Wat is membraanscheiding?
Membraanscheiding is een techniek die in de wetenschap en de industrie wordt gebruikt om stoffen van een mengsel te scheiden door dat mengsel door een poreus membraan te filteren. De te filteren stof kan een vloeistof of een gas zijn. Membraanscheiding heeft vele praktische toepassingen, waaronder waterfiltratie en het creëren van geconcentreerde oplossingen. De belangrijkste soorten membraanscheidingsprocessen zijn omgekeerde osmose, nanofiltratie, ultrafiltratie en microfiltratie.
Wanneer een voedingsoplossing of gas onder hoge druk over een poreus membraan wordt geleid, zullen bepaalde stoffen uit dat mengsel het membraan doordringen tot het gebied van lagere druk, maar andere stoffen kunnen dit niet. De consistentie en chemische samenstelling van het membraan bepaalt welke materialen er doorheen gaan. Een membraan met grotere poriën zal bijvoorbeeld de neiging hebben grote en kleine deeltjes binnen te laten en een membraan met kleinere poriën zal de grotere deeltjes uitsluiten. Evenzo kan een membraan met een bepaalde chemische samenstelling worden ontworpen om bepaalde verbindingen chemisch uit te filteren.
Bij omgekeerde osmose zijn er twee oplossingen aan weerszijden van het membraan - een die meer geconcentreerd is en de andere die meer waterig of minder geconcentreerd is. De natuurlijke neiging van water om te diffunderen van een gebied met een lage concentratie naar een gebied met een hoge concentratie wordt omgekeerd door druk uitgeoefend op de sterk geconcentreerde oplossing. Hierdoor stroomt water uit de sterk geconcentreerde oplossing over het membraan, waardoor die oplossing nog meer geconcentreerd wordt door water te verwijderen. Verdampte melk en andere gecondenseerde producten kunnen via dit proces worden gemaakt.
Nanofiltratie wordt meestal gebruikt bij het verwerken van water om de zoute smaak of het ongewenste mineraalgehalte te verwijderen. Deze methode verwijdert zouten, zoals natrium en kalium, uit de vloeistof. Membranen die worden gebruikt bij nanofiltratie hebben een iets grotere poriegrootte dan die bij omgekeerde osmose.
Ultrafiltratie en microfiltratie worden gebruikt om grotere deeltjes te scheiden terwijl kleinere deeltjes door het membraan worden gelaten. Virussen, bacteriën en gesuspendeerde vaste stoffen worden uitgesloten door deze membranen met grotere poriën. Vaak wordt ultrafiltratie of microfiltratie gebruikt in combinatie met een fijnere filtratiemethode als onderdeel van een algemeen industrieel proces.
Veel industrieën gebruiken membraanscheiding als onderdeel van hun routinehandelingen. Het verwijderen van schadelijke zouten en mineralen die kalk of corrosie in bronwater kunnen veroorzaken, is bijvoorbeeld belangrijk bij de werking van ketels. Membraanscheiding kan ook worden gebruikt voor het terugwinnen van chemische verbindingen uit een afvalstroom. Ontzilting is een andere methode waarbij membraanscheiding op grote schaal wordt gebruikt om drinkwater van hoge kwaliteit te produceren.