Qual è la differenza tra microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione e osmosi inversa?

Microfiltrazione (MF):

La precisione di filtrazione è generalmente compresa tra 0,1 e 50 micron. Gli elementi filtranti comuni in PP, gli elementi filtranti a carbone attivo, gli elementi filtranti in ceramica, ecc. appartengono tutti alla categoria della microfiltrazione. Vengono utilizzati per una semplice filtrazione grossolana per filtrare grandi particelle di impurità come fango, ruggine, ecc. nell'acqua, ma non possono rimuovere sostanze nocive come i batteri presenti nell'acqua. Normalmente l'elemento filtrante non può essere pulito. È un materiale filtrante usa e getta e deve essere sostituito frequentemente. ① Nucleo in cotone PP: generalmente utilizzato solo per la filtrazione grossolana con bassi requisiti per rimuovere particelle di grandi dimensioni come fango, ruggine, ecc. nell'acqua. ② Carbone attivo: può eliminare lo scolorimento e l'odore nell'acqua, ma non può rimuovere i batteri nell'acqua e anche l'effetto di rimozione del fango e della ruggine è scarso. ③ Elemento filtrante in ceramica: la precisione di filtrazione minima è di soli 0,1 micron, solitamente con una portata ridotta e difficile da pulire.

Membrana di ultrafiltrazione (UF):

Una membrana di filtrazione microporosa con specifiche di dimensione dei pori coerenti e un intervallo di dimensioni nominali dei pori di 0,001-0,02 micron. Il metodo di filtrazione su membrana che utilizza una membrana di ultrafiltrazione con differenza di pressione come forza motrice è la filtrazione su membrana di ultrafiltrazione. Le membrane di ultrafiltrazione sono per lo più realizzate in fibra di acetato o materiali polimerici con proprietà simili. È adatto per la separazione e concentrazione di soluti nella soluzione di lavorazione e viene spesso utilizzato anche per la separazione di sospensioni colloidali difficili da completare con altre tecnologie di separazione. Il suo campo di applicazione è in continua espansione.

L'ultrafiltrazione a membrana, che utilizza la differenza di pressione come forza motrice, può essere suddivisa in tre categorie: filtrazione su membrana di ultrafiltrazione, filtrazione su membrana microporosa e filtrazione su membrana ad osmosi inversa. Si distinguono in base alla dimensione o al peso molecolare delle piccole particelle che possono essere trattenute dallo strato di membrana. Quando l'intervallo di dimensioni nominali dei pori della membrana viene utilizzato come standard di distinzione, l'intervallo di dimensioni nominali dei pori della membrana microporosa (MF) è 0,02-10μm; la membrana di ultrafiltrazione (UF) è 0,001-0,02μm; la membrana ad osmosi inversa (RO) è 0,0001-0,001μm. Ci sono molti fattori che controllano i pori. Ad esempio, è possibile ottenere membrane di ultrafiltrazione con diverse dimensioni dei pori e distribuzioni delle dimensioni dei pori in base al tipo e alla concentrazione della soluzione durante la preparazione della membrana, le condizioni di evaporazione e condensazione, ecc.

Nanofiltrazione (NF):

La precisione di filtrazione è compresa tra l'ultrafiltrazione e l'osmosi inversa e il tasso di desalinizzazione è inferiore a quello dell'osmosi inversa. C'era un detto popolare sul mercato: la nanofiltrazione è un'osmosi inversa libera. In realtà, questo è un concetto tecnico fuorviante.

Il vero concetto di separazione della nanofiltrazione è una membrana filtrante che soddisfa l'effetto Donan e ha una ritenzione selettiva degli ioni. È una membrana la cui permeabilità al cloruro di sodio è proporzionale alla concentrazione di cloruro di sodio e il rapporto è maggiore di 0,4. Viene utilizzato principalmente per la desalinizzazione e la concentrazione di vari liquidi di alimentazione. Il tasso di ritenzione di NaCl allo 0% si ottiene mediante test su membrana di nanofiltrazione nella condizione di una miscela di 30.000 ppm di NaCl e altri tipi di ioni. Nella condizione di una soluzione pura di NaCl a 30.000 ppm. Il tasso di ritenzione della membrana di nanofiltrazione per NaCl è del 5% -15%. Quando la concentrazione di NaCl è inferiore a 30.000 ppm o anche inferiore, il tasso di ritenzione di NaCl mediante membrana di nanofiltrazione è superiore al 15%. L'effettivo tasso di rigetto delle membrane di nanofiltrazione per sali come NaCl dipende principalmente dalla composizione dell'affluente e dalle proprietà della membrana (vedi figura).

Osmosi inversa (RO):

La precisione di filtrazione è di circa 0,0001 micron. Si tratta di una tecnologia di separazione a membrana ad altissima precisione che utilizza la differenza di pressione sviluppata negli Stati Uniti all'inizio degli anni '60. Può filtrare quasi tutte le impurità presenti nell'acqua (comprese quelle dannose e benefiche) e consentire il passaggio solo delle molecole d'acqua. Viene generalmente utilizzato nella produzione di acqua pura, acqua ultrapura industriale e acqua ultrapura medica. La tecnologia dell’osmosi inversa richiede pressurizzazione ed elettricità.

Il principio dell'osmosi inversa:

Innanzitutto dobbiamo comprendere il concetto di “osmosi”. L'osmosi è un fenomeno fisico. Quando due tipi di acqua contenenti sali diversi vengono separati da una membrana semipermeabile, si scoprirà che l'acqua dal lato con meno sale penetrerà attraverso la membrana nell'acqua con un contenuto di sale più elevato, mentre il sale in essa contenuto non penetrare. In questo modo, la concentrazione di sale su entrambi i lati si fonderà gradualmente fino a raggiungere lo stesso livello. Tuttavia, occorre molto tempo per completare questo processo, chiamato anche pressione osmotica.

Se però si esercita una pressione sul lato con maggiore contenuto di sale, è possibile interrompere anche l'osmosi di cui sopra. La pressione in questo momento è chiamata pressione osmotica. Se si aumenta ulteriormente la pressione, l'osmosi può avvenire nella direzione opposta e il sale rimane. Pertanto, il principio della desalinizzazione ad osmosi inversa è quello di applicare una pressione maggiore della pressione osmotica naturale all'acqua con sale (come l'acqua grezza), in modo che l'osmosi proceda nella direzione opposta e le molecole d'acqua nell'acqua grezza siano pressato sull'altro lato della membrana per diventare acqua pulita, raggiungendo così lo scopo di rimuovere impurità e sale nell'acqua.