امروزه تکنولوژیهای غشایی از جایگاه و کاربرد وسیعی در صنایع مختلف برخوردارند. در فرایند جداسازی، فیلتراسیون را با عناوین فیلتراسیون ذرات، میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون ،نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس (هایپرفیلتراسیون) دسته بندی می کنند.
از دهه 1960 این علم از آزمایشگاه به صنعت و پزشکی راه یافت و با پیشرفتهای چشمگیری مواجهه شد ، به گونه ای که انتظار می رود غشاها در آینده نقش مهمی را در علوم مختلف به ویژه علم پزشکی ایفا کنند.فنون فیلتراسیون پیشرفته می توانند ذرات را تا ۱ آنگستروم جدا کنند. فیلتر هایی که جزء چهار دسته آخر هستند تحت یک عنوان مشترک با نام غشا قرار می گیرندکه یکی از ابزارهای قدرتمند در فیلتراسیون است.
از تکنولوژیهای غشایی اولین بار برای فیلتراسیون آب آشامیدنی ارتش آلمان استفاده شد. تحقیقات برای استفاده گسترده از این تکنولوژی توسط کشور آمریکا مورد حمایت قرار گرفت و نهایتا توسط شرکت میلی پور ، اولین و بزرگترین تولیدکننده میکروفیلتر، مورد بهره برداری قرار گرفت. در گذشته بیشترین کاربرد میکروفیلتراسیون در صنایع نوشیدنی ( μm 0/45 )، استریلیزاسیون تجاری سرد برای مصارف دارویی ( μm 0/2) و تامین آب خالص در فرایندهای نیمه رسانایی (μm 0/1) بود.
تا سال 1960 با وجود درک اصول اساسی غشاهای مدرن صنایع مهمی در این زمینه وجود نداشت تا اینکه به تدریج با رفع برخی از معایب آنها نظیر قیمت بالا ، فرایندهای کند و زمان بر ، غیر انتخابی بودن و... غشاها از آزمایشگاه به صنعت راه یافتند.
مهمترین ویژگی فیلترها تخلخل است، به همین دلیل فیلتر را یک محیط متخلخل می نامند. سوراخ ها درصد بسیار زیادی از حجم فیلتر را در بر می گیرند و شبکه پیچیده ای از حفره ها را می سازند. روش ایجاد این حفره ها، میزان ارتباط داخـلی آنها، موقعیت آنـها، ابــعاد و شـکل آنها، خـواص محیط متخلـخل را شــکــل می دهند. تخلخل در خواص دیگری مانند عبور دهی حرارتی یا حایل حرارتی تاثیر دارد. بنا به تعریف تخلخل نسبتی از حجم محیط متخلخل است که شامل فضای خالی می باشد.
اساس فرایندهای غشایی عبور مواد از میان صافی است ، که این امر توسط یک نیروی رانشی صورت می گیرد. این رانش در فرایندهای غشایی به چهار دسته تقسم می شود و شامل:
- اختلاف فشار : در فرایندهای غشایی میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، انوفیلتراسیون و اسمز معکوس
- اختلاف پتانسیل الکتریکی : نظیر الکترودیالیز و الکترولیز غشایی
- اختلاف دما : مانند membrane distillation
- اختلاف غلظت: نظیر gas separation
در فرایندهای غشایی میکروفیلتراسیون ، اولترافیلتراسیون ، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس این نیروی رانشی اختلاف فشار است اما در سایر فرایندهای غشای همانگونه که اشاره شد، این نیروی رانشی می تواند متفاوت باشد. . در دو دهه اخیر، تلاش های قابل توجهی برای دستیابی به پیشرفت هایی در زمینه تولید غشاهایی که دارای خواص بین دو فرآیند یاد شده یعنی احتباس بالا (مشابه فرآیند اسمز معکوس) و فشارهای پایین (همچون فرآیند اولترافیلتراسیون) باشد ، انجام شده است که نتیجه آن ، تولید نانوفیلتراسیون می باشد. امروزه نانوفیلتراسیون جایگاه مهمی در صنایع مختلف پیدا کرده و شکاف بین اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون را پر کرده است.
در تکنولوژیهای غشایی انواع غشاهای متخلخل، متراکم، فاقد تخلخل و باردار الکتریکی استفاده می شوند. یکی از فرایندهای غشایی میکروفیلتراسیون است ، که در آن عبور مواد از غشاء با سوراخهای 0/1 تا 10 میکرومتر و تحت فشار 1 تا 2 بار صورت می گیرد. در فرایند میکروفیلتراسیون غشاهای متخلخل سرامیکی دارای بیشترین کاربردند. این غشاها از پایداری حرارتی، شیمیایی و مکانیکی بسیار بالایی برخوردارند. مقاومت حرارتی آنها بسیار بالاتر از پلیمرهاست و به راحتی با اﻧواع مواد شوینده اسیدی و قلیایی قابل شستشو هستند.
میکروفیلتراسیون
میکروفیلتراسیون فرایند غشایی کم فشاری است که برای جداسازی ذرات، جامدات معلق کوچک و موادی دیگر مثل باکتری ها و کیست ها از آب استفاده می شود و مولکولها و ذراتی بزرگتر از ۰.۲ میکرون را جدا می کندکه پربازده ترین روش برای آماده سازی آب جهت انجام فرایند اسمز معکوس است. میکروفیلتراسیون در صنایع تجاری برای فرایند مواد غذایی، آب میوه، نوشابه، ساخت چیپ کامپیوتری و برای استریلیزه کردن داروهایی که نمی توانند حرارت داده شوند، استفاده می شود.
شامل 20 صفحه فایل WORD قابل ویرایش
دانلود مقاله تکنولوژیهای غشایی