Sokan nem értik teljesen a különböző membránszűrési technológiák közötti különbségeket. Ebben a cikkben részletes magyarázatot adunk.
A fordított ozmózis (RO) a kationok és anionok eltávolítása (azaz a sótalanítás) mellett a szennyeződések széles skáláját is képes eltávolítani, ezért a szűrés egy fajtája. Az RO, nanoszűrés (NF), ultraszűrés (UF), mikroszűrés (MF) és hagyományos szűrés (CF) által eltávolított szennyeződések tartományát az 1. ábra mutatja, míg a gyakori anyagok méreteit a 2. táblázat tartalmazza.
A fordított ozmózis (RO), a nanoszűrés (NF), a mikroszűrés (MF) és az ultraszűrés (UF) a keresztáramú szűrés típusai. Az eljárás során a betáplált vizet egy permeátumáramra (termékvíz) és egy koncentrált oldott anyagokat vagy szuszpendált részecskéket tartalmazó koncentrátumáramra osztják, az oldott anyagok és szennyeződések nagy része a koncentrátumban távozik (lásd az alábbi ábrát).
Ezzel szemben a hagyományos szűrés lehetővé teszi a víz közvetlen átáramlását a szűrőközegen (például szűrőágyakon vagy membránokon), ahol a szennyeződések a közegben vagy a közegben maradnak (lásd az alábbi ábrát).
A fenti ábrák információi alapján összefoglalhatjuk a különböző membránszűrési technológiák jellemzőit:
1. Mikroszűrés (MF)
Eltávolítja a körülbelül 0,1-1 μm méretű részecskéket. Főleg baktériumok, lebegő szilárd anyagok és kolloid anyagok eltávolítására használják. Az oldott szilárd anyagok és a nagy molekulák átjuthatnak. Az üzemi nyomás általában 0,07 MPa körül van.
2. Ultraszűrés (UF)
Eltávolítja a körülbelül 0,002–0,1 μm-nél nagyobb részecskéket. Elsősorban kolloidok, fehérjék, lebegő anyagok és mikroorganizmusok eltávolítására szolgál. Képes az 1 000–100 000 feletti molekulatömegű (MWCO) anyagok kilökésére, miközben átengedi az oldott szilárd anyagokat és a kis molekulákat. Az üzemi nyomás általában 0,1 és 0,7 MPa között van.
3. Nanoszűrés (NF)
Nevét az 1 nm (0,001 μm) körüli részecskék eltávolítására való képességéről kapta. Jellemzően eltávolítja a 200–400 feletti molekulatömegű szerves anyagokat, 20–98%-os sótalanítási arány mellett. Az egyértékű ionok eltávolítása 20–98%, míg a kétértékű ionok nagyobb, 90–98%-os arányban távolíthatók el. Alkalmas a színezőanyagok, az összes szerves szén (TOC) és a keménység eltávolítására. Az üzemi nyomás általában 0,35 és 1,6 MPa között van.
4. Fordított ozmózis (RO)
Eltávolítja a 0,0001 μm-es részecskéket és a 150-200 feletti molekulatömegű szerves anyagokat. A sótalanítási arány meghaladhatja a 95%-ot, így ez a magas sótartalmú víz elsődleges előkezelési módszere{{4}, és napjaink egyik legfejlettebb vízkezelési technológiája. Alkalmazásai egyre szélesebbek. Az üzemi nyomás általában 1,4 és 6,0 MPa között van.
A fordított ozmózisos (RO) membránok nemcsak magas sótalanítási sebességet biztosítanak, hanem rendkívül precíz szűrőként is funkcionálnak. Effektív pórusméretük kisebb lehet 0,001 μm-nél (az emberi haj átmérője meghaladja a 30 μm-t), ami lehetővé teszi az RO rendszerek számára a finom lebegő anyagok, baktériumok, endotoxinok és egyéb szennyeződések eltávolítását. Meg kell azonban jegyezni, hogy a fizikai értelemben vett pórusok valójában nem léteznek az RO membránokban; ilyen pórusokat még nagy-nagyítású mikroszkóp alatt sem észleltek. Ezáltal az RO szűrés alapvetően különbözik a valódi membránpórusokkal rendelkező eljárásoktól, mint például az ultraszűrés.
Az ábra szemlélteti, hogyan halad át a víz egy RO membránon. Ez azt mutatja, hogy a szűrés során a víz szinte a teljes membránfelületen átáramlik, és a fő áramlás sebessége a membrán felülete közelében lényegében megegyezik a membránon áthaladó tényleges permeátum áramlással.
Amikor a víz áthalad egy ultraszűrő (UF) membrán pórusain, a pórusok teljes keresztmetszete{0}} sokkal kisebb, mint a membrán teljes felülete. Ennek eredményeként az UF membrán felületéhez közel eső víz nyomás alatt átnyomódik a pórusokon, aminek következtében az egyes pórusokon áthaladó áramlási sebesség lényegesen nagyobb, mint a fő áramlás sebessége a membrán felülete közelében.
Mind az RO, mind az UF folyamatok esetében, amikor a víz áthatol a membrán felületén, a betáplált vízben lebegő részecskék és egyéb szennyeződések a membrán felületén maradnak. A folyamatos permeátum áramlás erőt fejt ki ezekre a szennyeződésekre, megakadályozva, hogy újra{1}}jussanak a membrán felületével párhuzamosan mozgó fő áramlásba. Ahhoz, hogy a szennyeződések visszatérhessenek a főáramba, a párhuzamos áramlás nyíróerejének a membrán felülete mentén meg kell győznie az átszivárgó víz nyíróerejét. Ez megmagyarázza, hogy egy bizonyos tápvíz-áramlási sebesség fenntartása miért kritikus az RO-rendszerek számára. Az UF membránokban azonban a pórusokon áthaladó helyi sebesség nagyon nagy, és a párhuzamos áramlási nyírás a membrán felülete közelében nem elegendő ahhoz, hogy megakadályozza a visszamaradt szennyeződések membránon maradását.
