La diferència clau entre l'ultrafiltració de microfiltració i la nanofiltració és la mida dels porus de les seves membranes. La microfiltració utilitza membranes amb porus de mida microescala, mentre que l'ultrafiltració utilitza membranes amb mida de porus a microescala, però la mida dels porus està dissenyada de manera que un porus sigui aproximadament una desena part de la mida de la partícula. La nanofiltració, en canvi, utilitza membranes amb porus a nanoescala.
Totes les tècniques de microfiltració, ultrafiltració i nanofiltració són tipus de tècniques analítiques de filtració de membrana que són útils en els processos de separació. Aquests mètodes són útils principalment com a passos de purificació del procés.
Què és la microfiltració?
La microfiltració és una tècnica analítica que és útil per a la filtració. Un fluid contaminat pot passar a través d'una membrana amb porus a microescala per tal de separar els microorganismes i les partícules en suspensió d'aquest líquid. Aquesta tècnica analítica s'utilitza habitualment juntament amb altres processos de separació, com ara ultrafiltració i osmosi inversa. Això proporciona un flux de productes que no conté cap contaminant no desitjat.
Figura 01: Un sistema de microfiltració
Normalment, la microfiltració serveix com a mètode de pretractament que és important en tècniques de separació com l'ultrafiltració. A més, el podem utilitzar com a pas posterior al tractament per als processos de filtració de mitjans granulars. Normalment, la mida dels porus per a la microfiltració oscil·la entre 0,1 i 10 micròmetres. Les membranes utilitzades per a aquesta filtració estan dissenyades específicament per evitar el pas de sediments, algues, protozous i grans bacteris. A més, aquests filtres tendeixen a permetre el pas de materials iònics com molècules d'aigua, espècies monovalents com ions sodi i clorur, matèria orgànica natural que es dissol en el fluid, petits col·loides i virus..
En aquest mètode del procés de microfiltració, hem de fer passar el fluid a través de la membrana amb una velocitat elevada (uns 1-3 m/s). Aquí, podem utilitzar una pressió baixa a moderada que sigui paral·lela o tangencial a la membrana semipermeable. La membrana normalment té una forma de làmina o una forma tabular. Podem utilitzar una bomba per deixar passar el fluid a través del filtre de membrana. Aquesta bomba pot ser accionada per pressió o per buit.
Hi ha diverses aplicacions de la microfiltració, inclòs el tractament de l'aigua per eliminar patògens com els protozous, eliminar la terbolesa, etc. esterilització, refinació de petroli, processament de lactis, clarificació i purificació de brou cel·lular, clarificació de dextrosa, etc.
Què és la ultrafiltració?
La ultrafiltració és una tècnica analítica en la qual s'utilitza una força com la pressió o el gradient de concentració per a la separació a través d'una membrana semipermeable. En aquest mètode, els sòlids en suspensió amb un pes molecular elevat no poden passar per la membrana mentre que l'aigua i els soluts de baix peso molecular poden passar. El residu que no pot passar a través de la membrana es coneix com a retentat, mentre que la part que pot passar a través del filtre es coneix com a permeat o filtrat. Aquest mètode és útil per purificar i concentrar passos.
Figura 02: una tècnica de flux creuat
Fundament, l'ultrafiltració és similar a la microfiltració perquè ambdues tècniques realitzen la separació segons el mètode d'exclusió de mida o de captura de partícules. Tanmateix, és fonamentalment diferent de la separació de gasos de membrana perquè aquesta última implica la separació mitjançant tècniques d'absorció i difusió.
En general, la mida dels porus de la membrana utilitzada en l'ultrafiltració ha de ser una desena part de la mida de la partícula que s'ha de separar. Per tant, limita l'entrada de partícules grans a través de la membrana. Tanmateix, també limita l'entrada de petites partícules a través dels porus i l'adsorbeix a la superfície dels porus. Poden bloquejar l'entrada, de manera que necessitem ajustos senzills de la velocitat del flux creuat per desallotjar les partícules.
Què és la nanofiltració?
La nanofiltració és una tècnica analítica que utilitza la filtració de membrana principalment per suavitzar i desinfectar l'aigua. És un tipus de mètode de filtració de membrana que utilitza la mida dels porus a escala nanomètrica. La mida dels porus oscil·la entre 1 i 10 nm. Aquesta mida de porus és més petita que la mida de porus en microfiltració i ultrafiltració. Però la mida dels porus és comparativament més gran que la mida dels porus en osmosi inversa.
Figura 03: Nanofiltració per a la dessalinització
Típicament, les membranes que podem utilitzar per a la preparació de les membranes utilitzades en nanofiltració són pel·lícules primes de polímer. Podem utilitzar materials com el tereftalat de polietilè o metalls com l'alumini per preparar aquest tipus de pel·lícula de membrana. També podem controlar les dimensions dels porus d'aquestes membranes controlant el pH, la temperatura i el temps necessaris per al desenvolupament dels porus.
Hi ha molts usos diferents de les tècniques de nanofiltració, com ara la química fina i els productes farmacèutics, la química del petroli i del petroli, la química a granel, la medicina, la producció d'olis essencials naturals i productes similars, etc.
Quina diferència hi ha entre la ultrafiltració de microfiltració i la nanofiltració?
La diferència clau entre l'ultrafiltració de microfiltració i la nanofiltració és la mida dels porus de les seves membranes. La microfiltració utilitza membranes amb porus de mida microescala, mentre que l'ultrafiltració utilitza membranes amb mida de porus a microescala, però la mida dels porus està dissenyada de manera que un porus sigui aproximadament una desena part de la mida de la partícula. La nanofiltració, en canvi, utilitza membranes amb porus a nanoescala.
La infografia següent mostra les diferències entre l'ultrafiltració de microfiltració i la nanofiltració en forma tabular per comparar-les.
Resum: microfiltració vs ultrafiltració vs nanofiltració
La diferència clau entre l'ultrafiltració de microfiltració i la nanofiltració és la mida dels porus de les seves membranes. La microfiltració utilitza membranes amb porus de mida microescala, mentre que l'ultrafiltració utilitza membranes amb mida de porus a microescala, però la mida dels porus està dissenyada de manera que un porus sigui aproximadament una desena part de la mida de la partícula. La nanofiltració, en canvi, utilitza membranes amb porus a nanoescala.
