Tlakové membránové procesy
Tlakové membránové procesy používají tlak jako hnací sílu pro transport látek membránou. Od klasické filtrace se liší velikostí částic, které jsou separovány, použitými tlaky a materiálem separační přepážky. Zatímco koláčová filtrace se provádí na tkanině či kovových sítech při nízkém tlaku, tlakové membránové procesy používají k separaci látek polymerní, keramické, či kovové membrány, obvykle při vyšších tlacích.
Tlakové membránové procesy mají širokou škálu použití ve vodárenství, čištění odpadních vod, potravinářství, farmacii, chemickém průmyslu, zemědělství či při výrobě elektroniky.
Firma MemBrain s.r.o. nabízí následující služby v oblasti vývojových prací:
- posouzení možnosti separace složek z média tlakovými membránovými procesy
- laboratorní zkoušky pro zjištění základních parametrů membránového procesu
- pilotáž na místě aplikace
- prodej a pronájem laboratorních a pilotních jednotek
- modelové výpočty ověřující pilotní zkoušky
- návrh technologie membránové separace
- technicko-ekonomické studie procesu
Mikrofiltrace
Nejblíže klasické filtraci je mikrofiltrace, která probíhá při tlacích do 2 bar a zachycuje částice o velikosti 5-0,03μm, což odpovídá bakteriím, barevných pigmentům, prachovým mikročásticím, olejovým emulzím apod. Z velikosti separovaných částic je odvozeno použití mikrofiltrace. Největšími aplikacemi jsou příprava pitné vody, předúprava vody pro reverzní osmózu či studená sterilizace nápojů. Mikrofiltrační membránové moduly jsou obvykle ploché nebo s dutými vlákny vyrobené z polymerů a trubkové či kapilární, pokud je výrobním materiálem keramika či slinutý kov.
Ultrafiltrace
Ultrafiltrační membrána zachycuje makromolekuly o molárních hmotnostech 2-200kDa (velikost cca 100-3nm), což odpovídá např. virům, bílkovinám, polysacharidům či koloidním částicím. Tlaky jsou o něco vyšší než u mikrofiltrace, avšak stále v řádu barů. Největšími aplikacemi ultrafiltrace jsou v potravinářském průmyslu na koncentraci mléka, při výrobě sýra, získávání bílkovin ze syrovátky či škrobu z brambor. Ultrafiltrační moduly jsou podobné mikrofiltračním, navíc se používají také spirálně vinuté membránové moduly.
Nanofiltrace
Nanofiltrační membrány se pohybují na hranici rozeznatelných pórů. Selektivita nanofiltrace je dána různou rychlostí rozpouštění látek v polymeru a různou rychlostí difuse látek polymerem. Nanofiltrací se separují nízkomolekulární organické látky, velikost separovaných látek se udává spíše v jednotkách molekulární hmotnosti než ve velikostech. Nanofiltrace separuje látky přibližně do 20kDa, což odpovídá např. molekulám cukrů, barviv, pesticidů a herbicidů. Tlaky jsou o dost vyšší než u ultrafiltrace, pohybují se v desítkách barů, začíná se projevovat osmotický tlak. Největšími aplikacemi jsou změkčování vody, odstraňování pesticidů při výrobě pitné vody či odsolování barviv po diazotaci. Moduly se používají téměř výhradně spirálně vinuté, výjimečně dutá vlákna, vždy však vyrobené z polymerního materiálu.
Reverzní osmóza
Reverzní osmóza je nejpoužívanějším membránovým procesem. Odsolování mořské a brakické vody a příprava demineralizované vody jsou hlavními aplikacemi reverzní osmózy. Ideální reverzně osmotická membrána propouští pouze vodu, hydratované ionty jsou membránou zadržovány. Pro průchod vody membránou je potřeba překonat osmotický tlak, který může dosahovat desítek barů. Aplikace provozované při 70 bar nejsou výjimkou.
Kompozitní membrány jsou vyrobeny z několika vrstev různých polymerů. Moduly se používají téměř výhradně spirálně vinuté, výjimečně dutá vlákna.
Separace plynů
Separace plynů se taktéž provádí tlakovým spádem na membráně. Mechanismů separace je několik, vždy je však zapotřebí vysoký tlak řádu MPa. Z důvodu vysokého tlaku se používají stejné moduly jako v reverzní osmóze, tedy spirálně vinuté nebo dutá vlákna. Největšími aplikacemi jsou separace H2/NH3, CO2/H2S, N2/vzduch, He/zemní plyn, dehydratace plynů, recyklace organických par.