Vad är membranseparation?

Membranseparation är en teknik som används inom vetenskap och industri för att separera ämnen från en blandning genom att filtrera blandningen genom ett poröst membran. Ämnet som filtreras kan vara antingen en vätska eller en gas. Membranseparation har många praktiska tillämpningar, inklusive vattenfiltrering och skapandet av koncentrerade lösningar. De viktigaste typerna av membranseparationsprocesser är omvänd osmos, nanofiltrering, ultrafiltrering och mikrofiltrering.

När en matningslösning eller gas förs över ett poröst membran under högt tryck kommer vissa ämnen från den blandningen att genomsyra membranet till området med lägre tryck, men andra ämnen kommer inte att kunna göra det. Membranets konsistens och kemiska sammansättning avgör vilka material som passerar genom det. Till exempel, ett membran som har större porer tenderar att släppa in stora och små partiklar, och ett membran som har mindre porer kommer att utesluta de större partiklarna. På liknande sätt kan ett membran som har en speciell kemisk sammansättning utformas för att kemiskt filtrera bort vissa föreningar.

Vid omvänd osmos finns två lösningar på motsatta sidor av membranet - en som är mer koncentrerad och den andra som är mer vattnig eller mindre koncentrerad. Vattenens naturliga tendens att diffundera från ett område med låg koncentration till ett område med hög koncentration vändes av tryck som appliceras på den starkt koncentrerade lösningen. Detta får vatten att strömma ut ur den starkt koncentrerade lösningen över membranet, vilket gör den lösningen ännu mer koncentrerad genom vattenavlägsnande. Indunstad mjölk och andra kondenserade produkter kan tillverkas genom denna process.

Nanofiltrering används vanligtvis vid bearbetning av vatten för att avlägsna dess salta smak eller oönskade mineralinnehåll. Denna metod tar bort salter, såsom natrium och kalium, från vätskan. Membraner som används vid nanofiltrering har något större porstorlek än de som används vid omvänd osmos.

Ultrafiltrering och mikrofiltrering används för att separera större partiklar samtidigt som mindre partiklar släpps genom membranet. Virus, bakterier och suspenderat fast ämne utesluts av dessa större pormembran. Ofta kommer ultrafiltrering eller mikrofiltrering att användas i samband med en finare filtreringsmetod som en del av en övergripande industriell process.

Många industrier använder membranseparation som en del av sin rutinmässiga verksamhet. Till exempel är det viktigt att ta bort skadliga salter och mineraler som kan skapa våg eller korrosion i källvatten. Membranseparation kan också användas för att återta kemiska föreningar från en avfallsström. Avsaltning är en annan metod där membranseparation används allmänt för att producera högkvalitativt dricksvatten.