Mikrofiltrasyon (MF)
Mikrofiltrasyon, {{0}}.1 ile 1 mikron arasındaki parçacıkları yakalayabilir. Mikrofiltrasyon membranı, büyük moleküler organik maddelerin ve çözünebilir katıların (inorganik tuzlar) geçmesine izin verir, ancak askıda kalmış maddelerin, bakterilerin, bazı virüslerin ve büyük ölçekli kolloidlerin nüfuz etmesini engelleyebilir. Mikrofiltrasyon membranının her iki tarafındaki çalışma basınç farkı (etkili itici güç) genellikle 0,7 bardır.
Ultrafiltrasyon (UF)
Ultrafiltrasyon, {{0}}.002 ile 0,1 mikron arasındaki parçacıkları ve safsızlıkları yakalayabilir. Ultrafiltrasyon membranı, küçük moleküllerin ve çözünebilir katıların (inorganik tuzlar) geçmesine izin verir, ancak kolloidleri, proteinleri, mikroorganizmaları ve makromoleküler organik maddeleri etkili bir şekilde engeller. Ultrafiltrasyon membranını karakterize etmek için kullanılan kesme moleküler ağırlığı genellikle 1,000 ile 100,000 arasındadır. Ultrafiltrasyon membranının her iki tarafındaki çalışma basıncı genellikle 0,2 ila 7 bardır.
Nanofiltrasyon (NF)
Nanofiltrasyon, özel bir ayırma membranı türüdür. Yaklaşık 1 nanometre (0.001 mikron) büyüklüğündeki maddeleri tutabildiği için bu adı almıştır. Nanofiltrasyonun çalışma aralığı ultrafiltrasyon ile ters ozmoz arasındadır. Yaklaşık 200~400 moleküler ağırlığa sahip organik maddeleri tutar ve çözünür tuzları tutma kabiliyeti %20~98 arasındadır. Tek değerlikli anyon tuzu çözeltisinin giderim oranı, yüksek değerlikli anyon tuzu çözeltisinden daha düşüktür. Örneğin, sodyum klorür ve kalsiyum klorürün giderim oranı %20~80 iken, magnezyum sülfat ve sodyum sülfatın giderim oranı %90~98'dir. Nanofiltrasyon membranları genellikle yüzey suyundan organik madde ve rengi gidermek, kuyu suyundan sertliği ve radyoaktif radyumu gidermek, çözünür tuzları kısmen gidermek, gıdayı konsantre etmek ve ilaçlardaki yararlı maddeleri ayırmak için kullanılır. Nanofiltrasyon membranlarının çalışma basıncı genellikle 3,5~16bar'dır.
Ters Ozmoz (RO)
Ters ozmoz, en gelişmiş membran sıvı ayırma teknolojisidir. Moleküler ağırlığı 100'den büyük olan hemen hemen tüm çözünür tuzları ve organik maddeleri engelleyebilir, ancak su moleküllerinin geçmesine izin verir. Selüloz asetat ters ozmoz membranının tuzdan arındırma oranı genellikle %95'ten büyüktür ve ters ozmoz kompozit membranının tuzdan arındırma oranı genellikle %98'den büyüktür. Deniz suyu ve acı su tuzdan arındırma, kazan besleme suyu, endüstriyel saf su ve elektronik sınıfı ultra saf su hazırlama, içme suyu saf suyu üretimi, atık su arıtımı ve özel ayırma işlemlerinde yaygın olarak kullanılırlar. İyon değişiminden önce ters ozmoz kullanılması, işletme maliyetlerini ve atık su deşarjını büyük ölçüde azaltabilir. Giriş suyu acı su olduğunda ters ozmoz membranının çalışma basıncı genellikle 5 bar'dan büyüktür ve giriş suyu deniz suyu olduğunda genellikle 84 bar'dan düşüktür.
Ultrafiltrasyon Teknolojisine Giriş
Ultrafiltrasyon, basınçla çalışan bir membran ayırma teknolojisidir. Filtrasyon, membranın her iki tarafındaki basınç farkıyla çalışır ve mekanik eleme prensibine dayanan bir çözelti ayırma işlemidir. Ters ozmozdan mikrofiltrasyona kadar olan ayırma spektrumunda, ultrafiltrasyon nanofiltrasyon (NF) ile mikrofiltrasyon (MF) arasındadır. Eleme açıklığı genellikle 2~100nm arasındadır ve çalışma basıncı genellikle 0,01~0,3 MPa'dır. 1896'da Martin ilk yapay ultrafiltrasyon membranını yaptı. 1960'larda, modern ultrafiltrasyonun başlangıcını işaret eden moleküler ağırlık kavramı önerildi. 1970'ler ve 1980'ler hızlı bir gelişme dönemiydi ve 1990'lardan sonra olgunlaşmaya başladı.
Ultrafiltrasyon, ayırma ve saflaştırma amacına ulaşmak için çözeltideki çeşitli makromoleküler çözünenleri, parçacıkları ve kolloidal süspansiyonları tutmak için bir filtrasyon ortamı olarak asimetrik gözenekli yarı geçirgen bir membran, yani bir ultrafiltrasyon membranı kullanır. Ultrafiltrasyon, sudaki parçacıkları, kolloidleri, bakterileri, ısı kaynaklarını ve organik maddeleri etkili bir şekilde giderebilir. Ayırma, konsantrasyon ve saflaştırma amacıyla çeşitli üretim süreçleri için uygundur. Yüksek teknoloji biyomühendisliği, ilaç mühendisliği, ince kimyasallar ve diğer endüstrilerde sıvı malzemelerin ayrılması, rafine edilmesi ve konsantre edilmesinde yaygın olarak kullanılır. Basit kullanım süreci, ısıtma olmaması ve yüksek verimliliği nedeniyle geleneksel vakum konsantrasyonu, diyaliz, dondurarak kurutma, santrifüjlü ayırma ve diğer yöntemlerden daha güvenli ve daha verimlidir.
Son 30 yılda, ultrafiltrasyon teknolojisinin gelişimi son derece hızlı olmuştur. Sadece özel çözeltilerin ayrılmasında benzersiz bir rol oynamakla kalmayıp, aynı zamanda endüstriyel su temininde de giderek daha fazla kullanılmaktadır. Örneğin, deniz suyu tuzdan arındırma, geri kazanılmış su, saf su ve yüksek saflıkta su hazırlanmasında, ultrafiltrasyon ters ozmoz gibi sonraki ekipmanların uzun vadeli güvenli ve istikrarlı çalışmasını sağlamak için bir ön arıtma ekipmanı olarak kullanılabilir.
Geleneksel filtrasyon ve mikrofiltrasyon teknolojileriyle karşılaştırıldığında, ultrafiltrasyonun avantajları açıktır. Tarama gözenek boyutu küçüktür ve çözeltideki hemen hemen tüm bakterileri, ısı kaynaklarını, virüsleri, kolloidal parçacıkları, proteinleri ve makromoleküler organik maddeleri kesebilir; tüm süreç dinamik bir durumda gerçekleştirilir ve filtre keki oluşmaz, böylece membran yüzeyinden geçemeyen maddeler yalnızca sınırlı birikme olur ve filtrasyon hızı, sürekli zayıflama olmadan kararlı bir durumda belirli bir denge değerine ulaşabilir. Ultrafiltrasyon membranları tarafından makromoleküler çözünen maddelerin ayrılması esas olarak membranın gözenek boyutuna, yani membranın makromoleküler çözünen maddeler üzerindeki adsorpsiyon, reddetme, bloke etme ve tarama etkilerine bağlıdır. Etkili bir ayırmanın olup olmadığı sadece membran gözenek büyüklüğüne ve çözünen parçacıkların büyüklüğüne, şekline, sertliğine ve esnekliğine değil, aynı zamanda çözeltinin kimyasal özelliklerine (pH değeri, elektriksel özellikler), bileşimine (başka parçacıkların olup olmadığı) ve membranın yoğun tabakasının yüzeyinin yapısına, elektriksel özelliklerine ve kimyasal özelliklerine (hidrofobisite, hidrofiliklik vb.) de bağlıdır.