UF / RO / NF / MF SYSTEMS
Sıvı filtrasyon işlemi, sistemler içinde suyu yeniden kullanan çeşitli uygulamalarda önemli bir adımdır. Bu makale, mevcut filtreleme sistemlerinin türleri ve her birinin faydaları hakkında ayrıntılar sağlar.
Sıvı filtrasyonu, belirli bir boyuttaki ve daha büyük partikülleri ve diğer ortamları sıvılardan uzaklaştıran bir işlemdir. Bu parçacıkların ve kalıntıların bir atık su sisteminden uzaklaştırılması, suyun bu sistem içinde yeniden kullanılmasına olanak tanır. Bu tür filtreleme işlemi, bir dizi farklı nedenden dolayı önemlidir. Filtrelenmiş suyun yeniden kullanılması, şirketlerin genel atıklarını azaltmalarına, su kullanımlarını azaltmalarına ve olası kimyasal tüketimini azaltmalarına olanak tanır.
Atık su filtrasyonu için kullanılan filtreler sistemden sisteme değişir. Bu, birkaç nedenden dolayı gereklidir. İlk olarak, sisteme giren suyun durumu, gerekli filtreleme sisteminin türünü etkileyebilir. İkincisi, filtre edildikten sonra tekrar kullanılacak suyun gerekli saflığı, ihtiyaç duyulan filtre tipinde rol oynar. Atıksu arıtma sistemlerinde iki ana filtrasyon türü vardır: partikül filtrasyonu ve membran filtrasyonu.
Ultrafiltrasyon (UF), partikül maddeyi bir ultra ince membran ortamı kullanarak çözünür bileşiklerden ayıran basınçla çalışan bir saflaştırma işlemidir. Ultrafiltrasyon, tuzdan arındırma ön tedavi, ters ozmoz ön muamelesi ve atık su ıslahı ile içilebilir su üretmek için mükemmel bir ayırma teknolojisidir.
Ultrafiltrasyon (UF), basınç veya konsantrasyon gradyanları gibi kuvvetlerin yarı geçirgen bir zardan ayrılmaya yol açtığı çeşitli membran filtrasyonudur. Askıda kalan katılar ve yüksek moleküler ağırlıklı çözünenler, sözde retentatta tutulurken, su ve düşük moleküler ağırlıklı çözünenler, permeatta (filtrat) zardan geçer. Bu ayırma işlemi, endüstride ve araştırmalarda makromoleküler (103–106 Da) çözeltilerin, özellikle protein çözeltilerinin saflaştırılması ve konsantre edilmesi için kullanılır.
Ultrafiltrasyon, mikrofiltrasyondan temelde farklı değildir. Bunların her ikisi de boyut dışlama veya parçacık yakalamaya göre ayrılır. Temel olarak, farklı miktarlarda absorpsiyon ve farklı difüzyon oranlarına göre ayrılan membran gaz ayrımından farklıdır. Ultrafiltrasyon membranları, kullanılan zarın moleküler ağırlık kesmesi (MWCO) ile tanımlanır. Ultrafiltrasyon, çapraz akış veya çıkmaz modda uygulanır.
Ters Ozmoz (RO), daha büyük molekülleri ve diğer kirleticileri reddederken, saf suyun geçmesi için yeterince küçük gözeneklere sahip yarı geçirgen, ince bir zar kullanan bir filtrasyon türüdür.
Temiz içme suyu sağlamak için su, RO membranının daha konsantre tarafından daha az konsantre tarafına akar. Üretilen tatlı suya permeat, arta kalan konsantre suya atık veya tuzlu su denir.
Ters ozmoz, içme suyu sistemleri, endüstriyel kazanlar, yiyecek ve içecek işleme, kozmetik, ilaç üretimi, deniz suyunun tuzdan arındırılması ve diğer uygulamalar için yüksek oranda saflaştırılmış su üretmek için kullanılır. Yüzyılı aşkın süredir tanınan bir teknolojidir.
RO, sudaki çözünmüş iyonları uzaklaştıran filtrasyon sistemlerinin kullanılmasından oluşur. Osmoz, suyu tuz oranı yüksek olan suya çeker ve bu işlem pompalar ve yarı geçirgen membranlar yardımıyla basınç uygulayarak sudaki iyonları uzaklaştırır.
Ters ozmoz (RO) sistemi nasıl çalışır?
Bir RO sistemi, çözünmüş katı maddeleri uzaklaştırmak için yarı geçirgen bir membrandan su zorlamadan önce tortu ve kloru sudan bir prefilter ile çıkarır.
Ticari olarak üretilen RO membranlarının çoğu selüloz asetat, polisülfonat ve poliamidden yapılır.
Su RO zarından çıktığında, içme suyu bir musluğa girmeden önce bir postfilter'den geçer.
Bir RO sistemi, bazen 3 ila 5 filtrasyon aşamasından oluşan başka filtrasyon türlerini de içerir.
Her sistem türü aşağıdaki filtrelerden birini veya daha fazlasını içerir:
Tortu filtresi: kir, toz ve pas gibi parçacıkları azaltır;
Karbon filtresi: uçucu organik bileşikleri (VOC), klor ve diğer kirleticileri azaltır; ve
Yarı geçirgen membran: Toplam çözünmüş katıların (TDS)% 98'ini çıkarır.
RO'nun faydaları nelerdir?
RO nispeten düşük bir sıcaklıkta çalışır ve tuzdan arındırma, atık su arıtma; minerallerin ıslah edilmesi; peynir altı suyu ve diğer gıda ürünlerinin konsantrasyonu; Ve son olarak, suyun saflaştırılması.
Son yıllarda RO, hastanelerde diyaliz ve farmasötik üreticiler tarafından bazı kozmetik ve ilaçlar için işlenmiş su yapmak için giderek daha fazla kullanılmıştır.
Çalışma RO sistemlerindeki önemli bir sorun, zarın bitişiğinde, besleme tarafında reddedilen çözünen maddenin kademeli olarak birikmesi olan konsantrasyon polarizasyonu veya kirlenmesidir. Bu birikimi azaltmak için genellikle bir yıkama döngüsü kullanılır.
Ters ozmoz ve atık su
Bir RO sistemi, kirletici maddeleri yakalayan diğer filtrelerin aksine, reddedilen kirleticiler tahliyeden aşağı atık su olarak gönderir. Su akarken, iki akıma ayrılır; Bir akarsu filtrelenmiş suyu özel bir musluğa taşır ve diğer akarsu çıkarılan tuzları, çözünmüş kirleticileri ve mineralleri drenaja taşır.
Atık su, RO sisteminden tahliyeye reddedilen kirleticileri taşır, bu nedenle su teknik olarak atık değildir.
Nanofiltrasyon (NF), ters ozmoz (RO) ile birçok özelliği paylaşan bir membran sıvı ayırma teknolojisidir. Hemen hemen tüm çözünmüş çözünen maddeleri yüksek oranda reddeden RO'dan farklı olarak NF, kalsiyum gibi çok değerlikli iyonların yüksek oranda reddedilmesini ve klorür gibi tek değerlikli iyonların düşük oranda reddedilmesini sağlar.
Nanofiltrasyon, yaklaşık 1 nanometre (10 Angstrom) boyut aralığında çözünmüş çözünen maddeleri reddeden özel bir membran sürecini ifade eder - bu nedenle "nanofiltrasyon" terimi.
Nanofiltrasyon membranlarının reddettiği çözünen maddelerin boyutu ve ağırlığı ile ilgili olarak, NF ters ozmoz (RO) ve ultrafiltrasyon (UF) arasındaki alanda çalışır: Molekül ağırlığı 200 – 400'den fazla olan organik moleküller reddedilir. Nanofiltrasyon membranları, diğer kirleticilerin yanı sıra etkili bir şekilde reddedebilir:
- Çözünmüş organikler.
- Endotoksinler/pirojenler.
- Böcek öldürücüler/pestisitler.
- Herbisitler.
- Antibiyotikler.
- Nitratlar.
- Şekerler.
- Lateks emülsiyonları.
- Metal iyonlar.
Ayrıca belirli çözünür tuzları da reddeder. Spesifik olarak, NF yüzde 20 – 98 aralığında çözünmüş tuzları reddeder. Tek değerli anyonlara sahip tuzlar (örn., sodyum klorür veya kalsiyum klorür) yüzde 20-80 oranında reddedilirken, iki değerli anyonlu tuzlar (örn., magnezyum sülfat) yüzde 90-98 oranında daha yüksek reddedilmelere sahiptir. Transmembran basınçları tipik olarak 50 – 225 psi'dir (3,5 – 16 bar).
İdeal nanofiltrasyon membranı çok yüksek bir su geçirgenliğine sahiptir, ancak çözünen maddelerin ideal geçirgenliği, çözünen maddeye ve uygulamaya bağlı olarak sıfıra yakın veya daha yüksek bir değer olabilir. Örneğin, bir uygulama, pestisitler için sıfıra yakın geçirgenlik ve kalsiyum iyonları için yüzde 50 geçirgenlik gerektirebilir.
Nanofiltrasyon membran sistemlerinin tipik uygulamaları şunları içerir:
- Yüzey suyundan renk ve toplam organik karbonun (TOC) uzaklaştırılması.
- Kuyu suyundan sertlik veya radyumun giderilmesi.
- Toplam çözünmüş katıların (TDS) genel azalması.
- Özel gıda ve atık su uygulamalarında organik maddenin inorganik maddeden ayrılması.
Mikrofiltrasyon (MF), makromoleküllerin, kolloidlerin ve asılı partiküllerin çözeltiden konsantre edilmesi, saflaştırılması veya ayrılması için yaygın olarak kullanılan basınç güdümlü bir ayırma işlemidir. MF membranları tipik olarak 0.1-1.0 μm derecesinde nominal gözenek boyutlarına sahiptir. MF işleme, gıda endüstrisinde şarap, meyve suyu ve bira arıtma gibi uygulamalar için, atık su arıtımı ve terapötik ve ticari kullanımlar için kandan plazma ayrımı için yaygın olarak kullanılmaktadır. Biyoteknoloji endüstrilerinde MF, hücre geri dönüşümü ve hasat, rekombinant proteinlerin hücre kalıntılarından ayrılması ve proses akışlarının saflaştırılması gibi uygulamalarla ilgilidir.