Co to jest filtr membranowy i jak działa filtracja membranowa?

Filtracja membranowa to ogólnie stosowana technika oczyszczania i separacji cieczy, zwłaszcza w dziedzinie uzdatniania wody. W tym blogu nasz Specjalista ds. Procesów, Ruud Meinen, wyjaśnia, czym jest filtracja membranowa, jak działa i jakie są zalety.

Jak działa filtr membranowy?

Filtracja membranowa to technika separacji, która wykorzystuje półprzepuszczalne membrany do separacji substancji na podstawie wielkości cząsteczek i różnicy ciśnień. Ta technika polega na przeprowadzeniu strumienia zasilającego przez system membranowy, dzięki czemu strumień zostaje podzielony na dwa oddzielne strumienie: permeat (wodę oczyszczoną) i retentat (skoncentrowany strumień z oddzielonymi substancjami).

Rodzaje filtracji membranowej

Filtracja membranowa może być stosowana różnymi sposobami, w zależności od konkretnych wymagań procesu.

Filtracja ślepa (Dead end filtratie)

W filtracji ślepej, zasilanie przeprowadzane jest przez membranę i zatrzymywane na końcu. To sprawia, że woda przechodzi przez membranę, a zanieczyszczenia zaczynają się gromadzić. Aby usunąć zanieczyszczenia, okresowo przeprowadza się płukanie zwrotne. Polega to na przeprowadzeniu płynu pod ciśnieniem w odwrotnym kierunku przez membranę. Pomaga to usunąć zanieczyszczenia, które gromadzą się na powierzchni membrany i w jej porach. Przedłuża to również żywotność membran. Filtry RO nie są jednak odpowiednie do płukania zwrotnego, wymagają one czyszczenia chemicznego (CIP). Istnieją także membrany (lub membrany w obudowie), które muszą być wymieniane przy zanieczyszczeniu lub zbyt dużym spadku ciśnienia (jednorazowe użytkowanie).

Filtracja strugiowa (Crossflow filtratie)

Filtry strugiowe są szeroko stosowane, gdzie strumień zasilania przemieszcza się równolegle do membrany. Pomaga to w zmniejszeniu zanieczyszczenia na powierzchni membrany, ponieważ przepływ myje zanieczyszczenia do odpływu. Filtracja strugiowa jest często stosowana w procesach przemysłowych, gdzie wymagane jest filtrowanie większych ilości cieczy, takich jak produkcja wody pitnej czy oczyszczanie ścieków przemysłowych.

Odwrotna osmoza (RO) i nanofiltracja

Inne zaawansowane techniki, takie jak odwrócona osmoza (RO) i nanofiltracja (NF), są stosowane, gdy wymagane jest bardzo wysokie stopień filtracji. Systemy RO są szeroko stosowane do odsalania wody morskiej i produkcji ultraczystej wody, podczas gdy NF jest skuteczne w usuwaniu soli i substancji organicznych w aplikacjach, takich jak uzdatnianie wody w przemyśle spożywczym.

Gdzie można zastosować filtr membranowy?

Filtry membranowe w postaci filtrów z fałdami są szeroko stosowane w różnych procesach filtracji, obejmując:

• Oczyszczanie wody pitnej: do produkcji wysokiej jakości wody pitnej, gdzie skutecznie usuwa się zanieczyszczenia chemiczne i mikroorganizmy.
• Żywność i napoje: w procesach filtracji podczas produkcji m.in. piwa, wina, wody butelkowanej i produktów mleczarskich.
• Przemysłowe uzdatnianie wody: do oczyszczania i ponownego wykorzystywania ścieków przemysłowych oraz pozyskiwania cennych substancji.
• Reaktory membranowe (MBR): w połączeniu z procesami biologicznymi do oczyszczania ścieków i produkcji ponownie wykorzystywalnej wody.

Zalety membranowego filtru

Filtracja membranowa oferuje różne korzyści, które są istotne w różnych branżach, w których stosuje się filtry membranowe.

• Wysoka czystość: Filtracja membranowa może osiągnąć bardzo wysoki poziom czystości, co czyni ją idealną do oczyszczania wody pitnej i innych zastosowań, gdzie wymagana jest wysoka jakość.
• Niższe koszty: Chociaż zużycie energii może być wyższe, filtr membranowy oszczędza koszty w długotrwałej perspektywie poprzez obniżone koszty produkcji i usuwania, oraz mniejszą ilość koniecznych kroków obróbki.
• Przyjazne dla środowiska: Filtr membranowy pomaga w redukcji emisji CO2 i innych obciążeń środowiskowych. Zastosowanie w zrównoważonym uzdatnianiu wody i zmniejszenie np. zanieczyszczenia popiołowego, ponieważ filtr membranowy nie pozostawia żadnych resztek. Systemy RO mogą jednak generować dużą ilość zużycia energii, co może to zrównoważyć.
• Filtrowanie sterylne: Filtracja membranowa, zwłaszcza ultrafiltracja i odwrócona osmoza, może być bardzo skuteczna w usuwaniu bakterii, wirusów i innych mikroorganizmów, sprawiając, że woda zostaje zdezynfekowana.

Klasyfikacje oczyszczania membranowego

Filtry membranowe obejmują różne techniki, z własnymi specyficznymi zastosowaniami i wielkością porów.

Filtr membranowy do mikrofiltracji (MF)

Mikrofiltracja jest stosowana do separacji cząstek o wielkości od 0,1 do 10 mikronów. Mechanizm separacji opiera się na działaniu sitowym, a siłą napędową jest różnica ciśnień od 0,1 do 3 barów. MF jest często stosowany jako etap wstępny dla ultrafiltracji, zatrzymując koloidalne cząsteczki i mikroorganizmy.

Filtr membranowy do innych filtracji

Oprócz mikrofiltracji istnieją również inne rodzaje filtrów, które mogą nosić nazwę filtrów membranowych. Na przykład ultrafiltracja (UF) wykorzystuje membranę o wielkości porów 0,01 μm i jest przeznaczona do skutecznego usuwania wirusów i mikroorganizmów. Nanofiltracja (NF) idzie o krok dalej: oprócz wirusów usuwane są również jony dwuwartościowe za pomocą drobniejszej wielkości porów 0,001 μm. Odwrócona osmoza (RO) jest najbardziej zaawansowaną techniką filtracji i jest stosowana głównie do odsalania i oczyszczania wody, z wyjątkowo małą wielkością porów wynoszącą zaledwie 0,0001 μm.

Cechy membranowego filtra (kartusze z fałdami)

Filtry membranowe są dostępne w różnych rodzajach i rozmiarach, odpowiednich dla procesu. Najczęstsze cechy membranowego filtra z fałdami to:

• O-ring 222, O-ring 226 lub spear/fin
• Końcówka z podwójnym otworem (DOE) lub końcówka z pojedynczym otworem (SOE)
• Z blokadą obrotową lub bez blokady obrotowej

Więcej informacji lub porad na temat filtrów membranowych?

Filtracja membranowa to potężna i elastyczna technologia, która jest szeroko stosowana w wielu branżach do oczyszczania i separacji cieczy. Chcesz dowiedzieć się więcej na temat zastosowania filtrów membranowych w swoich procesach lub złożyć zapytanie ofertowe? Skontaktuj się ze mną pod moimi danymi kontaktowymi na górze strony lub pod adresem info@interfilter.nl.