Filtracja membranowa jako proces pozwalający na oczyszczanie wody jest relatywnie nowym zagadnieniem. Niemniej jednak zdobywa sobie coraz większą popularność. Procesy, które dzisiaj omówimy, pozwalają na uzyskanie ściśle określonych parametrów wody jeśli chodzi o jej czystość. Omówimy szczegółowo na czym polega filtracja membranowa i jakie jej rodzaje są powszechnie stosowane.

Na czym polega filtracja membranowa?

Filtracja membranowa jest to proces, który polega na oddzieleniu cząstek podczas przepływu wody przez specjalną membranę. Wspomniana membrana stanowi selektywną barierę znajdującą się na drodze transportu substancji. Bariera ta pozwala na wydzielenie określonego zanieczyszczenia bez jednoczesnego eliminowania go z systemu. Motorem napędowym całego procesu jest różnica ciśnienia, które panuje po obu stronach membrany. Pozwala to na separację najdrobniejszych zanieczyszczeń. W trakcie całego procesu woda zasilająca system jest rozdzielana na dwa strumienie:

  • Koncentrat – jest zatężoną częścią zawierającą dużą ilość zanieczyszczeń
  • Permeat – jest oczyszczonym roztworem

Jakie techniki membranowe są stosowane najczęściej?

W chwili obecnej na skalę przemysłową stosowane są techniki membranowe takie jak:

  • Mikrofiltracja
  • Ultrafiltracja
  • Nanofiltracja
  • Odwrócona osmoza

Mikrofiltracja opiera się na działaniu mechanizmu sitowego. W wyniku jego działania przez membranę nie przenikają cząsteczki, których rozmiary są większe od średnicy porów. Mikrofiltracja stosowana jest w procesie usuwania i zatężania cząstek, których średnica waha się w granicach 0,1-10 mikrometrów. Rolę siły napędowej spełnia różnica ciśnień w granicach 0,05-0,5 MPa. Omawiany proces stosowany jest przede wszystkim do klarowania cieczy, usuwania bakterii i wirusów, separacji emulsji czy wstępnego oczyszczania przed procesem nanofiltracji oraz odwróconej osmozy.

Ultrafiltracja to filtracja membranowa, która wykorzystuje zjawisko rozpuszczania i dyfuzji. Składniki roztworu ciekłego ulegają rozpuszczeniu w materiale membrany. Następnie, pod wpływem różnicy stężenia, przenikają na drugą stronę i tam ulegają desorpcji do roztworu permeatu. Ultrafiltracja jest stosowana w procesach zatężania cząstek o średnicy 2-20 mikrometrów. Proces zachodzi przy różnicy ciśnień rzędu 0,1-1,0 MPa. Ultrafiltracja jest stosowana do separacji emulsji, frakcjonowania substancji zawartych w roztworach, oczyszczania i zatężania substancji koloidalnych i wielkocząsteczkowych.

Nanofiltracja odbywa się z wykorzystaniem membran, które nie posiadają porów. Mechanizm separacji opiera się na rozpuszczaniu i dyfuzji składników rozpuszczonych od rozpuszczalnika. Nanofiltracja jest stosowana w procesach usuwania i zatężania cząstek o średnicy 1-3 nm. Proces odbywa się przy różnicy ciśnienia rzędu 0,5-2,0 MPa. Proces nanofiltracji jest stosowany do zmiękczania wody, separacji jonów wielowartościowych czy dekoloryzacji.

Odwrócona osmoza to proces, u podstaw którego leży zjawisko naturalnej osmozy. Następuje w niej samoistny przepływ rozpuszczalnika, który odbywa się przez membranę. Przepływ odbywa się w kierunku roztworu o wyższym stężeniu. Stosując ciśnienie, które przewyższa ciśnienie osmotyczne uzyskujemy zjawisko odwrotne do osmozy naturalnej. Odwrócona osmoza jest wykorzystywana w procesach usuwania i zatężania cząstek o średnicy poniżej 1 nm. Proces odbywa się przy różnicy ciśnienia w granicach 1,0-8,0 MPa. Odwrócona osmoza jest stosowana w procesach odsalania wody, odsalania ścieków, usuwania metali ciężkich oraz przygotowania wody do celów energetycznych.

Wdrożenie procesów filtracji membranowej w zakładzie wymaga nie tylko wiedzy, ale także sporego doświadczenia w tym zakresie. Dlatego warto zwrócić się o pomoc do firmy Chemipoz z Poznania, która działa na rynku od 1998 roku oferując szeroki wachlarz usług oraz produktów z zakresu procesów filtracji membranowej.