Mikrofiltrasyon

Mikrofiltrasyon, kontamine bir sıvının, mikroorganizmaları ve süspanse edilmiş partikülleri proses sıvısından ayırmak için özel bir gözenek büyüklüğündeki membrandan geçirildiği bir tür fiziksel filtrasyon prosesidir. İstenmeyen kirletici maddeler içermeyen bir ürün akışı sağlamak için, membran teknolojisi kullanılarak ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon ve ters osmoz gibi çeşitli ayırma işlemleriyle birlikte kullanılır.^[1]

Mikrofiltrasyon genellikle ultrafiltrasyon gibi diğer ayırma işlemleri için bir geri yıkama ve granüler ortam filtrasyonu için bir işlem sonrası olarak hizmet eder. Mikrofiltrasyon için kullanılan tipik parçacık büyüklüğü, yaklaşık 0.1 ila 10 um arasında değişmektedir. Yaklaşık moleküler ağırlık açısından bu membranlar, genellikle 100,000 g / mol'den daha düşük moleküler ağırlıktaki makromolekülleri ayırabilir.^[2] Mikrofiltrasyon işleminde kullanılan filtreler, tortu, alg, protozoa veya büyük bakteri gibi parçacıkların filtreden geçmesini önlemek için özel olarak tasarlanmıştır. Su (H20), Sodyum (Na +) veya Klorür (Cl−) iyonları gibi monovalent türler, çözünmüş veya doğal organik madde gibi daha mikroskobik, atomik veya iyonik malzemeler, küçük kolloidler ve virüsler filtreden geçmeye devam edebilecektir.

Asılı sıvı, bir levha veya boru biçimindeki yarı geçirgen membrana paralel veya teğet olarak nispeten yüksek bir hızda yaklaşık 1–3 m / s ve düşük ila orta basınç ölçümünde (yaklaşık 100-400 kPa) geçirilir. Sıvının membran filtresinden geçmesine izin vermek için işleme ekipmanına bir pompa takılır. Ayrıca, basınçla çalışan veya vakumlu iki pompa konfigürasyonu vardır.^[3] Çıkış ve giriş akışları arasındaki basınç düşüşünü ölçmek için genel olarak bir diferansiyel veya normal basınç ölçer takılır.

Mikrofiltrasyon membranlarının en bol kullanımı su, içecek ve biyo işleme endüstrilerinde bulunur. Bir mikro filtre kullanılarak yapılan işlemden sonra çıkan işlem akışı, genellikle% 90-98 arasında değişen bir geri kazanım oranına sahiptir.^[4]

Membran filtrasyon işlemleri üç ana özellik ile ayırt edilebilir: itici güç, geri akış akışı ve nüfuz akışları. Mikrofiltrasyon işlemi, süspansiyon haline getirilmiş partiküller, tutulan su ve çözünmüş çözünen maddeler ve geçirgen olarak su ile basınçla uygulanır.^[5] Hidrolik basıncın kullanılması, sıvı akışının akış hızını (akışını) artırarak ayırma işlemini hızlandırır, ancak retentat ve ürün akışlarındaki türlerin kimyasal bileşimini etkilemez.

Mikro filtrasyonun veya herhangi bir membran teknolojisinin performansını sınırlayan temel bir özellik, kirlenme olarak bilinen bir işlemdir. Kirlenme, süspanse edilmiş parçacıklar, geçirimsiz çözülmüş çözeltiler ve hatta geçirgen çözücüler gibi besleme bileşenlerinin, zar yüzeyinde ve zarın gözenekleri içinde biriktirilmesini ve biriktirilmesini tarif eder. Filtrasyon işlemleri sırasında zarın tıkanması akıyı ve dolayısıyla işlemin genel etkinliğini azaltır. Bu, basınç düşüşü belirli bir noktaya yükseldiğinde gösterilir.^[2] Çalışma parametreleri sabit olduğunda bile (basınç, akış hızı, sıcaklık ve konsantrasyon) meydana gelir. Kirlenme çoğunlukla geri dönüşsüzdür, ancak kirlenme katmanının bir kısmı kısa süre boyunca temizleyerek tersine çevrilebilir.^[6]

Mikrofiltrasyon membranları genellikle iki konfigürasyondan birinde çalışabilir:

Çapraz akışlı filtreleme: akışkanın zara göre teğet olarak geçtiği yerdir. Muamele edilen sıvıyı içeren besleme akımının bir kısmı filtrenin altında toplanırken, suyun bir kısmı işlenmemiş zardan geçirilir. Çapraz akış filtrasyonunun bir işlemden ziyade bir birim işlemi olduğu anlaşılmaktadır.

Çıkmaz filtrasyon; işlem akışkanının tümü akar ve zarın gözenek boyutlarından daha büyük olan tüm parçacıkların yüzeyinde durur. Besleme suyunun tümü bir kerede kek oluşumuna tabi olarak arıtılır. Bu işlem çoğunlukla düşük konsantre çözeltilerin parti veya yarı-ince filtrasyonu için kullanılır.