en membran med porer i mikroskala for at adskille mikroorganismerne og suspenderede partikler fra denne væske. Denne analytiske teknik bruges almindeligvis i forbindelse med forskellige andre separationsprocesser, herunder ultrafiltrering og omvendt osmose. Dette giver en produktstrøm, der ikke indeholder nogen uønskede forurenende stoffer.
Figur 01: Et mikrofiltreringssystem
Sædvanligvis fungerer mikrofiltrering som en forbehandlingsmetode, der er vigtig i separationsteknikker såsom ultrafiltrering. Desuden kan vi bruge det som et efterbehandlingstrin til granulære mediefiltreringsprocesser. Typisk varierer porestørrelsen til mikrofiltrering fra 0,1 til 10 mikrometer. Membranerne, der bruges til denne filtrering, er specielt designet til at forhindre passage af sedimenter, alger, protozoer og store bakterier. Desuden har disse filtre en tendens til at tillade passage af ioniske materialer såsom vandmolekyler, monovalente arter såsom natrium- og chloridioner, naturligt organisk materiale, der er opløst i væsken, små kolloider og vira.
I denne metode til mikrofiltreringsprocessen skal vi føre væsken gennem membranen med en høj hastighed (ca. 1-3m/s). Her kan vi bruge et lavt til moderat tryk, der er parallelt eller tangentielt med den semipermeable membran. Membranen er typisk i pladeform eller tabelform. Vi kan bruge en pumpe til at lade væsken passere gennem membranfilteret. Denne pumpe kan enten være trykdrevet eller vakuum.
Der er flere anvendelser af mikrofiltrering, herunder vandbehandling for at fjerne patogener såsom protozoer, fjerne uklarhed osv. sterilisering, petroleumsraffinering, mejeriforarbejdning, klaring og rensning af cellebouillon, klaring af dextrose osv.
Hvad er ultrafiltrering?
Ultrafiltrering er en analytisk teknik, hvor en kraft såsom tryk eller koncentrationsgradient bruges til adskillelse gennem en semipermeabel membran. I denne metode kan de suspenderede faste stoffer med en høj molekylvægt ikke passere gennem membranen, mens vand og lavmolekylære opløste stoffer kan passere igennem. Den rest, der ikke kan passere gennem membranen, er kendt som retentatet, hvorimod den del, der kan passere gennem filtret, er kendt som permeatet eller filtratet. Denne metode er nyttig i oprensnings- og koncentreringstrin.
Figur 02: En cross-flow-teknik
Grundlæggende ligner ultrafiltrering mikrofiltrering, fordi begge disse teknikker udfører separation i henhold til størrelsesudelukkelses- eller partikelfangstmetoden. Det er dog fundament alt forskelligt fra membrangasseparation, fordi sidstnævnte involverer separation ved hjælp af absorptionsteknikker og diffusion.
Generelt skal porestørrelsen af den membran, der bruges i ultrafiltreringen, være en tiendedel af den partikelstørrelse, der skal adskilles. Derfor begrænser det indtrængen af store partikler gennem membranen. Det begrænser dog også indtrængen af små partikler gennem porer og adsorbering af dem til poreoverfladen. De kan blokere indgangen, så vi har brug for enkle justeringer af krydsstrømningshastigheden for at fjerne partiklerne.
Hvad er nanofiltrering?
Nanofiltrering er en analytisk teknik, der primært bruger membranfiltrering til at blødgøre og desinficere vand. Det er en type membranfiltreringsmetode, der bruger porestørrelse i nanoskala. Porestørrelsen varierer fra 1-10nm. Denne porestørrelse er mindre end porestørrelser ved mikrofiltrering og ultrafiltrering. Men porestørrelsen er forholdsvis større end porestørrelsen i omvendt osmose.
Figur 03: Nanofiltrering til afs altning
Typisk er de membraner, som vi kan bruge til fremstillingen af de membraner, der bruges til nanofiltrering, tynde polymerfilm. Vi kan bruge materialer som polyethylenterephthalat eller metaller som aluminium til at fremstille denne form for membranfilm. Vi kan også kontrollere poredimensionerne af disse membraner ved at kontrollere pH, temperatur og tid, der er nødvendig for poreudvikling.
Der er mange forskellige anvendelser af nanofiltreringsteknikker, herunder finkemi og farmaceutiske produkter, olie- og petroleumskemi, bulkemi, medicin, produktion af naturlige æteriske olier og lignende produkter osv.
Hvad er forskellen mellem mikrofiltrering, ultrafiltrering og nanofiltrering?
Nøgleforskellen mellem mikrofiltreringsultrafiltrering og nanofiltrering er størrelsen af porer i deres membraner. Mikrofiltrering bruger membraner med mikroskalastørrelse porer, mens ultrafiltrering bruger membraner med mikroskala porestørrelse, men porestørrelsen er designet på en sådan måde, at en pore er omkring en tiendedel af partikelstørrelsen. Nanofiltrering bruger på den anden side membraner med porer i nanoskala.
Nedenstående infografik viser forskellene mellem mikrofiltreringsultrafiltrering og nanofiltrering i tabelform til sammenligning side om side.
Opsummering – Mikrofiltrering vs ultrafiltrering vs nanofiltrering
Nøgleforskellen mellem mikrofiltreringsultrafiltrering og nanofiltrering er størrelsen af porer i deres membraner. Mikrofiltrering bruger membraner med mikroskalastørrelse porer, mens ultrafiltrering bruger membraner med mikroskala porestørrelse, men porestørrelsen er designet på en sådan måde, at en pore er omkring en tiendedel af partikelstørrelsen. Nanofiltrering bruger på den anden side membraner med porer i nanoskala.
