V neustále sa rozvíjajúcej oblasti úpravy vody sa membránová filtrácia ukázala ako základná technológia na výrobu čistej a bezpečnej vody. Zatiaľ čo existuje veľa typov membrán, dva z najbežnejšie diskutovaných sú ultrafiltrácia (UF) a nanofiltrácia (NF) . Hoci sú oba procesy poháňané tlakom, ktoré využívajú polopriepustnú bariéru na oddelenie kontaminantov od tekutiny, sú navrhnuté na úplne odlišné účely. Základný rozdiel medzi nimi spočíva v jednom kritickom faktore: veľkosť pórov .
Ultrafiltrácia je membránový proces, ktorý funguje predovšetkým na princípe vylúčenie veľkosti , pôsobiace ako veľmi jemné sito. UF membrány majú typickú veľkosť pórov v rozmedzí od 0,01 až 0,1 mikrónu alebo 10 až 100 nanometrov. Táto štruktúra pórov je vysoko účinná pri fyzickom blokovaní širokého spektra väčších častíc a mikroorganizmov.
Medzi primárne kontaminanty, ktoré majú UF membrány odstrániť, patria:
Suspendované pevné látky a koloidy ktoré spôsobujú zákal.
Baktérie a prvoky , ako napr Giardia a Cryptosporidium .
Vírusy (väčšina typov, aj keď niektoré menšie vírusy môžu prejsť).
Vysoká molekulová hmotnosť organické zlúčeniny a macromolecules.
Pretože UF membrány majú relatívne veľké póry v porovnaní s inými membránovými technológiami, ako je NF alebo reverzná osmóza (RO), vyžadujú nižšie prevádzkové tlaky typicky v rozsahu 15 až 100 psi (1 až 7 bar). Vďaka tomu sú systémy UF energeticky efektívnejšie a nákladovo efektívnejšie pre aplikácie, kde je primárnym cieľom odstránenie pevných častíc a mikroorganizmov. Bežné aplikácie zahŕňajú čistenie pitnej vody, recykláciu odpadových vôd a ako kľúčové krok predúpravy pre pokročilejšie membránové systémy ako RO, ktoré chránia následné membrány pred znečistením.
Nanofiltračné membrány sú často označované ako "voľné" RO membrány, pretože ich veľkosť pórov spadá medzi UF a RO. NF membrány majú oveľa jemnejšiu veľkosť pórov, typicky v rozsahu 0,001 až 0,01 mikrónu alebo 1 až 10 nanometrov. Táto výrazne menšia veľkosť pórov umožňuje NF oddeliť oveľa menšie kontaminanty, ktoré by ľahko prešli cez UF membránu.
Okrem jednoduchého vylúčenia veľkosti sa NF membrány spoliehajú aj na odpudzovanie náboja alebo Donnanov efekt. Väčšina NF membrán má na svojom povrchu mierny záporný náboj, ktorý pomáha odpudzovať záporne nabité ióny. Tento duálny mechanizmus umožňuje NF odstrániť nielen kontaminanty uvedené pre UF, ale aj:
Dvojmocné ióny ako vápnik ( ) a horčík ( ), ktoré sú hlavnou príčinou tvrdosti vody.
Isté jednomocné ióny (napr. sodík, chlorid), aj keď s nižšou mierou odmietnutia ako RO.
Menšie organické molekuly ako napr pesticídy a herbicídy .
Vzhľadom na ich menšie póry a potrebu prekonať osmotický tlak, NF systémy vyžadujú vyššie prevádzkové tlaky ako UF, vo všeobecnosti v rozsahu od 50 do 200 psi (3,5 až 14 bar). Tento vyšší tlak sa premieta do vyššej spotreby energie a prevádzkových nákladov. Jedinečné schopnosti NF z neho však robia ideálnu voľbu pre konkrétne aplikácie, predovšetkým zmäkčovanie vody , odstránenie farby , a čiastočné odsoľovanie pre zdroje brakickej vody.
Na záver, výber medzi UF a NF nie je o tom, ktorá technológia je „lepšia“, ale skôr o tom, ktorá z nich je tým správnym nástrojom pre danú prácu. Ak je vaším cieľom jednoducho odstrániť suspendované pevné látky, baktérie a vírusy zo zdroja vody, ultrafiltrácia je efektívnejším a ekonomickejším riešením. Ak je však cieľom zmäkčiť vodu, odstrániť špecifické rozpustené ióny alebo upraviť určité priemyselné odpadové vody, vynikajúce separačné schopnosti nanofiltrácie sú nevyhnutné. Pochopenie týchto kľúčových rozdielov je kľúčové pre návrh efektívneho a efektívneho procesu úpravy vody.
Autorské práva © Suzhou Runmo Water Treatment Technology Co., Ltd.
