膜分離とは何ですか？

膜分離は、混合物を多孔質膜でろ過することにより、混合物から物質を分離するために科学および産業で使用される技術です。 ろ過される物質は、液体または気体のいずれかです。 膜分離には、水のろ過や濃縮溶液の作成など、多くの実用的な用途があります。 膜分離プロセスの主なタイプは、逆浸透、ナノろ過、限外ろ過、精密ろ過です。

供給溶液またはガスが高圧下で多孔質膜を通過すると、その混合物からの特定の物質が膜をより低い圧力の領域に浸透させますが、他の物質はそうすることができません。 膜の一貫性と化学組成により、膜を通過する材料が決まります。 たとえば、大きな孔を持つ膜は、大きな粒子と小さな粒子を取り込む傾向があり、小さな孔を持つ膜は大きな粒子を除外します。 同様に、特定の化学組成を持つ膜は、特定の化合物を化学的に除去するように設計されている場合があります。

逆浸透では、2つの溶液が膜の反対側に含まれます。1つはより濃縮され、もう1つはより水っぽい、または低濃度です。 水が低濃度の領域から高濃度の領域に拡散するという自然な傾向は、高濃度溶液に加えられる圧力によって逆転します。 これにより、膜を横切って高濃度溶液から水が流出し、水分除去によりその溶液がさらに濃縮されます。 このプロセスにより、蒸発した牛乳やその他の濃縮製品を製造できます。

ナノろ過は通常、塩味または望ましくないミネラル含有量を除去するために水を処理する際に使用されます。 このメソッドは、ナトリウムやカリウムなどの塩を液体から除去します。 ナノ濾過で使用される膜は、逆浸透で使用される膜よりもわずかに大きい孔径を持っています。

限外ろ過と精密ろ過を使用して、大きな粒子を分離し、小さな粒子を膜に通します。 ウイルス、細菌、および浮遊固形物は、これらの大きな孔の膜によって除外されます。 多くの場合、限外ろ過または精密ろ過は、全体的な工業プロセスの一部として、より細かいろ過方法と組み合わせて使用​​されます。

多くの産業では、日常業務の一環として膜分離を使用しています。 たとえば、原水のスケールや腐食を引き起こす可能性のある有害な塩やミネラルを除去することは、ボイラーの運転において重要です。 膜分離は、廃棄物の流れから化合物を回収するためにも使用できます。 脱塩は、膜分離が高品質の飲料水を生産するために広く使用されている別の方法です。