Avainero mikrosuodatusultrasuodatuksen ja nanosuodatuksen välillä on niiden kalvojen huokosten koko. Mikrosuodatuksessa käytetään kalvoja, joiden huokoskoko on mikromittakaavainen, kun taas ultrasuodatuksessa käytetään kalvoja, joiden huokoskoko on mikromittakaavainen, mutta huokoskoko on suunniteltu siten, että huokos on noin kymmenesosa hiukkaskoosta. Nanosuodatuksessa sitä vastoin käytetään kalvoja, joissa on nanomittakaavan huokoset.
Kaikki mikrosuodatus, ultrasuodatus ja nanosuodatus ovat kalvosuodatuksen analyyttisiä tekniikoita, jotka ovat hyödyllisiä erotusprosesseissa. Nämä menetelmät ovat pääasiassa hyödyllisiä prosessin puhdistusvaiheina.
Mitä mikrosuodatus on?
Mikrosuodatus on analyyttinen tekniikka, joka on hyödyllinen suodatuksessa. Saastunut neste voidaan kuljettaa kalvon läpi, jossa on mikromittakaavaisia huokosia mikro-organismien ja suspendoituneiden hiukkasten erottamiseksi tästä nesteestä. Tätä analyyttistä tekniikkaa käytetään yleisesti useiden muiden erotusprosessien, mukaan lukien ultrasuodatuksen ja käänteisosmoosin, kanssa. Tämä tarjoaa tuotevirran, joka ei sisällä ei-toivottuja epäpuhtauksia.
Kuva 01: Mikrosuodatusjärjestelmä
Yleensä mikrosuodatus toimii esikäsittelymenetelmänä, joka on tärkeä erotustekniikoissa, kuten ultrasuodatuksessa. Lisäksi voimme käyttää sitä jälkikäsittelyvaiheena rakeisen väliaineen suodatusprosesseissa. Tyypillisesti mikrosuodatuksen huokoskoko vaihtelee välillä 0,1 - 10 mikrometriä. Tähän suodatukseen käytetyt kalvot on suunniteltu erityisesti estämään sedimenttien, levien, alkueläinten ja suurten bakteerien kulkeutumista. Lisäksi näillä suodattimilla on taipumus päästää läpi ionisia materiaaleja, kuten vesimolekyylejä, yksiarvoisia lajeja, kuten natrium- ja kloridi-ioneja, nesteeseen liuenneita luonnollisia orgaanisia aineita, pieniä kolloideja ja viruksia.
Tässä mikrosuodatusmenetelmässä neste on johdettava kalvon läpi suurella nopeudella (noin 1-3 m/s). Tässä voimme käyttää matalaa tai kohtalaista painetta, joka on yhdensuuntainen tai tangentiaalinen puoliläpäisevän kalvon kanssa. Kalvo on tyypillisesti levy- tai taulukkomuodossa. Voimme käyttää pumppua, jotta neste pääsee kulkemaan kalvosuodattimen läpi. Tämä pumppu voi olla joko painekäyttöinen tai tyhjiö.
Mikrosuodatuksella on useita sovelluksia, mukaan lukien vedenkäsittely patogeenien, kuten alkueläinten, poistamiseksi, sameuden jne. sterilointi, öljynjalostus, meijerituotteiden käsittely, soluliemen selkeytys ja puhdistus, dekstroosin selkeytys jne.
Mikä on ultrasuodatus?
Ultrasuodatus on analyyttinen tekniikka, jossa käytetään voimaa, kuten painetta tai pitoisuusgradienttia, erotukseen puoliläpäisevän kalvon läpi. Tässä menetelmässä suuren molekyylipainon omaavat suspendoidut kiinteät aineet eivät voi kulkea kalvon läpi, kun taas vesi ja pienimolekyyliset liuenneet aineet voivat kulkea sen läpi. Jäännös, joka ei pääse läpäisemään kalvoa, tunnetaan retentaattina, kun taas se osa, joka voi kulkea suodattimen läpi, tunnetaan permeaattina tai suodoksena. Tämä menetelmä on hyödyllinen puhdistus- ja väkevöintivaiheissa.
Kuva 02: Ristivirtaustekniikka
Periaatteessa ultrasuodatus on samanlainen kuin mikrosuodatus, koska molemmat tekniikat suorittavat erotuksen kokopoisto- tai hiukkasten sieppausmenetelmän mukaan. Se eroaa kuitenkin olennaisesti membraanikaasun erotuksesta, koska jälkimmäinen sisältää erotuksen käyttämällä absorptiotekniikoita ja diffuusiota.
Yleensä ultrasuodatuksessa käytetyn kalvon huokoskoon on oltava yksi kymmenesosa erotettavasta hiukkaskoosta. Siksi se rajoittaa suurten hiukkasten pääsyä kalvon läpi. Se kuitenkin rajoittaa myös pienten hiukkasten pääsyä huokosten läpi ja niiden adsorboitumista huokosten pintaan. Ne voivat tukkia sisäänkäynnin, joten tarvitsemme yksinkertaisia poikkivirtausnopeuden säätöjä hiukkasten poistamiseksi.
Mitä nanosuodatus on?
Nanosuodatus on analyyttinen tekniikka, jossa kalvosuodatusta käytetään pääasiassa veden pehmentämiseen ja desinfiointiin. Se on eräänlainen kalvosuodatusmenetelmä, jossa käytetään huokoskokoa nanomittakaavassa. Huokoskoko vaihtelee 1-10 nm. Tämä huokoskoko on pienempi kuin huokoskoot mikrosuodatuksessa ja ultrasuodatuksessa. Mutta huokoskoko on verrattain suurempi kuin huokoskoko käänteisosmoosissa.
Kuva 03: Nanosuodatus suolanpoistoa varten
Yleensä kalvot, joita voimme käyttää nanosuodatuksessa käytettävien kalvojen valmistukseen, ovat polymeeriohutkalvoja. Voimme käyttää materiaaleja, kuten polyeteenitereftalaattia tai metalleja, kuten alumiinia, tämän tyyppisen kalvokalvon valmistukseen. Voimme myös hallita näiden kalvojen huokosmittoja säätämällä pH:ta, lämpötilaa ja huokosten kehittymiseen tarvittavaa aikaa.
Nanosuodatustekniikoilla on monia eri käyttötarkoituksia, mukaan lukien hienokemia ja lääkkeet, öljy- ja öljykemia, bulkkikemia, lääketiede, luonnollisten eteeristen öljyjen ja vastaavien tuotteiden tuotanto jne.
Mitä eroa on mikrosuodatuksen ultrasuodatuksella ja nanosuodatuksella?
Avainero mikrosuodatusultrasuodatuksen ja nanosuodatuksen välillä on niiden kalvojen huokosten koko. Mikrosuodatuksessa käytetään kalvoja, joiden huokoskoko on mikromittakaavainen, kun taas ultrasuodatuksessa käytetään kalvoja, joiden huokoskoko on mikromittakaavainen, mutta huokoskoko on suunniteltu siten, että huokos on noin kymmenesosa hiukkaskoosta. Nanosuodatuksessa sitä vastoin käytetään kalvoja, joissa on nanomittakaavan huokoset.
Alla olevassa infografiikassa luetellaan mikrosuodatusultrasuodatuksen ja nanosuodatuksen väliset erot taulukkomuodossa vierekkäin vertailua varten.
Yhteenveto – mikrosuodatus vs ultrasuodatus vs nanosuodatus
Avainero mikrosuodatusultrasuodatuksen ja nanosuodatuksen välillä on niiden kalvojen huokosten koko. Mikrosuodatuksessa käytetään kalvoja, joiden huokoskoko on mikromittakaavainen, kun taas ultrasuodatuksessa käytetään kalvoja, joiden huokoskoko on mikromittakaavainen, mutta huokoskoko on suunniteltu siten, että huokos on noin kymmenesosa hiukkaskoosta. Nanosuodatuksessa sitä vastoin käytetään kalvoja, joissa on nanomittakaavan huokoset.
