La differenza fondamentale tra l'ultrafiltrazione di microfiltrazione e la nanofiltrazione è la dimensione dei pori nelle loro membrane. La microfiltrazione utilizza membrane con pori di dimensioni microscala, mentre l'ultrafiltrazione utilizza membrane con dimensioni dei pori su microscala, ma la dimensione dei pori è progettata in modo tale che un poro sia circa un decimo della dimensione delle particelle. La nanofiltrazione, invece, utilizza membrane con pori su scala nanometrica.
Tutte le tecniche di microfiltrazione, ultrafiltrazione e nanofiltrazione sono tipi di tecniche analitiche di filtrazione su membrana utili nei processi di separazione. Questi metodi sono utili principalmente come fasi di purificazione nel processo.
Cos'è la microfiltrazione?
La microfiltrazione è una tecnica analitica utile per la filtrazione. Un fluido contaminato può essere fatto passare attraverso una membrana avente pori su microscala per separare i microrganismi e le particelle sospese da questo liquido. Questa tecnica analitica è comunemente usata insieme a vari altri processi di separazione, tra cui l'ultrafiltrazione e l'osmosi inversa. Ciò fornisce un flusso di prodotti che non contiene contaminanti indesiderati.
Figura 01: Un sistema di microfiltrazione
Di solito, la microfiltrazione funge da metodo di pretrattamento importante nelle tecniche di separazione come l'ultrafiltrazione. Inoltre, possiamo usarlo come fase di post-trattamento per i processi di filtrazione dei media granulari. Tipicamente, la dimensione dei pori per la microfiltrazione varia da 0,1 a 10 micrometri. Le membrane utilizzate per questa filtrazione sono studiate appositamente per impedire il passaggio di sedimenti, alghe, protozoi e grandi batteri. Inoltre, questi filtri tendono a consentire il passaggio di materiali ionici come molecole d'acqua, specie monovalenti come ioni sodio e cloruro, materia organica naturale che si dissolve nel fluido, piccoli colloidi e virus.
In questo metodo del processo di microfiltrazione, dobbiamo far passare il fluido attraverso la membrana ad una velocità elevata (circa 1-3 m/s). Qui, possiamo usare una pressione da bassa a moderata che è parallela o tangenziale alla membrana semipermeabile. La membrana è tipicamente in forma di foglio o di forma tabellare. Possiamo utilizzare una pompa per consentire al fluido di passare attraverso il filtro a membrana. Questa pompa può essere azionata a pressione oa vuoto.
Ci sono diverse applicazioni della microfiltrazione, incluso il trattamento dell'acqua per rimuovere agenti patogeni come i protozoi, rimuovere la torbidità, ecc. Sterilizzazione, raffinazione del petrolio, lavorazione dei latticini, chiarificazione e purificazione del brodo cellulare, chiarificazione del destrosio, ecc.
Cos'è l'ultrafiltrazione?
L'ultrafiltrazione è una tecnica analitica in cui una forza come la pressione o il gradiente di concentrazione viene utilizzata per la separazione attraverso una membrana semipermeabile. In questo metodo, i solidi sospesi ad alto peso molecolare non possono passare attraverso la membrana mentre l'acqua e i soluti a basso peso molecolare possono passare attraverso. Il residuo che non può passare attraverso la membrana è noto come retentato, mentre la parte che può passare attraverso il filtro è nota come permeato o filtrato. Questo metodo è utile per purificare e concentrare i passaggi.
Figura 02: Una tecnica a flusso incrociato
Fondamentalmente, l'ultrafiltrazione è simile alla microfiltrazione perché entrambe queste tecniche eseguono la separazione in base al metodo di esclusione dimensionale o di cattura delle particelle. Tuttavia, è fondamentalmente diversa dalla separazione dei gas su membrana perché quest'ultima comporta la separazione mediante tecniche di assorbimento e diffusione.
In genere, la dimensione dei pori della membrana utilizzata nell'ultrafiltrazione deve essere un decimo della dimensione delle particelle da separare. Pertanto, limita l'ingresso di particelle di grandi dimensioni attraverso la membrana. Tuttavia, limita anche l'ingresso di piccole particelle attraverso i pori e l'adsorbimento sulla superficie dei pori. Possono bloccare l'ingresso, quindi abbiamo bisogno di semplici regolazioni della velocità del flusso incrociato per rimuovere le particelle.
Cos'è la nanofiltrazione?
La nanofiltrazione è una tecnica analitica che utilizza la filtrazione a membrana principalmente per addolcire e disinfettare l'acqua. È un tipo di metodo di filtrazione a membrana che utilizza la dimensione dei pori in scala nanometrica. La dimensione dei pori varia da 1 a 10 nm. Questa dimensione dei pori è inferiore alle dimensioni dei pori in microfiltrazione e ultrafiltrazione. Ma la dimensione dei pori è relativamente maggiore della dimensione dei pori nell'osmosi inversa.
Figura 03: Nanofiltrazione per la desalinizzazione
Tipicamente, le membrane che possiamo utilizzare per la preparazione delle membrane utilizzate nella nanofiltrazione sono film sottili polimerici. Possiamo utilizzare materiali come il polietilene tereftalato o metalli come l'alluminio per preparare questo tipo di pellicola a membrana. Possiamo anche controllare le dimensioni dei pori di queste membrane controllando il pH, la temperatura e il tempo necessari per lo sviluppo dei pori.
Ci sono molti usi diversi delle tecniche di nanofiltrazione, tra cui chimica fine e farmaceutica, chimica petrolifera e petrolifera, chimica di massa, medicina, produzione di oli essenziali naturali e prodotti simili, ecc.
Qual è la differenza tra microfiltrazione, ultrafiltrazione e nanofiltrazione?
La differenza fondamentale tra l'ultrafiltrazione di microfiltrazione e la nanofiltrazione è la dimensione dei pori nelle loro membrane. La microfiltrazione utilizza membrane con pori di dimensioni microscala, mentre l'ultrafiltrazione utilizza membrane con dimensioni dei pori su microscala, ma la dimensione dei pori è progettata in modo tale che un poro sia circa un decimo della dimensione delle particelle. La nanofiltrazione, invece, utilizza membrane con pori su scala nanometrica.
L'infografica di seguito elenca le differenze tra l'ultrafiltrazione di microfiltrazione e la nanofiltrazione in forma tabellare per un confronto affiancato.
Riepilogo – Microfiltrazione vs Ultrafiltrazione vs Nanofiltrazione
La differenza fondamentale tra l'ultrafiltrazione di microfiltrazione e la nanofiltrazione è la dimensione dei pori nelle loro membrane. La microfiltrazione utilizza membrane con pori di dimensioni microscala, mentre l'ultrafiltrazione utilizza membrane con dimensioni dei pori su microscala, ma la dimensione dei pori è progettata in modo tale che un poro sia circa un decimo della dimensione delle particelle. La nanofiltrazione, invece, utilizza membrane con pori su scala nanometrica.
