Ультрафильтрация

Ультрафильтрация – процесс разделения жидких сред, путём продавливания их через полупроницаемую перегородку – мембрану, являющейся третьей средой. Механизм разделения при ультрафильтрации в основном ситовый. Влияние взаимодействиz между материалом мембраны и компонентами разделяемой смеси незначительно.
  Обычно, в промышленных и муниципальных установках ультрафильтрации используются мембраны с размером пор около 0.02 микрон. Установки ультрафильтрации очищают воду от частиц, бактерий и вирусов, размеры которых превышают размеры пор мембраны. Стоит отметить, что системы микрофильтрации удаляют из воды лишь небольшое количество вирусов, не обеспечивая, таким образом, эффективный вирусный барьер. Механизм разделения методом ультрафильтрации и/или микрофильтрации отличается от принципов работы обычных устройств для очистки воды, таких, например, как засыпные фильтры. Засыпные фильтры имеют существенно больший номинальный размер пор и их работа основана на механизме гравитационного фильтрования.
  Ультрафильтрационные мембраны изготавливают в виде плоских листов, или полых волокон. Мембраны первого типа используются, например, для обработки сильнозагрязненных сточных вод, для очистки и разделения ВМС и НМС, для концентрирования ВМС. Мембраны с полыми волокнами используются в системах водоподготовки.
  В большинстве случаев для ультрафильтрации применяются одноканальные волокна с внутренним диаметром 0,8 мм или меньше, для исходной воды с высоким содержанием взвешенных твердых веществ используются волокна с большим внутренним диаметром – до 1,5 мм.
Размер диаметра волокон является компромиссом между требующейся высокой плотностью упаковки, простотой обратной промывки, малой загрязняемостью, уровнем эксплуатационных затрат, высокой проницаемостью, и в то же время высокой механической прочностью, что обеспечивает целостность мембраны. Механическая целостность мембраны является критическим фактором и напрямую зависит от наличия поврежденных волокон. Вследствие их размеров, одноканальные волокна особенно хрупки к нагрузкам, которым они подвергаются во время частых циклов обратных промывок.
  Для многоканальных волокон возможность их повреждения исключается, так как каждое волокно состоит из 7 капилляров с внутренним диаметром 0,9 мм, что существенно увеличивает механическую прочность и гарантирует целостность мембраны.

Фильтрование на половолоконных ультрафильтрационных мембранах может осуществляться в двух режимах:
    1). тупиковый режим
    2). режим тангенциального фильтрования
  В тупиковом режиме фильтрования вся вода, подающаяся на мембрану фильтруется через нее, а загрязнения, содержащиеся в исходной воде, накапливаются на поверхности мембраны и удаляются при проведении промывки обратным током.
  Тупиковый режим применяется в большинстве случаев, относящихся к водоподготовке, т.к. содержание взвесей в основной массе источников водоснабжения значительно ниже, чем в таких традиционных областях применения тангенциального режима фильтрования, как концентрирование крахмала и белков.
  Иногда в процессах ультра/микрофильтрации используется режим тангенциального фильтрования для предотвращения чрезмерного роста отложений на поверхности мембраны. Высокие скорости тангенциального потока создают турбулентности в канале подачи воды, обеспечивая высокую эффективность очистки поверхности от накопленных загрязнений, что особенно эффективно для воды с высоким содержанием нерастворимых взвесей. Основной же недостаток такой системы – необходимость использования дополнительного мощного насоса для обеспечения требуемой скорости потока и трубопроводов обвязки, что приводит к увеличению капитальных и энергозатрат.