A legfontosabb különbség a mikroszűrős ultraszűrés és a nanoszűrés között a membránjukban lévő pórusok mérete. A mikroszűrésnél mikroméretű pórusméretű membránokat, míg az ultraszűrésnél mikroméretű pórusméretű membránokat használnak, de a pórusméretet úgy alakítják ki, hogy egy pórus a részecskeméret körülbelül egytizede legyen. A nanoszűrés viszont nanoméretű pórusokkal rendelkező membránokat használ.
Minden mikroszűrés, ultraszűrés és nanoszűrés olyan membránszűrési analitikai technikák, amelyek hasznosak az elválasztási folyamatokban. Ezek a módszerek főként a folyamat tisztítási lépéseiként hasznosak.
Mi az a mikroszűrés?
A mikroszűrés egy analitikai technika, amely hasznos a szűréshez. A szennyezett folyadékot át lehet vezetni egy mikroméretű pórusokkal rendelkező membránon, hogy a mikroorganizmusokat és a szuszpendált részecskéket elválasszuk ettől a folyadéktól. Ezt az analitikai technikát gyakran használják különféle más elválasztási eljárásokkal, beleértve az ultraszűrést és a fordított ozmózist is. Ez olyan termékfolyamot biztosít, amely nem tartalmaz nemkívánatos szennyeződéseket.
01. ábra: Mikroszűrő rendszer
A mikroszűrés általában előkezelési módszerként szolgál, amely fontos az olyan elválasztási technikákban, mint az ultraszűrés. Sőt, utókezelési lépésként is használhatjuk a szemcsés közeg szűrési folyamataihoz. A mikroszűrés pórusmérete jellemzően 0,1 és 10 mikrométer között van. A szűréshez használt membránokat kifejezetten arra tervezték, hogy megakadályozzák az üledékek, algák, protozoák és nagy baktériumok átjutását. Ezenkívül ezek a szűrők általában lehetővé teszik az ionos anyagok, például vízmolekulák, egyértékű anyagok, például nátrium- és kloridionok, a folyadékban oldott természetes szerves anyagok, kis kolloidok és vírusok átjutását.
Ennél a mikroszűrési eljárásnál a folyadékot nagy sebességgel (kb. 1-3 m/s) kell átvezetnünk a membránon. Itt alacsony vagy közepes nyomást használhatunk, amely párhuzamos vagy érintőleges a félig áteresztő membránnal. A membrán jellemzően lap vagy táblázatos formájú. Szivattyú segítségével átengedhetjük a folyadékot a membránszűrőn. Ez a szivattyú lehet nyomáshajtású vagy vákuum.
A mikroszűrésnek számos alkalmazása létezik, beleértve a vízkezelést a kórokozók, például protozoonok eltávolítására, a zavarosság eltávolítására stb. sterilizálás, kőolajfinomítás, tejfeldolgozás, sejtleves derítése és tisztítása, dextróz derítése stb.
Mi az Ultrafiltration?
Az ultraszűrés olyan analitikai technika, amelyben erőt, például nyomást vagy koncentráció gradienst alkalmaznak a féligáteresztő membránon keresztül történő elválasztáshoz. Ennél a módszernél a nagy molekulatömegű szuszpendált szilárd anyagok nem tudnak átjutni a membránon, míg a víz és a kis molekulatömegű oldott anyagok átjutnak rajta. Azt a maradékot, amely nem tud átjutni a membránon, retentátumnak nevezzük, míg a szűrőn áthaladó részt permeátumnak vagy szűrletnek nevezik. Ez a módszer hasznos a tisztítási és koncentrálási lépésekben.
02. ábra: Keresztáramlási technika
Alapvetően az ultraszűrés hasonló a mikroszűréshez, mivel mindkét technika a méretkizárási vagy részecskebefogási módszer szerint hajtja végre az elválasztást. Ez azonban alapvetően különbözik a membrános gázleválasztástól, mivel az utóbbi abszorpciós technikák és diffúzió segítségével történő elválasztást foglal magában.
Általában az ultraszűrés során használt membrán pórusméretének az elválasztandó részecskeméret egytizedének kell lennie. Ezért korlátozza a nagy részecskék membránon keresztüli bejutását. Ugyanakkor korlátozza a kis részecskék pórusokon keresztüli bejutását és a pórusok felületéhez való adszorbeálását is. Elzárhatják a bejáratot, ezért a részecskék kiszorításához egyszerűen be kell állítani a keresztáramlási sebességet.
Mi az a nanoszűrés?
A nanoszűrés egy analitikai technika, amely membránszűrést használ elsősorban a víz lágyítására és fertőtlenítésére. Ez egyfajta membránszűrési módszer, amely nanoméretű pórusméretet használ. A pórusméret 1-10 nm. Ez a pórusméret kisebb, mint a mikroszűrés és az ultraszűrés pórusmérete. De a pórusméret viszonylag nagyobb, mint a fordított ozmózis pórusmérete.
03. ábra: Nanoszűrés a sótalanításhoz
A nanoszűréshez használt membránok előállításához használható membránok jellemzően polimer vékonyrétegek. Az ilyen típusú membránfóliák elkészítéséhez olyan anyagokat használhatunk, mint a polietilén-tereftalát vagy fémek, például alumínium. Ezen membránok pórusméretét is szabályozhatjuk a pH, a hőmérséklet és a pórusok kialakulásához szükséges idő szabályozásával.
A nanoszűrési technikáknak számos különböző felhasználási területe van, beleértve a finomkémiát és a gyógyszergyártást, az olaj- és kőolajkémiát, a tömeges kémiát, az orvostudományt, a természetes illóolajok és hasonló termékek előállítását stb.
Mi a különbség a mikroszűrő ultraszűrés és a nanoszűrés között?
A legfontosabb különbség a mikroszűrős ultraszűrés és a nanoszűrés között a membránjukban lévő pórusok mérete. A mikroszűrésnél mikroméretű pórusméretű membránokat, míg az ultraszűrésnél mikroméretű pórusméretű membránokat használnak, de a pórusméretet úgy alakítják ki, hogy egy pórus a részecskeméret körülbelül egytizede legyen. A nanoszűrés viszont nanoméretű pórusokkal rendelkező membránokat használ.
Az alábbi infografika táblázatos formában felsorolja a mikroszűrős ultraszűrés és a nanoszűrés közötti különbségeket egymás melletti összehasonlítás céljából.
Összefoglaló – Mikroszűrés vs ultraszűrés vs nanoszűrés
A legfontosabb különbség a mikroszűrős ultraszűrés és a nanoszűrés között a membránjukban lévő pórusok mérete. A mikroszűrésnél mikroméretű pórusméretű membránokat, míg az ultraszűrésnél mikroméretű pórusméretű membránokat használnak, de a pórusméretet úgy alakítják ki, hogy egy pórus a részecskeméret körülbelül egytizede legyen. A nanoszűrés viszont nanoméretű pórusokkal rendelkező membránokat használ.
