Chiunque abbia studiato biologia di livello molto basso (e prestato attenzione) ha familiarità con il concetto di membrana, in particolare una membrana semipermeabile. Le cellule biologiche viventi sono avvolte in membrane semipermeabili che mantengono le loro funzioni separate dall'ambiente circostante. L'aspetto semipermeabile consente solo a determinati ioni e molecole organiche di passare dentro o fuori dalla cellula. La membrana può essere selettiva in capacità passiva o attiva. I processi di purificazione e microfiltrazione UF utilizzano una membrana semipermeabile per separare i micro-contaminanti da un flusso d'acqua.

Qual è la differenza tra purificazione UF e microfiltrazione? Spiegheremo prima come funziona una membrana semipermeabile. Successivamente, spiegheremo le differenze tra i processi di trattamento a membrana UF e microfiltrazione per il trattamento delle acque e delle acque reflue.

Come funziona una membrana semipermeabile?

Uno dei modi è attraverso il trasporto attivo attraverso una superficie di membrane che avviene in diversi modi. Ognuno di questi trasporti richiede che la cellula spenda una certa quantità di energia per farlo. Un modo è attraverso i canali di trasporto che assorbono ed espellono rispettivamente i nutrienti e i rifiuti metabolici. Un'altra è l'endocitosi in base alla quale la parete cellulare forma qualcosa di simile a una pseudo bocca, che si avvolge attorno a un oggetto esterno e poi si sposta all'interno della cellula come una vescicola. Il suo opposto è l'esocitosi. Le vescicole interne si fondono con la membrana e il suo contenuto viene secreto nella soluzione circostante.

Un altro modo è attraverso i meccanismi passivi che sono noti come diffusione e osmosi. La diffusione è il movimento di ioni e molecole da aree ad alta concentrazione a aree a bassa concentrazione al fine di creare uno stato di equilibrio su entrambi i lati della membrana. Mentre questi ioni si muovono, creano una differenza di pressione osmotica. L'osmosi agisce in modo opposto alla diffusione, cercando di creare equilibrio spostando un fluido solvente (tipicamente acqua) nell'area di concentrazione più elevata.

Il processo di diffusione / osmosi passiva è un meccanismo facile da replicare su scala molto più ampia. Ci sono molte potenziali applicazioni per tale tecnologia, ma in particolare, è la sua utilità nel trattamento dell'acqua e delle acque reflue. La purificazione di micro e ultrafiltrazione sono due di queste tecnologie a membrana, sono processi di filtrazione / separazione molto simili con una differenza che rende ciascuno ideale per le proprie particolari applicazioni.

Fondamentalmente simile

La microfiltrazione e la purificazione dell'UF sono più simili di quanto non siano diverse. Come accennato nell'introduzione, sono entrambe tecnologie di separazione passive, basate su membrana. Questi processi di sistema funzionano applicando una pressione differenziale attraverso una membrana semipermeabile e tale pressione forza acqua e piccoli particolati attraverso i pori della membrana mentre i solidi più grandi vengono trattenuti sull'altro lato.

Entrambi questi processi forniscono anche utili fasi di pretrattamento per l'osmosi inversa. Le membrane richiedono molta cura, quindi possono durare il più a lungo possibile senza essere sostituite. Il pretrattamento del filtro riduce le concentrazioni di particelle solide più grandi e riduce le possibilità di incrostazione della membrana.

Le membrane per questi sistemi di microfiltrazione e purificazione UF sono disponibili anche nelle stesse configurazioni. Piastra e telaio, tubolare, fibra cava e spirale avvolta sono possibili opzioni. Queste diverse configurazioni offrono i loro pro e contro. Esistono anche diversi materiali di cui possono essere composte le membrane, ovvero polimeri e ceramica.

Vantaggi simili:

• Nessun prodotto chimico

• Qualità costante del prodotto indipendentemente dalla qualità dei mangimi

• Compatto

Costi simili:

• Materiale

  • serbatoi, pompe, skid, controlli, ecc.

• Materiali di costruzione

• Caratterizzazione dell'acqua

  • Ciò che è nell'acqua / acque reflue determina cosa deve essere fatto per trattarlo correttamente. Composizioni più complesse o alte concentrazioni di inquinanti richiedono fasi di pretrattamento o processi più ad alta intensità energetica o membrane più resilienti per gestire queste condizioni. Basse concentrazioni e composizioni contaminanti semplici tendono a richiedere meno pretrattamenti e quindi a ridurre i costi operativi.

• Portate

  • Portate più elevate sono associate a costi di capitale e operativi più elevati

• Pianificazione

• requisiti di spazio

• Installazione

  • Sistemi preconfezionati vs non assemblati

• Spese di spedizione

• Costi operativi

Le differenze

Tutto si riduce alla dimensione dei pori. Sulla scala di separazione della membrana, la micro e l'ultrafiltrazione sono più grossolane della nanofiltrazione e dell'osmosi inversa, ma sono ancora più fini della filtrazione dei media. I pori del microfiltro sono compresi tra i micron da 0.1 a 10 e i pori di membrana per ultrafiltrazione da 0.01 a 0.1. Il metodo selezionato per un sistema di trattamento si basa sulla dimensione delle particelle più piccole da trattenere nell'acqua di alimentazione. La differenza nella dimensione dei pori determina le applicazioni per le quali il processo di purificazione dell'ultrafiltrazione o di trattamento della microfiltrazione sarebbe il più applicabile da applicare per l'applicazione specifica.

Rimozione

Sulla base della gamma di dimensioni dei pori di queste due tecnologie di separazione, di seguito è riportato un elenco di alcuni dei più piccoli inquinanti che ogni tecnologia è in grado di rimuovere o ridurre dai flussi di acqua grezza.

Microfiltrazione (MF)

• Alghe

• batteri

• Protozoi patogeni (Giardia lamblia e Crypotosporidium)

• Sedimenti (sabbia, argilla, alcuni metalli / particelle complessi)

Ultrafiltrazione

Tutti i contaminanti che MF può rimuovere più:

• Le endotossine

• plastica

• Silica

• Limo

• I virus

Applicazioni

Sia la microfiltrazione che la purificazione UF sono utili per il trattamento delle acque / acque reflue in una vasta gamma di ambienti industriali e commerciali. Ciò include la lavorazione di molti tipi di prodotti finali. Di seguito, sono solo alcune delle molte possibili applicazioni per ogni processo di filtro a membrana.

microfiltrazione

• Sterilizzazione a freddo di bevande e prodotti farmaceutici

• Separare i batteri dall'acqua

• Chiarire succhi di frutta, vino o birra

• Raffinazione del petrolio

Ultrafiltrazione

• Riduzione dell'indice di densità del limo per l'osmosi inversa

• Rimozione del virus dall'acqua

• Separazione di emulsioni olio / acqua

• Rimozione di agenti patogeni dal latte

• Applicazioni mediche

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