Wykład 4 Ciśnieniowe techniki membranowe Opracowała dr Elżbieta Megiel
Pressure driven processes P= MF 10-300 kpa UF 50-500 kpa NF 0.5-1.5 MPa RO 0.5-1.5 MPa Bacteria, parasites, High molecular particles Mid-size organic substances, Low molecular substances, substances, viruses single charged ions multiple charged ions D. Libotean, A. Patti, Membrane separations, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Catalunya 2
Microfiltracja (ang. Microfiltration MF) Zakres ciśnień MF 1 3 bar Rozmiar porów MF 0.08 10 m Średnica cząstek separowanych 100 1000 nm Rozdzielanie układów dwufazowych
Zastosowania MF Zatężanie zawiesin i emulsji w przemyśle: spożywczym, fermentacyjnym, chemicznym, energetycznym, kosmetycznym, farmaceutycznym, biotechnologii, w uzdatnianiu wody i oczyszczaniu ścieków Usuwanie flory bakteryjnej (zimna sterylizacja) i klarowanie roztworów (produkcja piwa, wina)
Udział w globalnej sprzedaży membran do poszczególnych technik 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 MF Dialysis UF RO Other % of total 1997 consumption in Western Europe Kraje zachodniej Europy USA D. Libotean, A. Patti, Membrane separations, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Catalunya
Przykłady zastosowania MF Dezynfekcja wody z użyciem MF pozwala zastąpić klasyczną czteroetapową metodę Waste water MIX Pre Filter COAG/ FLOC MF Disinfectants & Coagulants SED Residual disinfectant FILT Water
Microfiltration water plant, USA A microfilter membrane (image from SEM)
Przykłady zastosowania MF Moduł MF wstępny przed NF lub RO Waste water Pre Filter MF RO Water NF Water D. Libotean, A. Patti, Membrane separations, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Catalunya 8
Przykłady zastosowania MF Filtrowanie produktów spożywczych przed pasteryzacją, zimna sterylizacja
Przykłady zastosowania MF Zatężanie i otrzymywanie koncentratów w przemyśle spożywczym L. Zander, Z. Zander, Techniki membranowe w przetwórstwie mleka, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, 2004
Przykłady zastosowania MF Biotechnologia np. recyrkulacja komórek Produkcja etanolu z produktów skrobiowych Produkcja kwasu mlekowego Produkcja kwasu octowego P. Króliczak, T. Jankowski, Procesy membranowe w przemyśle spożywczym, Poznań 2008
Ultrafiltracja (ang. Ultrafiltration) UF Zakres ciśnień 3 10 bar Rozmiar porów 0.01 0.08 m Rozdzielanie polisacharydów, białek, polimerów o dużych masach cząsteczkowych 10 4 10 5 Da, od roztworu Rodzaj membrany polimerowe Materiał polisulfon poliakrylonitryl Polichlorek winylu Celuloza i pochodne poliamidy J v = 0.08-0.34 m 3 /m 2. h nieorganiczne Al 2 O 3 /TiO 2 ZrO 2 /C gr Al 2 O 3
Porównanie porowatości membran do MF i UF Porowatość ε n p π r A m 2 r średni promień porów n p liczba porów A m powierzchnia membrany MF e 5-70% UF e 0.1-1% 13
Ultrafiltracja Przemysł mleczarski (produkcja mleka, serwatki, serów) przem. spożywczy (produkcja skrobi, odzysk białek) metalurgia (emulsje olejowe, elektropigmenty) przem. tekstylny (barwniki) farmaceutyka (enzymy, antybiotyki) oczyszczanie wody (usuwanie koloidów, pyrogenów)
Przykłady zastosowań UF Odzyskiwanie z serwatki laktoglobulin i laktoalbumin oraz wstępne zatężania mleka poprzedzające produkcję serów. Zawartość aminokwasów egzogennych w białkach serwatkowych 52.7g/100g białka, zawartość w kazeinie 45.8g /100g białka. P. Króliczak, T. Jankowski, Procesy membranowe w przemyśle spożywczym, Poznań 2008
Przykłady zastosowań UF Oczyszczanie wód zaolejonych z użyciem membran ceramicznych do UF Andraszewicz D.: Badania pilotowe skuteczności odolejania wód zęzowych według wymagań konwencji Marpol na membranach ceramicznych firmy TAMI. Praca inżynierska, promotor dr inż. J. Gutteter- Grudziński, AM, Szczecin 2005.
Przykłady zastosowań UF Jednorazowe ultrafiltry do wirowania do diagnostyki in vitro GMM od kilku do kilkudziesięciu kda do oczyszczania, zagęszczania, odsalania próbek biologicznych