Mulți oameni nu înțeleg pe deplin diferențele dintre diferitele tehnologii de filtrare cu membrană. În acest articol, vom oferi o explicație detaliată.
Pe langa indepartarea cationilor si anionilor (adica desalinizarea), osmoza inversa (RO) poate elimina si o gama larga de contaminanti, motiv pentru care este considerata un tip de filtrare. Intervalele de impurități îndepărtate prin RO, nanofiltrare (NF), ultrafiltrare (UF), microfiltrare (MF) și filtrare convențională (CF) sunt prezentate în Figura 1, în timp ce dimensiunile substanțelor comune pot fi găsite în Tabelul 2.
Osmoza inversă (RO), nanofiltrarea (NF), microfiltrarea (MF) și ultrafiltrarea (UF) sunt tipuri de filtrare cu flux-încrucișat. În timpul procesului, apa de alimentare este împărțită într-un flux de permeat (apă produs) și un flux de concentrat care conține substanțe dizolvate concentrate sau particule în suspensie, majoritatea substanțelor dizolvate și impurităților transportate în concentrat (a se vedea figura de mai jos).
În schimb, filtrarea convențională permite apei să curgă direct prin mediul de filtrare (cum ar fi paturile filtrante sau membranele), unde impuritățile sunt reținute pe sau în interiorul mediului (a se vedea figura de mai jos).
Pe baza informațiilor din figurile de mai sus, putem rezuma caracteristicile diferitelor tehnologii de filtrare cu membrană:
1.Microfiltrare (MF)
Îndepărtează particulele cu dimensiunea de aproximativ 0,1–1 μm. Folosit în principal pentru eliminarea bacteriilor, a solidelor în suspensie și a materiei coloidale. Solidele dizolvate și moleculele mari pot trece. Presiunea de funcționare este de obicei în jur de 0,07 MPa.
2.Ultrafiltrare (UF)
Îndepărtează particulele mai mari de aproximativ 0,002–0,1 μm. Folosit în principal pentru îndepărtarea coloizilor, proteinelor, solidelor în suspensie și microorganismelor. Capabil să respingă substanțe cu o greutate moleculară (MWCO) peste 1.000–100.000, permițând în același timp trecerea solidelor dizolvate și a moleculelor mici. Presiunea de funcționare variază în general între 0,1 și 0,7 MPa.
3. Nanofiltrare (NF)
Numit pentru capacitatea sa de a elimina particulele de aproximativ 1 nm (0,001 μm). În mod obișnuit, elimină substanțele organice cu greutăți moleculare peste 200–400, cu o rată de desalinizare de 20%–98%. Eliminarea ionilor monovalenți variază de la 20%–98%, în timp ce ionii divalenți pot fi îndepărtați la rate mai mari de 90%–98%. Potrivit pentru îndepărtarea coloranților, a carbonului organic total (TOC) și a durității. Presiunea de funcționare variază de obicei între 0,35 și 1,6 MPa.
4. Osmoza inversa (RO)
Îndepărtează particulele de până la 0,0001 μm și substanțele organice cu greutăți moleculare mai mari de 150-200. Ratele de desalinizare pot depăși 95%, ceea ce o face o metodă principală de pretratare pentru apa cu-salinitate ridicată și una dintre cele mai avansate tehnologii de tratare a apei din prezent. Aplicațiile sale sunt din ce în ce mai largi. Presiunea de funcționare variază în general între 1,4 și 6,0 MPa.
Membranele cu osmoză inversă (RO) oferă nu numai rate ridicate de desalinizare, dar funcționează și ca filtre de mare precizie. Dimensiunea efectivă a porilor lor poate fi mai mică de 0,001 μm (diametrul părului uman este de peste 30 μm), permițând sistemelor RO să elimine solidele fine în suspensie, bacteriile, endotoxinele și alți contaminanți. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că porii în sens fizic nu există de fapt în membranele RO; astfel de pori nu au fost niciodată observați, chiar și la microscoape cu mărire mare-. Acest lucru face ca filtrarea RO să fie fundamental diferită de procesele cu pori de membrană adevărați, cum ar fi ultrafiltrarea.
Figura ilustrează modul în care apa trece printr-o membrană RO. Acesta arată că în timpul filtrării, apa curge prin aproape întreaga suprafață a membranei, iar viteza fluxului principal de lângă suprafața membranei este în esență aceeași cu fluxul real de permeat prin membrană.
Când apa trece prin porii unei membrane de ultrafiltrare (UF), suprafața totală a secțiunii transversale-a porilor este mult mai mică decât suprafața totală a membranei. Ca rezultat, apa din apropierea suprafeței membranei UF este forțată prin pori sub presiune, ceea ce face ca viteza de curgere prin fiecare por să fie semnificativ mai mare decât viteza fluxului principal de lângă suprafața membranei.
Atât pentru procesele RO cât și UF, pe măsură ce apa pătrunde prin suprafața membranei, particulele în suspensie și alte impurități din apa de alimentare sunt reținute pe suprafața membranei. Fluxul continuu de permeat exercită o forță asupra acestor contaminanți, împiedicându-i să re-intra în fluxul principal care se mișcă paralel cu suprafața membranei. Pentru ca contaminanții să revină la fluxul principal, forța de forfecare a curgerii paralele de-a lungul suprafeței membranei trebuie să depășească forța de forfecare a apei care pătrunde. Acest lucru explică de ce menținerea unui anumit debit al apei de alimentare este critică pentru sistemele RO. Cu toate acestea, în membranele UF, viteza locală prin pori este foarte mare, iar forfecarea curgerii paralele lângă suprafața membranei este insuficientă pentru a preveni rămânerea contaminanților reținuți pe membrană.
