Mikrosuodatus (MF)
Mikrosuodatus voi siepata hiukkasia välillä {{0}},1 - 1 mikronia. Mikrosuodatuskalvo sallii suurten molekyylisten orgaanisten aineiden ja liukoisten kiintoaineiden (epäorgaanisten suolojen) kulkemisen läpi, mutta se voi estää suspendoituneen aineen, bakteerien, joidenkin virusten ja suurten kolloidien tunkeutumisen. Käyttöpaine-ero (tehokas käyttövoima) mikrosuodatuskalvon molemmilla puolilla on yleensä 0,7 baaria.
Ultrasuodatus (UF)
Ultrasuodatus voi siepata hiukkasia ja epäpuhtauksia välillä {{0}}.002 - 0,1 mikronia. Ultrasuodatuskalvo päästää pieniä molekyylejä ja liukoisia kiinteitä aineita (epäorgaanisia suoloja) läpi, mutta se estää tehokkaasti kolloideja, proteiineja, mikro-organismeja ja makromolekyylisiä orgaanisia aineita. Ultrasuodatuskalvon karakterisointiin käytetty raja-molekyylipaino on yleensä välillä 1,000 - 100,000. Käyttöpaine ultrasuodatuskalvon molemmilla puolilla on yleensä 0,2 - 7 baaria.
Nanosuodatus (NF)
Nanosuodatus on erityinen erotuskalvo. Se on nimetty, koska se voi pidättää noin 1 nanometrin (0,001 mikronin) aineita. Nanosuodatuksen toiminta-alue on ultrasuodatuksen ja käänteisosmoosin välillä. Se säilyttää orgaanista ainetta, jonka molekyylipaino on noin 200-400, ja sen kyky säilyttää liukoisia suoloja on 20-98 %. Yksiarvoisen anionisuolaliuoksen poistonopeus on alhaisempi kuin korkeaarvoisen anionisuolaliuoksen. Esimerkiksi natriumkloridin ja kalsiumkloridin poistonopeus on 20-80 %, kun taas magnesiumsulfaatin ja natriumsulfaatin poistonopeus on 90-98 %. Nanosuodatuskalvoja käytetään yleensä poistamaan orgaanista ainetta ja väriä pintavedestä, poistamaan kovuutta ja radioaktiivista radiumia kaivovedestä, poistamaan osittain liukoisia suoloja, tiivistämään ruokaa ja erottamaan hyödyllisiä aineita lääkkeissä. Nanosuodatuskalvojen käyttöpaine on yleensä 3,5-16 bar.
Käänteisosmoosi (RO)
Käänteisosmoosi on kehittynein kalvonesteen erotustekniikka. Se voi estää lähes kaikki liukoiset suolat ja orgaaniset aineet, joiden molekyylipaino on suurempi kuin 100, mutta päästää vesimolekyylien läpi. Selluloosa-asetaatti-käänteisosmoosikalvon suolanpoistonopeus on yleensä suurempi kuin 95 % ja käänteisosmoosikomposiittikalvon suolanpoistonopeus on yleensä suurempi kuin 98 %. Niitä käytetään laajalti meriveden ja murtoveden suolanpoistossa, kattilan syöttövedessä, teollisessa puhtaassa vedessä ja elektroniikkalaatuisen ultrapuhtaan veden valmistuksessa, puhtaan juomaveden tuotannossa, jäteveden käsittelyssä ja erityisissä erotusprosesseissa. Käänteisosmoosin käyttö ennen ioninvaihtoa voi vähentää huomattavasti käyttökustannuksia ja jätevesipäästöjä. Käänteisosmoosikalvon käyttöpaine on yleensä suurempi kuin 5 baaria, kun tulovesi on murtovettä, ja yleensä alle 84 baaria, kun tulovesi on merivettä.
Ultrasuodatusteknologian esittely
Ultrasuodatus on paineen ohjaama kalvoerotustekniikka. Suodatusta ohjaa kalvon molemmilla puolilla oleva paine-ero ja se on mekaanisen seulonnan periaatteeseen perustuva liuoserotusprosessi. Erotusalueella käänteisosmoosista mikrosuodatukseen ultrasuodatus on nanosuodatuksen (NF) ja mikrosuodatuksen (MF) välissä. Seulontaaukko on yleensä välillä 2-100nm, ja käyttöpaine on yleensä 0,01-0,3 MPa. Vuonna 1896 Martin teki ensimmäisen keinotekoisen ultrasuodatuskalvon. 1960-luvulla ehdotettiin molekyylipainon käsitettä, joka merkitsi modernin ultrasuodatuksen alkua. 1970- ja 1980-luvut olivat nopean kehityksen aikaa, ja se alkoi kypsyä 1990-luvun jälkeen.
Ultrasuodatuksessa käytetään epäsymmetristä huokoista puoliläpäisevää kalvoa, nimittäin ultrasuodatuskalvoa, suodatusväliaineena erilaisten makromolekyylisten liuenneiden aineiden, hiukkasten ja kolloidisten suspensioiden sieppaamiseksi liuoksessa erotuksen ja puhdistuksen tarkoituksen saavuttamiseksi. Ultrasuodatus voi poistaa tehokkaasti hiukkasia, kolloideja, bakteereja, lämmönlähteitä ja orgaanista ainetta vedestä. Se soveltuu erilaisiin tuotantoprosesseihin erotusta, konsentrointia ja puhdistusta varten. Sitä käytetään laajasti nestemäisten materiaalien erottamiseen, jalostukseen ja väkevöimiseen korkean teknologian biotekniikassa, lääketekniikassa, hienokemikaalissa ja muilla teollisuudenaloilla. Yksinkertaisen käyttöprosessinsa, lämmittämättömän ja korkean hyötysuhteensa ansiosta se on turvallisempi ja tehokkaampi kuin perinteinen tyhjiöväkevöinti, dialyysi, pakastekuivaus, keskipakoerotus ja muut menetelmät.
Viimeisten 30 vuoden aikana ultrasuodatusteknologian kehitys on ollut erittäin nopeaa. Sillä ei ole vain ainutlaatuinen rooli erikoisratkaisujen erottamisessa, vaan sitä on käytetty yhä enemmän teollisuuden vesihuollossa. Esimerkiksi valmistettaessa meriveden suolanpoistoa, talteenotettua vettä, puhdasta vettä ja erittäin puhdasta vettä, ultrasuodatusta voidaan käyttää esikäsittelylaitteistona, jolla varmistetaan myöhempien laitteiden, kuten käänteisosmoosin, pitkäaikainen turvallinen ja vakaa toiminta.
Verrattuna perinteisiin suodatus- ja mikrosuodatustekniikoihin ultrasuodatuksen edut ovat ilmeiset. Sen seulontahuokoskoko on pieni, ja se voi melkein siepata kaikki liuoksessa olevat bakteerit, lämmönlähteet, virukset, kolloidipartikkelit, proteiinit ja makromolekyyliset orgaaniset aineet; koko prosessi suoritetaan dynaamisessa tilassa, eikä suodatuskakkua muodostu, joten aineet, jotka eivät pääse kalvon pinnan läpi, kerääntyvät vain rajoitetusti ja suodatusnopeus voi saavuttaa tietyn tasapainoarvon stabiilissa tilassa ilman jatkuvaa vaimennus. Suurimolekyylisten liuenneiden aineiden erottaminen ultrasuodatuskalvoilla riippuu pääasiassa kalvon huokoskoosta eli kalvon adsorptio-, hylkimis-, esto- ja seulontavaikutuksista makromolekyylisiin liuenneisiin aineisiin. Tehokas erotus ei riipu pelkästään kalvon huokoskoon ja liuenneiden hiukkasten koosta, muodosta ja jäykkyydestä ja joustavuudesta, vaan myös liuoksen kemiallisista ominaisuuksista (pH-arvo, sähköiset ominaisuudet), koostumuksesta (onko muita hiukkasia), sekä kalvon tiheän kerroksen pinnan rakenne, sähköiset ominaisuudet ja kemialliset ominaisuudet (hydrofobisuus, hydrofiilisyys jne.).