Birçok kişi çeşitli membran filtreleme teknolojileri arasındaki farkları tam olarak anlamıyor. Bu yazımızda detaylı bir anlatım yapacağız.
Ters ozmoz (RO), katyonları ve anyonları uzaklaştırmanın (yani tuzdan arındırma) yanı sıra, çok çeşitli kirletici maddeleri de ortadan kaldırabilir, bu nedenle bir tür filtreleme olarak kabul edilir. RO, nanofiltrasyon (NF), ultrafiltrasyon (UF), mikrofiltrasyon (MF) ve geleneksel filtreleme (CF) ile uzaklaştırılan safsızlık aralıkları Şekil 1'de gösterilirken, ortak maddelerin boyutları Tablo 2'de bulunabilir.
Ters ozmoz (RO), nanofiltrasyon (NF), mikrofiltrasyon (MF) ve ultrafiltrasyon (UF), çapraz-akışlı filtreleme türleridir. İşlem sırasında, besleme suyu, bir süzüntü akışı (ürün suyu) ve konsantre çözünen maddeler veya asılı parçacıklar içeren bir konsantre akışına bölünür; çözünen maddelerin ve yabancı maddelerin çoğu, konsantre içinde taşınır (aşağıdaki şekle bakın).
Buna karşılık, geleneksel filtreleme, suyun, yabancı maddelerin ortamın üzerinde veya içinde tutulduğu filtre ortamından (filtre yatakları veya membranlar gibi) doğrudan akmasına izin verir (aşağıdaki şekle bakın).
Yukarıdaki şekillerden elde edilen bilgilere dayanarak farklı membran filtrasyon teknolojilerinin özelliklerini özetleyebiliriz:
1.Mikrofiltrasyon (MF)
Yaklaşık 0,1–1 μm büyüklüğündeki parçacıkları giderir. Esas olarak bakterileri, askıda katı maddeleri ve kolloidal maddeleri ortadan kaldırmak için kullanılır. Çözünmüş katılar ve büyük moleküller geçebilir. Çalışma basıncı tipik olarak 0,07 MPa civarındadır.
2.Ultrafiltrasyon (UF)
Yaklaşık 0,002–0,1 μm'den büyük parçacıkları giderir. Esas olarak kolloidleri, proteinleri, askıda katı maddeleri ve mikroorganizmaları uzaklaştırmak için kullanılır. Çözünmüş katıların ve küçük moleküllerin geçişine izin verirken, molekül ağırlığı (MWCO) 1.000-100.000'in üzerinde olan maddeleri reddedebilir. Çalışma basıncı genellikle 0,1 ile 0,7 MPa arasında değişir.
3.Nanofiltrasyon (NF)
Adını 1 nm (0,001 μm) civarındaki parçacıkları uzaklaştırma yeteneğinden almaktadır. Tipik olarak moleküler ağırlığı 200-400'ün üzerinde olan organik maddeleri %20-%98'lik bir tuzdan arındırma oranıyla giderir. Tek değerlikli iyon giderimi %20 ila %98 arasında değişirken, iki değerlikli iyonlar %90 ila %98 gibi daha yüksek oranlarda giderilebilir. Renklendiricilerin, toplam organik karbonun (TOC) ve sertliğin giderilmesi için uygundur. Çalışma basıncı genellikle 0,35 ile 1,6 MPa arasında değişir.
4.Ters Osmoz (RO)
0,0001 μm kadar küçük parçacıkları ve molekül ağırlığı 150-200'ün üzerinde olan organik maddeleri giderir. Tuzdan arındırma oranları %95'i aşabilir, bu da onu yüksek-tuzlu sular için birincil ön arıtma yöntemi ve günümüzün en gelişmiş su arıtma teknolojilerinden biri haline getirir. Uygulamaları giderek genişliyor. Çalışma basıncı genellikle 1,4 ile 6,0 MPa arasında değişir.
Ters ozmoz (RO) membranları yalnızca yüksek tuzdan arındırma oranları sunmakla kalmaz, aynı zamanda son derece hassas filtreler olarak da işlev görür. Etkili gözenek boyutları 0,001 μm'den küçük olabilir (insan saçı çapı 30 μm'nin üzerindedir), bu da RO sistemlerinin ince askıda katı maddeleri, bakterileri, endotoksinleri ve diğer kirletici maddeleri uzaklaştırmasına olanak tanır. Ancak şunu da belirtmek gerekir ki, fiziksel anlamda gözenekler aslında RO membranlarında mevcut değildir; bu tür gözenekler, yüksek-büyütme özelliğine sahip mikroskoplar altında bile hiçbir zaman gözlemlenmemiştir. Bu, RO filtrasyonunu, ultrafiltrasyon gibi gerçek membran gözeneklerine sahip proseslerden temel olarak farklı kılar.
Şekil suyun bir RO membranından nasıl geçtiğini göstermektedir. Bu, filtreleme sırasında suyun neredeyse tüm membran yüzeyi boyunca aktığını ve membran yüzeyi yakınındaki ana akışın hızının esas olarak membrandan geçen gerçek süzüntü akışıyla aynı olduğunu gösterir.
Su, bir ultrafiltrasyon (UF) zarının gözeneklerinden geçtiğinde, gözeneklerin toplam kesit alanı-tüm zar yüzeyinden çok daha küçüktür. Sonuç olarak, UF membran yüzeyinin yakınındaki su, basınç altında gözeneklerden geçmeye zorlanır ve her bir gözenek boyunca akış hızının, membran yüzeyi yakınındaki ana akışın hızından önemli ölçüde daha yüksek olmasına neden olur.
Hem RO hem de UF prosesleri için, su membran yüzeyinden geçerken, besleme suyundaki asılı parçacıklar ve diğer yabancı maddeler membran yüzeyinde tutulur. Sürekli süzüntü akışı, bu kirletici maddeler üzerinde bir kuvvet uygulayarak onların-zar yüzeyine paralel hareket eden ana akışa yeniden girmelerini engeller. Kirleticilerin ana akışa geri dönmesi için, membran yüzeyi boyunca paralel akışın kesme kuvvetinin, nüfuz eden suyun kesme kuvvetini aşması gerekir. Bu, belirli bir besleme suyu akış hızının korunmasının RO sistemleri için neden kritik olduğunu açıklamaktadır. Bununla birlikte, UF membranlarda gözenekler boyunca lokal hız çok yüksektir ve membran yüzeyine yakın paralel akış kayması, tutulan kirleticilerin membran üzerinde kalmasını önlemek için yetersizdir.
