Membran ayırma, bilim ve endüstride bu karışımı gözenekli bir zardan süzerek maddeleri karışımdan ayırmak için kullanılan bir tekniktir. Filtrelenen madde bir sıvı veya bir gaz olabilir. Membran ayırma, su filtrasyonu ve konsantre solüsyonların yaratılması dahil olmak üzere birçok pratik uygulamaya sahiptir. Membran ayırma işlemlerinin ana tipleri ters ozmoz, nanofiltrasyon, ultrafiltrasyon ve mikrofiltrasyondur.
Bir besleme çözeltisi veya gaz, yüksek basınç altında gözenekli bir zarın içinden geçirildiğinde, bu karışımdan gelen bazı maddeler, zarın düşük basınçlı alana nüfuz etmesine neden olur, ancak diğer maddeler bunu yapamaz. Membranın tutarlılığı ve kimyasal bileşimi hangi malzemelerin içinden geçtiğini belirler. Örneğin, daha büyük gözeneklere sahip bir zar, büyük ve küçük parçacıklara izin verme eğiliminde olacaktır ve daha küçük gözeneklere sahip bir zar, büyük parçacıkları dışlayacaktır. Benzer şekilde, belirli bir kimyasal bileşime sahip bir membran, belirli bileşikleri kimyasal olarak filtrelemek için tasarlanabilir.
Ters ozmozda, membranın zıt taraflarında iki solüsyon bulunur - biri daha konsantre, diğeri daha sulu veya daha az konsantre olan. Suyun, düşük konsantrasyonlu bir alandan yüksek konsantrasyonlu bir alana yayılma eğilimi, yüksek konsantrasyonlu çözeltiye uygulanan basınçla tersine çevrilir. Bu, suyun membran boyunca yüksek derecede konsantre çözeltiden dışarı akmasına neden olur ve bu çözeltiyi suyun giderilmesiyle daha da konsantre hale getirir. Buharlaştırılmış süt ve diğer yoğunlaştırılmış ürünler bu işlemle yapılabilir.
Nanofiltrasyon tipik olarak tuzlu tadını veya istenmeyen mineral içeriğini gidermek için suyun işlenmesinde kullanılır. Bu yöntem, sodyum ve potasyum gibi tuzları sıvıdan uzaklaştırır. Nanofiltrasyonda kullanılan membranlar, ters ozmozda kullanılanlardan biraz daha büyük bir gözenek boyutuna sahiptir.
Ultrafiltrasyon ve mikrofiltrasyon, daha küçük partikülleri membrandan geçirirken daha büyük partikülleri ayırmak için kullanılır. Virüsler, bakteriler ve süspanse edilmiş katı madde bu daha büyük gözenekli membranlar tarafından dışlanır. Genelde, ultrafiltrasyon veya mikrofiltrasyon, genel bir endüstriyel işlemin parçası olarak daha ince bir filtrasyon yöntemi ile birlikte kullanılacaktır.
Birçok endüstri rutin işlemlerinin bir parçası olarak membran ayırmayı kullanır. Örneğin, kaynak suyunda kireçlenebilecek veya korozyona neden olabilecek zararlı tuzların ve minerallerin uzaklaştırılması kazanların çalışmasında önemlidir. Membran ayrımı, kimyasal bileşiklerin bir atık akımından geri kazanılması için de kullanılabilir. Tuzdan arındırma, membran ayrılmasının yüksek kaliteli içme suyu üretmek için yaygın olarak kullanıldığı başka bir yöntemdir.
