Co je membránová separace?

Membránová separace je technika, která se ve vědě a průmyslu používá k oddělení látek ze směsi filtrací této směsi přes porézní membránu. Filtrovaná látka může být buď kapalina nebo plyn. Membránová separace má mnoho praktických aplikací, včetně filtrace vody a vytváření koncentrovaných roztoků. Hlavními typy procesů membránové separace jsou reverzní osmóza, nanofiltrace, ultrafiltrace a mikrofiltrace.

Když je napájecí roztok nebo plyn veden přes porézní membránu pod vysokým tlakem, určité látky z této směsi proniknou membránou do oblasti nízkého tlaku, ale jiné látky to nebudou schopny. Konzistence a chemické složení membrány určuje, které materiály prochází skrz ni. Například membrána, která má větší póry, bude mít tendenci pronikat do velkých a malých částic a membrána, která má menší póry, vyloučí větší částice. Podobně by membrána, která má zvláštní chemické složení, mohla být navržena tak, aby chemicky odfiltrovala určité sloučeniny.

Při reverzní osmóze jsou na protilehlých stranách membrány obsaženy dva roztoky - jeden, který je koncentrovanější a druhý, který je více vodnatý nebo méně koncentrovaný. Přirozená tendence vody difundovat z oblasti s nízkou koncentrací do oblasti s vysokou koncentrací je obrácena tlakem aplikovaným na vysoce koncentrovaný roztok. To způsobuje, že voda vytéká z vysoce koncentrovaného roztoku přes membránu, což činí tento roztok ještě více koncentrovaným odstraněním vody. Tímto postupem lze vyrobit odpařené mléko a další kondenzované produkty.

Nanofiltrace se obvykle používá ve zpracovávací vodě k odstranění slané chuti nebo nežádoucího obsahu minerálů. Tato metoda odstraňuje soli, jako je sodík a draslík, z kapaliny. Membrány, které se používají v nanofiltraci, mají mírně větší velikost pórů než membrány, které se používají při reverzní osmóze.

Ultrafiltrace a mikrofiltrace se používají k oddělování větších částic, zatímco menší částice se nechají procházet membránou. Tyto membrány s většími póry vylučují viry, bakterie a suspendované pevné látky. Ultrafiltrace nebo mikrofiltrace bude často používána ve spojení s jemnější filtrační metodou jako součást celkového průmyslového procesu.

Mnoho průmyslových odvětví používá separaci membrán jako součást svých rutinních operací. Například při provozu kotlů je důležité odstraňovat škodlivé soli a minerály, které by mohly vytvářet vodní kámen nebo korozi ve zdrojové vodě. Membránová separace může být také použita pro regeneraci chemických sloučenin z proudu odpadu. Odsolování je další metoda, při které se membránová separace široce používá k výrobě vysoce kvalitní pitné vody.