Mikrofiltrering (MF)
Mikrofiltrering kan fange opp partikler mellom {{0}}.1 og 1 mikron. Mikrofiltreringsmembranen lar stort molekylært organisk materiale og løselige faste stoffer (uorganiske salter) passere gjennom, men kan blokkere penetrasjon av suspendert materiale, bakterier, enkelte virus og storskala kolloider. Driftstrykkforskjellen (effektiv drivkraft) på begge sider av mikrofiltreringsmembranen er generelt 0,7 bar.
Ultrafiltrering (UF)
Ultrafiltrering kan fange opp partikler og urenheter mellom {{0}}.002 og 0,1 mikron. Ultrafiltreringsmembranen lar små molekyler og løselige faste stoffer (uorganiske salter) passere gjennom, men vil effektivt blokkere kolloider, proteiner, mikroorganismer og makromolekylært organisk materiale. Avskjæringsmolekylvekten som brukes til å karakterisere ultrafiltreringsmembranen er vanligvis mellom 1,000 og 100,000. Driftstrykket på begge sider av ultrafiltreringsmembranen er vanligvis 0,2 til 7 bar.
Nanofiltrering (NF)
Nanofiltrering er en spesiell type separasjonsmembran. Den er navngitt fordi den kan holde på stoffer på omtrent 1 nanometer (0.001 mikron). Driftsområdet for nanofiltrering er mellom ultrafiltrering og omvendt osmose. Den beholder organisk materiale med en molekylvekt på ca. 200~400, og dens evne til å beholde løselige salter er mellom 20~98%. Fjerningshastigheten for monovalent anionsaltløsning er lavere enn for høyvalent anionsaltløsning. For eksempel er fjerningshastigheten for natriumklorid og kalsiumklorid 20~80%, mens fjerningshastigheten for magnesiumsulfat og natriumsulfat er 90~98%. Nanofiltreringsmembraner brukes vanligvis til å fjerne organisk materiale og farge fra overflatevann, fjerne hardhet og radioaktivt radium fra brønnvann, delvis fjerne løselige salter, konsentrere mat og skille nyttige stoffer i medisiner. Driftstrykket til nanofiltreringsmembraner er vanligvis 3,5 ~ 16 bar.
Omvendt osmose (RO)
Omvendt osmose er den mest sofistikerte membranvæskeseparasjonsteknologien. Det kan blokkere nesten alle løselige salter og organisk materiale med en molekylvekt større enn 100, men lar vannmolekyler passere gjennom. Avsaltningshastigheten til celluloseacetat omvendt osmosemembran er generelt større enn 95 %, og avsaltningshastigheten for omvendt osmose komposittmembran er generelt større enn 98 %. De er mye brukt i avsalting av sjøvann og brakkvann, kjelefødevann, industrielt rent vann og ultrarent vanntilberedning av elektronisk kvalitet, produksjon av rent drikkevann, behandling av avløpsvann og spesielle separasjonsprosesser. Bruk av omvendt osmose før ionebytte kan i stor grad redusere driftskostnader og utslipp av avløpsvann. Driftstrykket til omvendt osmosemembranen er generelt større enn 5 bar når innløpsvannet er brakkvann, og er generelt mindre enn 84 bar når innløpsvannet er sjøvann.
Introduksjon til ultrafiltreringsteknologi
Ultrafiltrering er en membranseparasjonsteknologi drevet av trykk. Filtreringen drives av trykkforskjellen på begge sider av membranen og er en løsningsseparasjonsprosess basert på prinsippet om mekanisk siling. I separasjonsspekteret fra omvendt osmose til mikrofiltrering er ultrafiltrering mellom nanofiltrering (NF) og mikrofiltrering (MF). Sileåpningen er vanligvis mellom 2~100nm, og driftstrykket er vanligvis 0,01~0,3 MPa. I 1896 laget Martin den første kunstige ultrafiltreringsmembranen. På 1960-tallet ble konseptet med molekylvekt foreslått, noe som markerte begynnelsen på moderne ultrafiltrering. 1970- og 1980-tallet var en periode med rask utvikling, og den begynte å modnes etter 1990-tallet.
Ultrafiltrering bruker en asymmetrisk porøs semipermeabel membran, nemlig en ultrafiltreringsmembran, som et filtreringsmedium for å fange opp ulike makromolekylære oppløste stoffer, partikler og kolloidale suspensjoner i løsningen for å oppnå hensikten med separasjon og rensing. Ultrafiltrering kan effektivt fjerne partikler, kolloider, bakterier, varmekilder og organisk materiale i vann. Den er egnet for ulike produksjonsprosesser for separasjon, konsentrasjon og rensing. Det er mye brukt i separasjon, raffinering og konsentrasjon av flytende materialer i høyteknologisk bioingeniør, farmasøytisk teknikk, finkjemikalier og andre industrier. På grunn av sin enkle bruksprosess, ingen oppvarming og høy effektivitet, er den sikrere og mer effektiv enn tradisjonell vakuumkonsentrasjon, dialyse, frysetørking, sentrifugalseparasjon og andre metoder.
I løpet av de siste 30 årene har utviklingen av ultrafiltreringsteknologi vært ekstremt rask. Den har ikke bare en unik rolle i separasjonen av spesialløsninger, men har også blitt brukt mer og mer i industriell vannforsyning. For eksempel, ved forberedelse av avsalting av sjøvann, gjenvunnet vann, rent vann og høyrent vann, kan ultrafiltrering brukes som forbehandlingsutstyr for å sikre langsiktig sikker og stabil drift av etterfølgende utstyr som omvendt osmose.
Sammenlignet med tradisjonelle filtrerings- og mikrofiltreringsteknologier er fordelene med ultrafiltrering åpenbare. Dens screeningporestørrelse er liten, og den kan nesten fange opp alle bakterier, varmekilder, virus, kolloidale partikler, proteiner og makromolekylært organisk materiale i løsningen; Hele prosessen utføres i en dynamisk tilstand, og det dannes ingen filterkake, slik at stoffene som ikke kan passere gjennom membranoverflaten er bare begrenset akkumulering, og filtreringshastigheten kan nå en viss likevektsverdi under en stabil tilstand uten kontinuerlig demping. Separasjonen av makromolekylære oppløste stoffer med ultrafiltreringsmembraner avhenger hovedsakelig av porestørrelsen til membranen, det vil si adsorpsjon, avvisning, blokkering og screening av membranen på makromolekylære oppløste stoffer. Hvorvidt effektiv separasjon avhenger ikke bare av membranens porestørrelse og størrelsen, formen og stivheten og fleksibiliteten til de oppløste partikler, men også av de kjemiske egenskapene til løsningen (pH-verdi, elektriske egenskaper), sammensetning (om andre partikler finnes), og strukturen, elektriske egenskaper og kjemiske egenskaper (hydrofobicitet, hydrofilisitet, etc.) til overflaten av det tette laget av membranen.