Hvad er membranseparation?

Membranadskillelse er en teknik, der bruges i videnskab og industri til at adskille stoffer fra en blanding ved at filtrere denne blanding gennem en porøs membran. Det stof, der filtreres, kan enten være en væske eller en gas. Membranadskillelse har mange praktiske anvendelser, herunder vandfiltrering og dannelse af koncentrerede opløsninger. De vigtigste typer membranadskillelsesprocesser er omvendt osmose, nanofiltrering, ultrafiltrering og mikrofiltrering.

Når en fødeløsning eller gas ledes over en porøs membran under højt tryk, vil visse stoffer fra denne blanding gennemtrænge membranen til området med lavere tryk, men andre stoffer vil ikke være i stand til det. Membranens konsistens og kemiske sammensætning bestemmer, hvilke materialer der passerer gennem den. For eksempel vil en membran, der har større porer, have en tendens til at slippe store og små partikler ind, og en membran, der har mindre porer, udelukker de større partikler. På lignende måde kan en membran, der har en bestemt kemisk sammensætning, være designet til kemisk at filtrere visse forbindelser.

Ved omvendt osmose findes to opløsninger på modsatte sider af membranen - den ene er mere koncentreret og den anden er mere vandig eller mindre koncentreret. Vandets naturlige tendens til at diffundere fra et område med lav koncentration til et område med høj koncentration vendes ved tryk, der påføres den stærkt koncentrerede opløsning. Dette får vand til at strømme ud af den stærkt koncentrerede opløsning over membranen, hvilket gør denne opløsning endnu mere koncentreret ved fjernelse af vand. Fordampet mælk og andre kondenserede produkter kan fremstilles gennem denne proces.

Nanofiltrering anvendes typisk i forarbejdning af vand til fjernelse af salt salt eller uønsket mineralindhold. Denne metode fjerner salte, såsom natrium og kalium, fra væsken. Membraner, der bruges til nanofiltrering, har en lidt større porestørrelse end dem, der bruges til omvendt osmose.

Ultrafiltrering og mikrofiltrering bruges til at adskille større partikler, mens man slipper mindre partikler gennem membranen. Virus, bakterier og suspenderet fast stof er udelukket af disse større poremembraner. Ofte vil ultrafiltrering eller mikrofiltrering blive brugt i forbindelse med en finere filtreringsmetode som en del af en samlet industriel proces.

Mange industrier bruger membranseparation som en del af deres rutinemæssige operationer. F.eks. Er fjernelse af skadelige salte og mineraler, der kan skabe skala eller korrosion i kildevand, vigtigt i drift af kedler. Membranadskillelse kan også anvendes til genanvendelse af kemiske forbindelser fra en affaldsstrøm. Desalination er en anden metode, hvor membranseparation er vidt brugt til at fremstille drikkevand af høj kvalitet.