¿Qué es la ultrafiltración?
La ultrafiltración utiliza una nueva tecnología de filtración de fibra hueca, combinada con una filtración de pretratamiento de tres etapas para eliminar las impurezas en el agua del grifo; los poros de ultrafiltración tienen menos de 0,01 micrones, lo que puede filtrar completamente bacterias, óxido, coloides y otros. Sustancias nocivas en el agua, conservando los oligoelementos y minerales originales en el agua.
La ultrafiltración es una de las tecnologías de separación por membranas impulsadas por la presión. Para separar moléculas grandes y pequeñas, el tamaño de los poros de la membrana está entre 20 y 1000 °A. La ultrafiltración de fibra hueca (membrana) tiene las ventajas de una alta densidad de llenado por unidad de recipiente y un pequeño espacio de piso.
Durante el proceso de ultrafiltración, la solución acuosa fluye a través de la superficie de la membrana bajo la presión de la presión. El disolvente (agua) y los solutos de moléculas pequeñas que son más pequeños que los poros de la membrana son permeables a la membrana y se convierten en purificación. Líquido (filtrado), que es más pequeño que los poros de la membrana. Los solutos y los grupos de solutos con poros grandes quedan atrapados y descargados con el flujo de agua para convertirse en líquido concentrado. El proceso de ultrafiltración es filtración dinámica y la separación se completa en condiciones de flujo. Los solutos solo se depositan de forma limitada en la superficie de la membrana, y la tasa de ultrafiltración decae hasta cierto punto y tiende al equilibrio, y puede restaurarse mediante limpieza.
La ultrafiltración se originó en 1748. Schmidt utilizaba una membrana de algodón o membrana Lu para filtrar soluciones. Cuando se aplica una determinada presión, la solución (agua) atraviesa la membrana, mientras que las proteínas, coloides y otras sustancias son interceptadas. , su precisión de filtración superaba con creces al papel de filtro, por lo que propuso el término ultrafiltración. En 1896, Martin produjo la primera membrana de ultrafiltración artificial. En los años 1960 se propuso el concepto de peso molecular, que fue el comienzo de la ultrafiltración moderna. y los años 1980 fueron períodos de rápido desarrollo, y comenzaron a madurar después de los años 1990. La investigación de nuestro país sobre esta tecnología fue relativamente tardía. Todavía estaba en el período de investigación en la década de 1970 y recién entró en la etapa de producción y aplicación industrial a fines de la década de 1980.
Los dispositivos de ultrafiltración, al igual que los dispositivos de ósmosis inversa, vienen en forma de tipo placa, tipo tubular (tipo tubo de presión interno y tipo haz de tubos de presión externo), tipo rollo, tipo fibra hueca, etc. La polarización por concentración es un fenómeno natural en el proceso de separación de membranas. Cómo reducir este fenómeno al mínimo es una de las cuestiones importantes en la tecnología de ultrafiltración. Las medidas tomadas actualmente incluyen: ① Aumentar la velocidad del flujo de agua en la superficie de la membrana para reducir el espesor de la capa límite y permitir que el agua elimine los solutos atrapados a tiempo; ② Tomar medidas de lavado físico o químico;
Es decir, bajo una determinada presión, los solutos y disolventes moleculares pequeños pueden pasar a través de una membrana especial con un tamaño de poro determinado, de modo que los solutos moleculares grandes no pueden atravesarla y permanecer en un lado de la membrana. , por lo que las sustancias macromoleculares se han purificado parcialmente. El principio de la ultrafiltración es también un principio del proceso de separación de membranas. La ultrafiltración utiliza una membrana activa por presión para interceptar coloides, partículas y sustancias de peso molecular relativamente alto en el agua bajo la acción de una fuerza impulsora externa (presión), mientras que el agua y las pequeñas partículas de soluto. pasar por el proceso de separación por membrana. Las sustancias con un peso molecular de 3x10000-1x10000 pueden filtrarse a través de los microporos de la superficie de la membrana. Cuando el agua a tratar pasa a través de la superficie de la membrana a un cierto caudal con la ayuda de una presión externa, las moléculas de agua y los solutos con un peso molecular inferior a 300-500 pasan a través de la membrana, mientras que las partículas y macromoléculas más grandes que los poros de la membrana. son interceptados debido a la detección, por lo que el agua se purifica. Es decir, cuando el agua pasa a través de la membrana de ultrafiltración, se puede eliminar la mayor parte de la sílice coloidal contenida en el agua y al mismo tiempo se puede eliminar una gran cantidad de materia orgánica.
El principio de la ultrafiltración no es complicado. Durante el proceso de ultrafiltración, debido a la acumulación continua de impurezas atrapadas en la superficie de la membrana, se producirá una polarización de la concentración. Cuando la concentración de soluto en la superficie de la membrana alcance un cierto límite, se formará una capa de gel que hará que la permeabilidad al agua de la membrana disminuya. Esto limita en cierta medida la aplicación de la ultrafiltración. Con este fin, es necesario realizar investigaciones a través de experimentos para determinar el proceso y las condiciones operativas óptimas para minimizar el impacto de la polarización de la concentración y hacer de la ultrafiltración un método confiable de pretratamiento por ósmosis inversa.
La clave de la tecnología de ultrafiltración es la membrana. Las membranas están disponibles en varios tipos y especificaciones y se pueden seleccionar según las necesidades del trabajo. Las primeras membranas eran membranas isotrópicas y uniformes, que ahora se utilizan comúnmente como membranas microporosas, y sus diámetros de poro suelen ser de 0,05 mm y 0,025 mm. En los últimos años, se han producido algunas membranas de ultrafiltración asimétricas anisotrópicas. Una de las membranas de difusión anisotrópica está compuesta por una "capa de piel" porosa muy delgada con un cierto tamaño de poro (aproximadamente 0,1 mm a 1,0 mm de espesor y relativamente más gruesa). (aproximadamente 1 mm) capa de "capa de esponja" que es más permeable y sirve como soporte. La capa de piel determina la selectividad de la membrana, mientras que la capa de esponja añade resistencia mecánica. Debido a que la capa de piel es muy delgada, tiene alta eficiencia, buena permeabilidad, gran caudal y los solutos no la bloquean fácilmente, lo que hace que el caudal disminuya. Las membranas comúnmente utilizadas generalmente están hechas de acetato de celulosa o nitrato de celulosa o una mezcla de ambos.
En los últimos años, para satisfacer las necesidades de esterilización en las industrias farmacéutica y alimentaria, se han desarrollado membranas anisotrópicas no fibrosas, como membranas de polisulfona, membranas de polisulfona amida y membranas de poliacrilonitrilo. Esta membrana es estable a pH de 1 a 14 y puede funcionar normalmente a 90°C. Las membranas de ultrafiltración suelen ser relativamente estables y pueden usarse de forma continua durante 1 o 2 años si se usan correctamente. Si no se utiliza temporalmente, se puede almacenar en una solución de formaldehído al 1% o NaN3 al 0,2%. Los indicadores básicos de rendimiento de las membranas de ultrafiltración incluyen principalmente: flujo de agua [cm3/(cm2?h)]; tasa de rechazo (expresada como porcentaje de estabilidad química y física (incluida la resistencia mecánica), etc.