I det st-endigt udviklende område for vogbehogling er membranfiltrering dukket op som en hjørnestensteknologi til fremstilling af rent, sikkert vog. Mens der er mange typer membraner, er to af de mest diskuterede ultrafiltrering (UF) og nanofiltrering (NF) . Selvom begge er trykdrevne processer, der bruger en semipermeabel barriere til at adskille forurenende stoffer fra en væske, er de designet til vidt forskellige formål. Den grundlæggende skelnen mellem dem ligger i en kritisk faktor: porestørrelse .
Ultrafiltrering er en membranproces, der primært opererer efter princippet om størrelse udelukkelse , der fungerer som en meget fin si. UF-membraner har en typisk porestørrelse, der spænder fra 0,01 til 0,1 mikron eller 10 til 100 nanometer. Denne porestruktur er yderst effektiv til fysisk at blokere en lang række større partikler og mikroorganismer.
De primære forurenende stoffer, som UF-membraner er designet til at fjerne omfatter:
Suspenderede faste stoffer og kolloider der forårsager uklarhed.
Bakterie og protozoer , som f.eks Giardia og Cryptosporidium .
Virus (de fleste typer, selvom nogle mindre vira kan passere igennem).
Høj molekylvægt organiske forbindelser og macromolecules.
Fordi UF-membraner har relativt store porer sammenlignet med andre membranteknologier som NF eller omvendt osmose (RO), kræver de lavere driftstryk , typisk i området fra 15 til 100 psi (1 til 7 bar). Dette gør UF-systemer mere energieffektive og omkostningseffektive til applikationer, hvor det primære mål er fjernelse af partikler og mikroorganismer. Fælles applikationer omfatter drikkevandsrensning, spildevandsgenanvendelse og som en afgørende faktor forbehandlingstrin til mere avancerede membransystemer som RO, der beskytter nedstrømsmembranerne mod tilsmudsning.
Nanofiltreringsmembraner omtales ofte som "løse" RO-membraner, fordi deres porestørrelse falder mellem den for UF og RO. NF-membraner har en meget finere porestørrelse, typisk i størrelsesordenen 0,001 til 0,01 mikron eller 1 til 10 nanometer. Denne betydeligt mindre porestørrelse gør det muligt for NF at adskille meget mindre forurenende stoffer, der let ville passere gennem en UF-membran.
Ud over simpel størrelsesudelukkelse er NF-membraner også afhængige af ladningsafvisning eller Donnan-effekten. De fleste NF-membraner har en lille negativ ladning på deres overflade, som hjælper med at afvise negativt ladede ioner. Denne dobbelte mekanisme gør det muligt for NF at fjerne ikke kun de forurenende stoffer, der er anført for UF, men også:
Divalente ioner som calcium ( ) og magnesium ( ), som er den primære årsag til vandhårdhed.
Bestemt monovalente ioner (f.eks. natrium, chlorid), dog med en lavere afvisningshastighed end RO.
Mindre organiske molekyler som f.eks pesticider og herbicider .
På grund af deres mindre porer og behovet for at overvinde osmotisk tryk, kræver NF-systemer højere driftstryk end UF, generelt fra 50 til 200 psi (3,5 til 14 bar). Dette højere tryk betyder højere energiforbrug og driftsomkostninger. Imidlertid gør NF's unikke egenskaber det til det ideelle valg til specifikke applikationer, især blødgøring af vand , farvefjernelse , og delvis afsaltning til brakvandskilder.
Afslutningsvis handler valget mellem UF og NF ikke om, hvilken teknologi der er "bedre", men derimod hvilken der er det rigtige værktøj til jobbet. Hvis dit mål er blot at fjerne suspenderede stoffer, bakterier og vira fra en vandkilde, er ultrafiltrering den mere effektive og økonomiske løsning. Men hvis målet er at blødgøre vand, fjerne specifikke opløste ioner eller behandle visse industrielle spildevand, er nanofiltreringens overlegne separationsevner afgørende. At forstå disse nøgleforskelle er afgørende for at designe en effektiv og effektiv vandbehandlingsproces.
