Hva er membranseparasjon?

Membranseparasjon er en teknikk som brukes i vitenskap og industri for å skille stoffer fra en blanding ved å filtrere den blandingen gjennom en porøs membran. Stoffet som filtreres kan være enten en væske eller en gass. Membranseparasjon har mange praktiske anvendelser, inkludert vannfiltrering og dannelse av konsentrerte løsninger. De viktigste typene membranseparasjonsprosesser er omvendt osmose, nanofiltrering, ultrafiltrering og mikrofiltrering.

Når en mateløsning eller gass føres over en porøs membran under høyt trykk, vil visse stoffer fra den blandingen gjennomsyre membranen til området med lavere trykk, men andre stoffer vil ikke kunne gjøre det. Membranens konsistens og kjemiske sammensetning avgjør hvilke materialer som passerer gjennom den. For eksempel vil en membran som har større porer ha en tendens til å slippe inn store og små partikler, og en membran som har mindre porer vil ekskludere de større partiklene. Tilsvarende kan en membran som har en spesiell kjemisk sammensetning være designet for å kjemisk filtrere ut visse forbindelser.

Ved omvendt osmose er det to løsninger på motsatte sider av membranen - en som er mer konsentrert og den andre som er mer vannaktig eller mindre konsentrert. Den naturlige tendensen til vann til å diffundere fra et område med lav konsentrasjon til et område med høy konsentrasjon blir reversert av trykk påført til den sterkt konsentrerte løsningen. Dette får vann til å strømme ut av den sterkt konsentrerte løsningen over membranen, noe som gjør den løsningen enda mer konsentrert ved fjerning av vann. Fordampet melk og andre kondenserte produkter kan lages gjennom denne prosessen.

Nanofiltrering brukes vanligvis i prosessering av vann for å fjerne salt salt eller uønsket mineralinnhold. Denne metoden fjerner salter, som natrium og kalium, fra væsken. Membraner som brukes i nanofiltrering har en litt større porestørrelse enn de som brukes i omvendt osmose.

Ultrafiltrering og mikrofiltrering brukes til å skille ut større partikler mens de slipper mindre partikler gjennom membranen. Virus, bakterier og suspendert faststoff utelukkes av disse større poremembranene. Ofte vil ultrafiltrering eller mikrofiltrering bli brukt i forbindelse med en finere filtreringsmetode som en del av en samlet industriell prosess.

Mange bransjer bruker membranseparasjon som en del av sin rutinevirksomhet. Å fjerne skadelige salter og mineraler som kan forårsake skala eller korrosjon i kildevann er for eksempel viktig i drift av kjeler. Membranseparasjon kan også brukes til å gjenvinne kjemiske forbindelser fra en avfallsstrøm. Avsalting er en annen metode der membranseparasjon er mye brukt til å produsere drikkevann av høy kvalitet.