Systemy membranowe filtracyjne stosowane są w szeroko pojętej dziedzinie przemysłu. Membranowe techniki rozdzielania mieszanin przez długi okres traktowane były jako metody separacyjne w skali laboratoryjnej. Rozwój tej techniki nastąpił wraz z rozwojem chemii tworzyw sztucznych, w szczególności polimerów syntetycznych, z których zbudowana jest zdecydowana większość przepuszczalnych i selektywnych membran.

Jakie są techniki membranowe?

Wszelkie instalacje membranowe dzięki swojemu zastosowaniu należą do znacznej grupy technik rozdzielania składników mieszanin ciekłych i gazowych. W zależności od właściwości membrany mogą służyć do rozdzielania cząstek o rozmiarach od dziesiątek μm do dziesiątych części nm. W technologii tej wyróżnia się najczęściej takie procesy jak:

  • mikrofiltracja – proces ten prowadzony jest przy ciśnieniu 0,1–5 barów. Membrana zatrzymuje cząstki o wielkości >0,1 μm. Mechanizm wykorzystywany jest do usuwania zawiesin mechanicznych, bakterii, wirusów z roztworów czy oczyszczania wody;
  • ultrafiltracja – proces ten prowadzony jest przy ciśnieniu 0,5–10 barów. Membrana zatrzymuje cząstki o wielkości >5 nm. Mechanizm prowadzi do oczyszczania rozpuszczalników, frakcjonowania makrocząsteczek czy usuwania bakterii i wirusów;
  • nanofiltracja – proces ten prowadzony jest przy ciśnieniu 10–30 barów. Membrana zatrzymuje cząsteczki o wielkości ok. 1 nm. Mechanizm ten wykorzystywany jest do zmiękczania wody, obróbki wód odpadowych, oczyszczania ścieków przemysłowych, usuwania pestycydów czy metali ciężkich;
  • odwrócona osmoza – proces ten prowadzony jest przy ciśnieniu 10–100 barów. Membrana zatrzymuje związki małocząsteczkowe oraz jony. Mechanizm ten stosowany jest do demineralizacji wody oraz produkcji wody ultraczystej dla potrzeb elektroniki.

Techniki membranowe w stosunku do pozostałych metod

Wspomniane techniki membranowe mają wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Do pozytywnych aspektów należy przede wszystkim niskie zużycie energii oraz brak konieczności dodawania chemikaliów. Co więcej, techniki te charakteryzują się łatwością pomieszania skali technologicznej dzięki systemowi modułowemu. Jak podkreślają specjaliści z Intermasz Filtracja membranowa, wadą tych technik jest ograniczona żywotność związana z wytrzymałością chemiczną i termiczną. Techniki membranowe wymagają płukania wstecznego związanego ze zjawiskiem foulingu, czyli odkładania się warstwy cząsteczek na powierzchni membrany ograniczającej strumień filtratu.