ההבדל בין מיקרו סינון, אולטרה סינון, ננופילטרציה ואוסמוזיס הפוכה

מיקרו סינון (MF)
דיוק הסינון נע בין 0.1 ל-50 מיקרון.מיקרו סינון כולל אלמנטים שונים של מסנן PP, אלמנטים מסנן פחם פעיל, אלמנטים מסננים קרמיים, וכן הלאה.מסיר יסודות מסוכנים מהמים, כמו מיקרואורגניזמים.אלמנט המסנן לרוב אינו ניתן לשטיפה והוא חומר סינון חד פעמי שיש להחליף על בסיס קבוע.

① ליבת כותנה PP: בדרך כלל משמש רק לסינון גס עם דרישות נמוכות להסרת חלקיקים גדולים כגון משקעים וחלודה במים.

②פחמן פעיל: הוא יכול לחסל את הצבעים והריחות השונים במים, אבל הוא לא יכול להסיר את החיידקים במים, וגם אפקט ההסרה של משקעים וחלודה גרועה מאוד.

③ אלמנט מסנן קרמי: דיוק הסינון הקטן הוא רק 0.1 מיקרון, וקצב הזרימה הוא בדרך כלל קטן, מה שלא קל לניקוי.

ממברנה אולטרה סינון (UF)
לממברנת פילטר מיקרו-נקבובית יש טווח מדורג של גודל נקבוביות של 0.001-0.02 מיקרון ותקני גודל נקבוביות עקביים.סינון ממברנה אולטרה סינון הוא תהליך סינון ממברנה המשתמש בממברנת אולטרה סינון עם הפרש לחצים ככוח המניע.רוב ממברנות סינון האולטרה בנויות מסיבי אצטט או חומרים פולימריים בעלי מאפיינים דומים.הוא מתאים להפרדה ולריכוז של מומסים בתמיסות טיפול, והוא משמש לעתים קרובות גם להפרדה של תרחיפים קולואידים שקשה לסיים אותם באמצעות טכניקות הפרדה אחרות, ותחומי היישום שלו הולכים וגדלים.

סינון אולטרה ממברנה המבוסס על הפרש לחצים מסווג לשלושה סוגים: סינון ממברנות אולטרה-פילטרציה, סינון ממברנות מיקרו-נקביות וסינון ממברנת אוסמוזה הפוכה.הם נבדלים על ידי גודל החלקיקים הזעיר או המשקל המולקולרי ששכבת הממברנה עשויה לשמור.כאשר טווח גודל הנקבוביות המדורג של הממברנה משמש כסטנדרט המבחין, לממברנה המיקרו-נקבובית (MF) יש טווח גודל נקבוביות מדורג של 0.02-10 מ', לממברנת האולטרה-פילטרציה (UF) יש טווח גודל נקבוביות מדורג של 0.001 -0.02 מ', ולממברנת האוסמוזה ההפוכה (RO) יש טווח גודל נקבוביות מדורג של 0.0001-0.001 מ'.ישנם מספר אלמנטים בקרה עבור נקבוביות, כגון ממברנות סינון אולטרה עם גדלי נקבוביות משתנים, וניתן ליצור התפלגות גודל הנקבוביות על סמך סוג וריכוז התמיסה, כמו גם תנאי אידוי וקרישה במהלך ייצור הממברנה.

מפה פיזית עם סינון אולטרה
ממברנות אולטרה סינון הן בדרך כלל ממברנות הפרדה פולימריות, כאשר החומרים הפולימריים המשמשים לממברנות סינון אולטרה מורכבים בעיקר מנגזרות תאית, פוליסולפון, פוליקרילוניטריל, פוליאמיד ופוליקרבונט.ממברנות סינון אולטרה נמצאות בשימוש נרחב בתעשיות התרופות, המזון והסביבה, וניתן ליצור אותן לממברנות שטוחות, ממברנות גליליות, ממברנות צינוריות או ממברנות סיבים חלולים.

ממברנת האולטרה סינון הייתה אחת מממברנות ההפרדה הפולימריות הראשונות שהומצאו, ומכונות סינון אולטרה יוצרו בשנות ה-60.ממברנות סינון אולטרה נמצאות בשימוש נרחב בתעשייה והופיעו כפעולת יחידה כימית חדשה.הוא מועסק בהפרדה, ריכוז וטיהור של מוצרים ביולוגיים, מוצרים פרמצבטיים ופריטי מזון, כמו גם מכשירי טיפול סופניים בטיפול בדם, טיפול בשפכים והכנת מים טהורים.

דיוק הסינון של ננו-סינון (NF) הוא בין זה של סינון אולטרה לזה של אוסמוזה הפוכה, וקצב ההתפלה נמוך מזה של אוסמוזה הפוכה.בשוק, הייתה אמירה רווחת: ננופילטרציה היא אוסמוזה הפוכה מרושלת.למעשה, זהו רעיון טכני מטעה.
מפה פיזית של ננו סינון
בתפיסת ההפרדה בפועל, ננו-פילטרציה היא ממברנת סינון העומדת באפקט Daunan ובעלת דחיית יונים סלקטיבית, ממברנה שחדירותו של נתרן כלורי פרופורציונלית לריכוז הנתרן כלורי והיא יותר מ-0.4.היישומים העיקריים שלו הם התפלה וריכוז נוזלי קלט שונים.0% דחייה של NaCl נצפתה באמצעות ממברנות ננופילטרציה ב-30,000 ppm NaCl בשילוב עם יונים אחרים.

אוסמוזה הפוכה (RO): דיוק הסינון הוא בסביבות 0.0001 מיקרון, וזוהי שיטת הפרדת ממברנות ברמת דיוק גבוהה במיוחד שפותחה בארצות הברית בתחילת שנות ה-60 תוך שימוש בלחץ דיפרנציאלי.זה יכול לסנן כמעט את כל המזהמים (גם מזיקים וגם מועילים) במים, ולהשאיר רק מולקולות מים.ברוב המקרים, הוא מועסק בייצור מים טהורים, מים טהורים תעשייתיים ומים טהורים רפואיים.דרושים לחץ ואנרגיה עבור טכנולוגיית אוסמוזה הפוכה.

RO הוא קיצור של קרום אוסמוזה הפוכה באנגלית.מכיוון שגודל הנקבוביות של קרום RO הוא חמש מיליוניות משערה (0.0001 מיקרון), הוא בדרך כלל בלתי נראה לעין בלתי מזוינת, וחיידקים ווירוסים הם 5000. לכן, רק מולקולות מים וכמה יונים מינרליים שמועילים לגוף האדם. יכול לעבור, וזיהומים אחרים ומתכות כבדות נפלטים מצינור השפכים.

העיקרון של אוסמוזה הפוכה:
בראש ובראשונה, עלינו להבין את הרעיון של "אוסמוזה".אוסמוזה היא תהליך פיזיקלי.כאשר מופרדים שני סוגי מים עם מלחים שונים, כגון על ידי מחסום חצי חדיר, המים בצד עם פחות מלח ימצאו מחלחלים.הממברנה נכנסת למים עם תכולת מלח גבוהה, אך המלח אינו חודר, מה שגורם לריכוז המלח משני הצדדים להתמזג בהדרגה עד שהם שווים.עם זאת, לוקח הרבה זמן להשלים תהליך זה, הידוע גם בשם לחץ אוסמוטי.

מפה פיזית של אוסמוזה הפוכה
עם זאת, אם תנסה להפעיל לחץ על צד המים עם תכולת מלח גדולה, התוצאה עלולה להגביל גם את החדירה הנ"ל, ולחץ זה מכונה לחץ אוסמוטי.אם הלחץ מוגבר, ניתן להפוך את ההסתננות, והמלח יישאר.כתוצאה מכך, העיקרון של התפלת אוסמוזה הפוכה הוא להפעיל לחץ גדול מהלחץ האוסמוטי הטבעי במים מלוחים (כגון מים גולמיים), כך שהאוסמוזה מתקדמת בכיוון ההפוך, ומולקולות המים במים הגולמיים נלחצות. לצד השני של הממברנה, וכתוצאה מכך מים נקיים, על מנת להשיג את המטרה של סילוק זיהומים ומלחים מהמים.

המקור של RO אוסמוזה הפוכה:

מדען אמריקאי, גילה במקרה בשנת 1950 ששחפים שאבו פיה ענקית של מי ים מעל פני הים כשהם טסים בים.הם הקיאו מעט מי ים לאחר מספר שניות, מה שעורר חששות מכיוון שבעלי חיים ביבשה נושמים דרך הריאות שלהם.לא ניתן לצרוך מי מלח עתירי מלח.לאחר הנתיחה התגלה שלגוף השחף יש שכבה דקה.הסרט ממש מדוייק.השחף שואף מים מלוחים, הנדחסים לאחר מכן, ומולקולות המים עוברות דרך הסרט עקב השפעת הלחץ.

הוא הופך למים מתוקים, והמזהמים והמלח המרוכז ביותר במי הים יורקים מהפה.זהו הבסיס התיאורטי הבסיסי של תהליך האוסמוזה ההפוכה, אשר הוחל לראשונה על ציוד התפלה בשנת 1953 על ידי אוניברסיטת פלורידה.ד"ר סידני לוד, פרופסור בבית הספר לרפואה באוניברסיטת UCLA, שיתף פעולה עם ד"ר סוירירג'אן כדי להתחיל במחקר על ממברנות אוסמוזה הפוכה ב-2009, בתמיכת פרויקט ממשלתי פדרלי בארה"ב, והשקיע כ-400 מיליון דולר אמריקאי בכל שנה במחקר כדי ליישם אותו על אסטרונאוטים.