Daugelis žmonių iki galo nesupranta įvairių membraninio filtravimo technologijų skirtumų. Šiame straipsnyje pateiksime išsamų paaiškinimą.
Be katijonų ir anijonų pašalinimo (ty gėlinimo), atvirkštinis osmosas (RO) taip pat gali pašalinti daugybę teršalų, todėl jis laikomas filtravimo tipu. RO, nanofiltravimo (NF), ultrafiltravimo (UF), mikrofiltravimo (MF) ir įprasto filtravimo (CF) pašalintų priemaišų diapazonai parodyti 1 paveiksle, o įprastų medžiagų dydžiai pateikiami 2 lentelėje.
Atvirkštinis osmosas (RO), nanofiltravimas (NF), mikrofiltravimas (MF) ir ultrafiltravimas (UF) yra kryžminio srauto filtravimo tipai. Proceso metu tiekiamas vanduo padalijamas į permeato srautą (produkto vandenį) ir koncentrato srautą, kuriame yra koncentruotų tirpių arba suspenduotų dalelių, o dauguma tirpių medžiagų ir priemaišų pasišalina koncentrate (žr. paveikslėlį žemiau).
Priešingai, įprastinis filtravimas leidžia vandeniui tekėti tiesiai per filtravimo terpę (pvz., filtro sluoksnius ar membranas), kur prie terpės arba joje lieka priemaišų (žr. paveikslėlį žemiau).
Remdamiesi informacija iš aukščiau pateiktų paveikslų, galime apibendrinti skirtingų membraninio filtravimo technologijų charakteristikas:
1. Mikrofiltravimas (MF)
Pašalina maždaug 0,1–1 μm dydžio daleles. Daugiausia naudojamas bakterijoms, suspenduotoms dalelėms ir koloidinėms medžiagoms pašalinti. Gali prasiskverbti ištirpusios kietosios medžiagos ir didelės molekulės. Darbinis slėgis paprastai yra apie 0,07 MPa.
2. Ultrafiltravimas (UF)
Pašalina daleles, didesnes nei maždaug 0,002–0,1 μm. Pirmiausia naudojamas koloidams, baltymams, suspenduotoms dalelėms ir mikroorganizmams pašalinti. Gali atmesti medžiagas, kurių molekulinė masė (MWCO) viršija 1 000–100 000, tuo pačiu leisdama prasiskverbti ištirpusioms kietosioms medžiagoms ir mažoms molekulėms. Darbinis slėgis paprastai svyruoja nuo 0,1 iki 0,7 MPa.
3. Nanofiltravimas (NF)
Pavadintas dėl gebėjimo pašalinti maždaug 1 nm (0,001 μm) daleles. Paprastai pašalina organines medžiagas, kurių molekulinė masė viršija 200–400, o gėlinimo greitis yra 20–98%. Vienavalenčių jonų pašalinimas svyruoja nuo 20% iki 98%, o dvivalenčių jonų pašalinimas gali būti didesnis nei 90%–98%. Tinka dažiklių, bendros organinės anglies (TOC) ir kietumo pašalinimui. Darbinis slėgis paprastai svyruoja nuo 0,35 iki 1,6 MPa.
4. Atvirkštinis osmosas (RO)
Pašalina net 0,0001 μm daleles ir organines medžiagas, kurių molekulinė masė didesnė nei 150–200. Gėlinimo greitis gali viršyti 95 %, todėl tai yra pagrindinis didelio- druskingo vandens išankstinio apdorojimo metodas ir viena pažangiausių vandens valymo technologijų šiandien. Jo taikymo sritis tampa vis platesnė. Darbinis slėgis paprastai svyruoja nuo 1,4 iki 6,0 MPa.
Atvirkštinio osmoso (RO) membranos ne tik pasižymi dideliu gėlinimo greičiu, bet ir veikia kaip labai tikslūs filtrai. Jų efektyvus porų dydis gali būti mažesnis nei 0,001 μm (žmogaus plaukų skersmuo yra didesnis nei 30 μm), todėl RO sistemos gali pašalinti smulkias suspenduotas medžiagas, bakterijas, endotoksinus ir kitus teršalus. Tačiau reikia pažymėti, kad porų fizine prasme RO membranose iš tikrųjų nėra; tokių porų niekada nebuvo pastebėta, net naudojant didelio-didinimo mikroskopus. Dėl to RO filtravimas iš esmės skiriasi nuo procesų su tikromis membranos poromis, pavyzdžiui, ultrafiltravimo.
Paveikslėlyje parodyta, kaip vanduo praeina per RO membraną. Tai rodo, kad filtravimo metu vanduo teka beveik per visą membranos paviršių, o pagrindinio srauto greitis šalia membranos paviršiaus iš esmės yra toks pat, kaip ir tikrojo prasiskverbimo per membraną.
Kai vanduo praeina pro ultrafiltravimo (UF) membranos poras, bendras porų skerspjūvio{0}} plotas yra daug mažesnis nei bendras membranos paviršius. Dėl to vanduo, esantis šalia UF membranos paviršiaus, spaudžiamas per poras, todėl srauto greitis per kiekvieną porą yra žymiai didesnis nei pagrindinio srauto greitis šalia membranos paviršiaus.
Tiek RO, tiek UF procesuose, vandeniui prasiskverbiant per membranos paviršių, membranos paviršiuje išlieka suspenduotos dalelės ir kitos priemaišos tiekiamajame vandenyje. Nuolatinis permeato srautas veikia šiuos teršalus, neleidžiant jiems{1}}patekti į pagrindinį srautą, kuris juda lygiagrečiai membranos paviršiui. Kad teršalai grįžtų į pagrindinį srautą, lygiagrečio srauto išilgai membranos paviršiaus šlyties jėga turi įveikti prasiskverbiančio vandens šlyties jėgą. Tai paaiškina, kodėl RO sistemoms labai svarbu išlaikyti tam tikrą tiekiamo vandens srautą. Tačiau UF membranose vietinis greitis per poras yra labai didelis, o lygiagrečios srovės šlyties šalia membranos paviršiaus nepakanka, kad ant membranos neliktų sulaikytų teršalų.
