Hvad er membranseparation?

Membranseparation 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. Membranseparation har mange praktiske anvendelser, herunder vandfiltrering og oprettelse af koncentrerede opløsninger. De vigtigste typer af membranseparationsprocesser er omvendt osmose, nanofiltrering, ultrafiltrering og mikrofiltrering.

Når en tilførselsopløsning eller gas overføres over en porøs membran under højt tryk, vil visse stoffer fra denne blanding gennemsyre membranen til området med lavere tryk, men andre stoffer vil være ikke i stand til at gøre det. Konsistensen og den kemiske sammensætning af membranen bestemmer, hvilke materialer der passerer gennem det. For eksempel vil en membran, der har større porer, have en tendens til at lade store og små partikler, og en membran, der har mindre porer, udelukker de større partikler. Tilsvarende en membrander har en bestemt kemisk sammensætning kan være designet til kemisk at filtrere visse forbindelser.

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

Nanofiltrering bruges typisk til behandling af vand til at fjerne dets salt smag eller uønskede mineralindhold. Denne metode fjerner salte, såsom natrium og kalium, fra væsken. Membraner, der erBrugt i nanofiltrering har en lidt større porestørrelse end dem, der bruges i omvendt osmose.

Ultrafiltrering og mikrofiltrering bruges til at adskille større partikler, mens de lader mindre partikler gennem membranen. Vira, bakterier og suspenderet faste stof er udelukket af disse større pore-membraner. 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. For eksempel er det vigtigt at fjerne skadelige salte og mineraler, der kan skabe skala eller korrosion i kildevand, i driften af ​​kedler. Membranseparation kan også bruges til genvinding af kemiske forbindelser fra en affaldsstrøm. Afsaltning er en anden metode, hvor membranseparation bruges i vid udstrækning til at producere drikkevand i høj kvalitet.