Información básica sobre ultrafiltración
En el proceso de ultrafiltración, la solución acuosa fluye a través de la superficie de la membrana impulsada por la presión. El disolvente (agua) y los solutos de moléculas pequeñas más pequeñas que el tamaño de los poros de la membrana pasan a través de la membrana y se convierten en líquido purificado (filtrado). , mientras que aquellos más grandes que el tamaño de los poros de la membrana pasan a través de la membrana. Los solutos y los grupos de solutos son interceptados y descargados con el flujo de agua para convertirse en líquido concentrado. El proceso de ultrafiltración es filtración dinámica y la separación se completa en condiciones de flujo. Los solutos solo se depositan en la superficie de la membrana de forma limitada, y la tasa de ultrafiltración tiende a equilibrarse después de atenuarse hasta cierto punto, y puede restaurarse mediante limpieza.
La ultrafiltración es una tecnología de separación por membrana presurizada que permite que pequeños solutos y disolventes moleculares pasen a través de una membrana especial con un determinado tamaño de poro bajo una determinada presión, mientras que los solutos moleculares grandes no pueden atravesar la membrana y permanecer en la membrana. Por un lado, las sustancias macromoleculares están parcialmente purificadas. La ultrafiltración es una de las tecnologías de separación por membranas impulsadas por presión. Su finalidad es separar moléculas grandes y moléculas pequeñas.
La ultrafiltración se originó en 1748. Schmidt utilizaba una membrana de algodón o membrana Lu para filtrar soluciones. Cuando se aplica una determinada presión, la solución (agua) atraviesa la membrana, mientras que las proteínas, coloides y otras sustancias quedan retenidas. , su precisión de filtración supera con creces la del papel de filtro, por lo que propuso el término ultrafiltración. En 1896, Martin creó la primera membrana de ultrafiltración artificial. El concepto de peso molecular que propuso en la década de 1960 es un tipo de tecnología de ultrafiltración moderna. El concepto de peso molecular es el comienzo de la ultrafiltración moderna. Las décadas de 1970 y 1980 fueron un período de rápido desarrollo y comenzó a madurar después de la década de 1990. La investigación de nuestro país sobre esta tecnología es relativamente tardía. Todavía estaba en el período de investigación en la década de 1970 y entró en la etapa de producción y aplicación industrial a finales de la década de 1980.
Los dispositivos de ultrafiltración, como los dispositivos de ósmosis inversa, vienen en varias formas, como tipo placa, tipo tubular (tipo tubo de columna de presión interna y tipo haz de tubos de presión externo), tipo rodillo, tipo hueco, etc.
p>Tipo de fibra. La polarización por concentración es un fenómeno natural en el proceso de separación de membranas. Cómo minimizar este fenómeno es una de las cuestiones importantes en la tecnología de ultrafiltración. Las medidas tomadas incluyen aumentar el caudal de agua en la superficie de la membrana para reducir el espesor de la capa límite y permitir que el agua intercepte el soluto a tiempo; ② tomar medidas de lavado físico o químico; La ultrafiltración es una tecnología de separación por membrana presurizada, es decir, bajo cierta presión, los solutos y disolventes moleculares pequeños pueden pasar a través de una membrana especial con un tamaño de poro determinado, mientras que los solutos moleculares grandes no pueden atravesarla y permanecer en un lado de la membrana. , permitiendo que las sustancias moleculares grandes obtengan parcialmente Purify. El principio de la ultrafiltración es también el principio del proceso de separación por membrana. La ultrafiltración utiliza una membrana activada por presión, que intercepta coloides, partículas y sustancias con un peso molecular relativamente alto en el agua bajo la acción de una fuerza impulsora externa (presión) y separa el agua. y partículas pequeñas. El proceso de separar partículas de soluto a través de una membrana. Mediante un cribado de microporos en la superficie de la membrana, se pueden interceptar sustancias con un peso molecular entre 3x10000-1x10000. Cuando el agua tratada pasa a través de la superficie de la membrana a un cierto caudal con la ayuda de presión externa, las moléculas de agua y los solutos con un peso molecular inferior a 300-500 pasarán a través de la membrana, mientras que las partículas y macromoléculas más grandes que los poros de la membrana lo harán. ser interceptado debido al tamizado, lo que da como resultado que el agua se purifique. En otras palabras, cuando el agua pasa a través de una membrana de ultrafiltración, se puede eliminar la mayor parte de la sílice coloidal contenida en el agua y, al mismo tiempo, también se puede eliminar una gran cantidad de materia orgánica.
El principio de la ultrafiltración no es complicado. Durante el proceso de ultrafiltración, debido a la acumulación continua de impurezas atrapadas en la superficie de la membrana, se producirá una polarización de la concentración. Cuando la concentración de soluto en la superficie de la membrana alcance un cierto límite, se formará una capa de gel que hará que la permeabilidad al agua de la membrana disminuya. Esto provoca que la aplicación de la ultrafiltración esté limitada hasta cierto punto. Con este fin, se necesita investigación experimental para determinar el proceso y las condiciones operativas óptimas para minimizar el impacto de la polarización de la concentración y hacer de la ultrafiltración un método confiable de pretratamiento de ósmosis inversa.
La ultrafiltración es una tecnología de separación por membranas (UItrafil-tration, UF para abreviar). Puede purificar, separar o concentrar soluciones. La ultrafiltración se sitúa entre la microfiltración y la nanofiltración, y no existe una línea divisoria clara entre las tres. En términos generales, el tamaño de poro de la membrana de ultrafiltración está entre 0,05 um y 1 nm y la presión de funcionamiento es de 0,1 a 0,5 Mpa. Se utiliza principalmente para interceptar y eliminar sustancias macromoleculares como sólidos suspendidos, coloides, partículas, bacterias y virus en el agua. Las membranas de ultrafiltración se pueden dividir en membranas orgánicas y membranas inorgánicas según los materiales de la membrana. Según la apariencia de la membrana, se puede dividir en: tipo placa, tipo tubular, tipo capilar, tipo fibra hueca y tipo poroso. En la actualidad, la mayoría de los purificadores de agua domésticos por ultrafiltración se basan en membranas huecas.
El principio de funcionamiento de la membrana de ultrafiltración se basa en el mecanismo de detección, que utiliza la presión de trabajo y el tamaño de los poros de la membrana para purificar el agua. Tomando la fibra hueca como ejemplo, la presión de entrada de agua se puede dividir en presión externa: el agua cruda ingresa desde el exterior de la fibra de la membrana y el agua limpia ingresa al sistema desde el interior de la fibra de la membrana. Por el contrario, es del tipo presión interna. La presión de trabajo del tipo de presión interna es menor que la del tipo de presión externa.
Las membranas de ultrafiltración se utilizan ampliamente en muchos campos, como el tratamiento avanzado de agua potable, agua industrial ultrapura, concentración y separación de soluciones, etc. Los elementos de membrana de ultrafiltración utilizan productos de empresas de membranas de fama mundial para garantizar que los clientes obtengan los mejores elementos de membrana orgánicos del mundo, garantizando así el rendimiento de retención y el flujo de la membrana. El sistema de control del equipo de ultrafiltración se puede personalizar de acuerdo con los requisitos específicos del usuario. Combinado con un software de control avanzado, puede realizar un monitoreo centralizado en línea in situ de importantes parámetros operativos del proceso para evitar un mal funcionamiento manual y garantizar la estabilidad a largo plazo. funcionamiento del sistema en muchos aspectos.
Dado que a cada componente de ultrafiltración se le agrega líquido protector antes de salir de fábrica, el líquido protector del componente debe lavarse completamente antes de su uso. Primero, enjuague con un suministro de agua a baja presión (0,1 MPa) durante una hora y luego. luego utilice un suministro de agua de alta presión (0,2 MPa) para el lavado durante una hora, ya sea que se trate de un lavado a baja presión o de alta presión, la válvula de descarga de agua producida del sistema debe estar completamente abierta. Cuando utilice agua producto, verifique y confirme que el agua producto no contenga fungicidas.
El sistema de equipos de ultrafiltración tiene una alta tasa de recuperación y buena calidad del producto, y puede lograr una separación, purificación y alta concentración eficientes de materiales. El sistema utiliza tuberías y válvulas de calidad sanitaria, que son limpias e higiénicas y cumplen con los estándares de producción GMP o FDA. El sistema tiene un diseño de proceso avanzado, alta integración, estructura compacta, tamaño reducido, operación y mantenimiento convenientes y baja intensidad de mano de obra.
No hay cambio de fase en el proceso de tratamiento ni efectos adversos sobre los componentes del material. Los procesos de separación, purificación y concentración son siempre a temperatura ambiente. Es especialmente adecuado para el tratamiento de sustancias termosensibles. , evitando la destrucción de sustancias biológicamente activas por las altas temperaturas y reteniéndolas eficazmente. Se incluyen las sustancias bioactivas y los nutrientes en el sistema de materias primas.
Los componentes de ultrafiltración deben manipularse con cuidado y se debe prestar atención a protegerlos. Los componentes de ultrafiltración son equipos de precisión, así que preste atención a la instalación durante el uso, manipúlelos con cuidado y no los arroje ni dañe. a ellos. Si los componentes están fuera de servicio, primero se deben enjuagar con agua limpia, luego se les agrega una solución acuosa de formaldehído al 0,5 % para esterilizarlos y sellarlos. En invierno, también es necesario evitar que los componentes se congelen, de lo contrario podrían desecharse.
El sistema de equipos de ultrafiltración tiene un bajo consumo de energía y un ciclo de producción corto. En comparación con los equipos de proceso tradicionales, el costo de operación del equipo es bajo, lo que puede reducir efectivamente los costos de producción y mejorar los beneficios económicos de las empresas.
Las ventajas de la tecnología de ultrafiltración son su fácil operación, bajo costo y no es necesario agregar ningún reactivo químico. En particular, las condiciones experimentales de la tecnología de ultrafiltración son suaves en comparación con la evaporación y la liofilización. sin cambio de fase y no provoca cambios de temperatura y pH, evitando así la desnaturalización, inactivación y autólisis de las macromoléculas biológicas. En la tecnología de preparación de macromoléculas biológicas, la ultrafiltración se utiliza principalmente para la desalinización, deshidratación y concentración de macromoléculas biológicas. La ultrafiltración también tiene ciertas limitaciones: no se pueden obtener directamente preparaciones en polvo seco. Para soluciones de proteínas, generalmente sólo se pueden obtener concentraciones del 10 al 50%. Las membranas de filtración se pueden clasificar en microfiltración, ultrafiltración y ósmosis inversa, según la presión de funcionamiento aplicada y el tamaño medio de poro de la membrana utilizada. La filtración de microporos utiliza presiones operativas típicamente inferiores a 2×10^5 Pa y membranas con tamaños de poro promedio de 500 Å~14 micrones para separar partículas, bacterias y contaminantes más grandes. La presión de funcionamiento utilizada en la ultrafiltración es de 1 × 10 ^ 5 Pa ~ 6 × 10 ^ 5 Pa, y el diámetro promedio de los poros de la membrana es de 10 a 100 angstroms, que se utiliza para separar solutos macromoleculares. La presión de funcionamiento utilizada en la ósmosis inversa es mayor que la de la ultrafiltración, y a menudo alcanza 20 × 10 ^ 5 Pa ~ 70 × 10 ^ 5 Pa. El tamaño de poro promedio de la membrana es el más pequeño, generalmente menos de 10 Å. para separar solutos de moléculas pequeñas, como la desalinización y fabricación de agua de mar, etc.