Η βασική διαφορά μεταξύ της υπερδιήθησης μικροδιήθησης και της νανοδιήθησης είναι το μέγεθος των πόρων στις μεμβράνες τους. Η μικροδιήθηση χρησιμοποιεί μεμβράνες με πόρους μεγέθους μικροκλίμακας, ενώ η υπερδιήθηση χρησιμοποιεί μεμβράνες με μέγεθος πόρων μικροκλίμακας, αλλά το μέγεθος πόρων είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε ένας πόρος να είναι περίπου το ένα δέκατο του μεγέθους των σωματιδίων. Η νανοδιήθηση, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιεί μεμβράνες με πόρους νανοκλίμακας.
Όλη η μικροδιήθηση, η υπερδιήθηση και η νανοδιήθηση είναι τύποι αναλυτικών τεχνικών διήθησης μεμβράνης που είναι χρήσιμες στις διαδικασίες διαχωρισμού. Αυτές οι μέθοδοι είναι κυρίως χρήσιμες ως στάδια καθαρισμού στη διαδικασία.
Τι είναι η μικροδιήθηση;
Η μικροδιήθηση είναι μια αναλυτική τεχνική που είναι χρήσιμη για τη διήθηση. Ένα μολυσμένο ρευστό μπορεί να περάσει μέσα από μια μεμβράνη που έχει πόρους μικροκλίμακας προκειμένου να διαχωριστούν οι μικροοργανισμοί και τα αιωρούμενα σωματίδια από αυτό το υγρό. Αυτή η αναλυτική τεχνική χρησιμοποιείται συνήθως σε συνδυασμό με διάφορες άλλες διαδικασίες διαχωρισμού, συμπεριλαμβανομένης της υπερδιήθησης και της αντίστροφης όσμωσης. Αυτό παρέχει μια ροή προϊόντων που δεν περιέχει ανεπιθύμητους ρύπους.
Εικόνα 01: Ένα σύστημα μικροδιήθησης
Συνήθως, η μικροδιήθηση χρησιμεύει ως μέθοδος προεπεξεργασίας που είναι σημαντική σε τεχνικές διαχωρισμού όπως η υπερδιήθηση. Επιπλέον, μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε ως βήμα μετά την επεξεργασία για διεργασίες διήθησης κοκκωδών μέσων. Τυπικά, το μέγεθος πόρων για μικροδιήθηση κυμαίνεται από 0,1 έως 10 μικρόμετρα. Οι μεμβράνες που χρησιμοποιούνται για αυτό το φιλτράρισμα είναι ειδικά σχεδιασμένες για να εμποδίζουν τη διέλευση ιζημάτων, φυκών, πρωτόζωων και μεγάλων βακτηρίων. Επιπλέον, αυτά τα φίλτρα τείνουν να επιτρέπουν τη διέλευση ιοντικών υλικών όπως μόρια νερού, μονοσθενή είδη όπως ιόντα νατρίου και χλωρίου, φυσική οργανική ύλη που είναι διαλυμένη στο ρευστό, μικρά κολλοειδή και ιούς.
Σε αυτή τη μέθοδο της διαδικασίας μικροδιήθησης, πρέπει να περάσουμε το υγρό μέσα από τη μεμβράνη με υψηλή ταχύτητα (περίπου 1-3 m/s). Εδώ, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια χαμηλή έως μέτρια πίεση που είναι παράλληλη ή εφαπτομενική στην ημιπερατή μεμβράνη. Η μεμβράνη είναι τυπικά σε μορφή φύλλου ή σε μορφή πίνακα. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια αντλία για να αφήσουμε το υγρό να περάσει μέσα από το φίλτρο μεμβράνης. Αυτή η αντλία μπορεί να είναι είτε υπό πίεση είτε υπό κενό.
Υπάρχουν πολλές εφαρμογές μικροδιήθησης, συμπεριλαμβανομένης της επεξεργασίας νερού για την αφαίρεση παθογόνων μικροοργανισμών, όπως τα πρωτόζωα, η αφαίρεση θολότητας κ.λπ.
Τι είναι η υπερδιήθηση;
Η υπερδιήθηση είναι μια αναλυτική τεχνική στην οποία χρησιμοποιείται μια δύναμη όπως η πίεση ή η κλίση συγκέντρωσης για τον διαχωρισμό μέσω μιας ημιπερατής μεμβράνης. Σε αυτή τη μέθοδο, τα αιωρούμενα στερεά που έχουν μεγάλο μοριακό βάρος δεν μπορούν να περάσουν μέσα από τη μεμβράνη, ενώ το νερό και οι διαλυμένες ουσίες χαμηλής μοριακής αξίας μπορούν να περάσουν. Το υπόλειμμα που δεν μπορεί να περάσει μέσα από τη μεμβράνη είναι γνωστό ως συγκρατούμενο, ενώ το τμήμα που μπορεί να περάσει μέσα από το φίλτρο είναι γνωστό ως διήθημα ή διήθημα. Αυτή η μέθοδος είναι χρήσιμη σε στάδια καθαρισμού και συγκέντρωσης.
Εικόνα 02: Τεχνική διασταυρούμενης ροής
Βασικά, η υπερδιήθηση είναι παρόμοια με τη μικροδιήθηση επειδή και οι δύο αυτές τεχνικές πραγματοποιούν διαχωρισμό σύμφωνα με τη μέθοδο εξαίρεσης μεγέθους ή σύλληψης σωματιδίων. Ωστόσο, διαφέρει θεμελιωδώς από τον διαχωρισμό αερίων με μεμβράνη, επειδή ο τελευταίος περιλαμβάνει διαχωρισμό με τη χρήση τεχνικών απορρόφησης και διάχυσης.
Γενικά, το μέγεθος πόρων της μεμβράνης που χρησιμοποιείται στην υπερδιήθηση πρέπει να είναι το ένα δέκατο του μεγέθους των σωματιδίων που πρόκειται να διαχωριστούν. Ως εκ τούτου, περιορίζει την είσοδο μεγάλων σωματιδίων μέσω της μεμβράνης. Ωστόσο, περιορίζει επίσης την είσοδο μικρών σωματιδίων μέσω των πόρων και την προσρόφησή τους στην επιφάνεια των πόρων. Μπορούν να μπλοκάρουν την είσοδο, επομένως χρειαζόμαστε απλές ρυθμίσεις της ταχύτητας εγκάρσιας ροής για να απομακρύνουμε τα σωματίδια.
Τι είναι η Νανοδιήθηση;
Η νανοδιήθηση είναι μια αναλυτική τεχνική που χρησιμοποιεί φιλτράρισμα με μεμβράνη κυρίως για να μαλακώσει και να απολυμάνει το νερό. Είναι ένας τύπος μεθόδου φιλτραρίσματος μεμβράνης που χρησιμοποιεί μέγεθος πόρων σε νανοκλίμακα. Το μέγεθος των πόρων κυμαίνεται από 1-10nm. Αυτό το μέγεθος πόρων είναι μικρότερο από τα μεγέθη πόρων στη μικροδιήθηση και στην υπερδιήθηση. Αλλά το μέγεθος των πόρων είναι συγκριτικά μεγαλύτερο από το μέγεθος των πόρων στην αντίστροφη όσμωση.
Εικόνα 03: Νανοδιήθηση για αφαλάτωση
Τυπικά, οι μεμβράνες που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την παρασκευή των μεμβρανών που χρησιμοποιούνται στη νανοδιήθηση είναι πολυμερείς λεπτές μεμβράνες. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε υλικά όπως τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο ή μέταλλα όπως το αλουμίνιο για την παρασκευή αυτού του είδους μεμβράνης. Μπορούμε επίσης να ελέγξουμε τις διαστάσεις των πόρων αυτών των μεμβρανών ελέγχοντας το pH, τη θερμοκρασία και τον χρόνο που απαιτείται για την ανάπτυξη πόρων.
Υπάρχουν πολλές διαφορετικές χρήσεις των τεχνικών νανοδιήθησης, συμπεριλαμβανομένης της λεπτής χημείας και φαρμακευτικών προϊόντων, της χημείας λαδιών και πετρελαίου, χημείας χύδην, ιατρικής, παραγωγής φυσικών αιθέριων ελαίων και παρόμοιων προϊόντων, κ.λπ.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της μικροδιήθησης υπερδιήθησης και της νανοδιήθησης;
Η βασική διαφορά μεταξύ της υπερδιήθησης μικροδιήθησης και της νανοδιήθησης είναι το μέγεθος των πόρων στις μεμβράνες τους. Η μικροδιήθηση χρησιμοποιεί μεμβράνες με πόρους μεγέθους μικροκλίμακας, ενώ η υπερδιήθηση χρησιμοποιεί μεμβράνες με μέγεθος πόρων μικροκλίμακας, αλλά το μέγεθος πόρων είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε ένας πόρος να είναι περίπου το ένα δέκατο του μεγέθους των σωματιδίων. Η νανοδιήθηση, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιεί μεμβράνες με πόρους νανοκλίμακας.
Το παρακάτω infographic παραθέτει τις διαφορές μεταξύ της υπερδιήθησης μικροδιήθησης και της νανοδιήθησης σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Μικροδιήθηση vs Υπερδιήθηση έναντι Νανοδιήθησης
Η βασική διαφορά μεταξύ της υπερδιήθησης μικροδιήθησης και της νανοδιήθησης είναι το μέγεθος των πόρων στις μεμβράνες τους. Η μικροδιήθηση χρησιμοποιεί μεμβράνες με πόρους μεγέθους μικροκλίμακας, ενώ η υπερδιήθηση χρησιμοποιεί μεμβράνες με μέγεθος πόρων μικροκλίμακας, αλλά το μέγεθος πόρων είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε ένας πόρος να είναι περίπου το ένα δέκατο του μεγέθους των σωματιδίων. Η νανοδιήθηση, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιεί μεμβράνες με πόρους νανοκλίμακας.
