میکروفیلتراسیون MF
میکروفیلتراسیون (microfilteration) در حذف ذرات کلوئیدی و باکتری مفید هستند و اندازه ی منافذ آن بین 0.1 تا 10 میکرون است. میکروفیلتراسیون در کاهش پتانسیل فولینگ روی سیستم اسمز معکوس موثر است. ساخت پیکربندی غشا تولیدکنندگان مختلف متفاوت hsj ولی نوع (فیبر توخالی) (hollow fiber) آن رایج تر است. به طور معمول آب از بیرون این غشاها پمپ و آب تمیز داخل این غشا جمع می شود. در صنعت تصفیه آب یکی از مهم ترین اهداف حذف باکتری، میکروارگانیسم ها و ذرات معلق در آب می باشد که یک تهدید برای سلامتی به شمار می روند. یکی از راهکارهای بسیار کاربردی در این زمینه، استفاده از فیلترهایی با منافذ بسیار کوچک می باشد تا از عبور ذرات معلق و مواد کلوئیدی جلوگیری شود. غشای میکروفیلتراسیون نوعی فیلتر مورد استفاده برای تصفیه آب می باشد که از استات سلولز و پلی پرولین ساخته شده و قادر به حذف ذرات 0.1 تا 1 میکرون می باشد. این غشا در دو نوع نخ های تابیده و پلی پرولین تولید می شوند که در استوانه ای به نام هوزینگ قرار می گیرند. هوزینگ های استفاده شده در MF اغلب از پلی اتیلن، پلی پروپیلن، استنلس استیل 304 و L316 و GRP-FRP ساخته می شوند. غشای میکروفیلتراسیون MF بر اساس اختلاف فشار عمل نموده و با قرار گرفتن در استوانه ای با بدنه استنلس استیل و به کمک پمپ، باعث عبور آب با درجه کیفیت بسیار بالا و TSS پایین از آن می شود. قطر در نظر گرفته شده برای منافذ غشای MF در اغلب مواقع 0.2، 0.5، 1، 5، 20 و 50 میکرون بوده و می توان از این غشا در محیطی با دمای 4 تا 62 درجه سانتی گراد استفاده نمود.
میکروفیلتراسیون یک روش بسیار مؤثر در حذف آلودگی های کلوئیدی و باکتریایی به شمار رفته و قابلیت حذف ذراتی با ابعاد ۱۰-۰/۱ میکرون را در دستگاه آب شیرین کن دارد. استفاده از میکروفیلتراسیون در دستگاه تصفیه آب، احتمال بروز رسوب در فیلتر ممبران اسمز معکوس را کاهش می دهد. انواع مختلفی از این فیلتر در صنعت تصفیه آب وجود دارد؛ اما فیلتر میکروفیلتراسیون هالو فایبری از بقیه انواع متداول تر است. در این نوع از فیلترها آبی که قرار است تصفیه شود از بیرون رشته های نازک پلیمری پمپ شده و آب تصفیه شده از درون رشته ها جمع آوری می شود. در تصفیه آب شهری، معمولا از فیلترهای میکروفیلتراسیون به روش جریان متقاطع استفاده می شود. در این روش آب بر روی سطح فیلتر به صورت عمودی (و نه عرضی) پمپ شده و تمام آن تصفیه می شود و لایه ای از آلودگی ها روی سطح فیلتر باقی می ماند. این روش تصفیه آب میزان بازیابی بالاتر از ۹۰٪ خواهد داشت. البته باید برای تمیز کردن سطح فیلتر، عملیات شستشوی معکوس به صورت دوره ای صورت پذیرد.
- به منظور حذف ذرات با اندازه 45 میکرون، ابتدا آب از فیلتر شنی عبور می کند. با انجام این عمل به عنوان پیش تصفیه، از آسیب وارد شدن به غشای میکروفیلتراسیون جلوگیری شده و راندمان کار را نیز تا حد مطلوبی افزایش می دهد.
- آب خروجی از فیلتر شنی با کمک پمپ وارد هوزینگ حاوی غشای MF شده و تنها ذرات با اندازه کمتر از یک میکرون امکان عبور از منافذ غشا را پیدا خواهند کرد.
- لازم به ذکر است که به منظور احیا و تمیز کردن سطح روی غشای MF لازم است به روش های مختلف نسبت به شستشوی آن ها اقدام شود. مدت زمان و تعداد دفعاتی که در هر بازه زمانی باید نسبت به تمیز کردن غشای میکروفیلتراسیون اقدام گردد، به میزان آلودگی موجود در آب بستگی دارد.
- آب خروجی از این مرحله می تواند به عنوان پیش تصفیه برای اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس استفاده گردد.
غشای میکروفیلتراسیون یکی از کاربردی ترین فیلترهای مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد که ویژگی های مثبت متعددی دارد. از مهم ترین نقاط مثبت و مزایای این غشا می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- عدم نیاز به مواد شیمیایی
- حذف مواد آلی و گل و لای
- تصفیه بیولوژیکی آب های آلوده
- قیمت مناسب و توان عملیاتی بالا
- عدم تغییر PH آب خروجی از غشا
- دارای پساب کمتر نسبت به روش اسمز معکوس
- نیاز به اختلاف فشار کم نسبت به روش اسمز معکوس
- به عنوان پیش تصفیه در سیستم اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون
- جداکننده کلیه مواد کلوئیدی، پلیمرها، مواد معلق و مواد پروتئینی
- قابلیت حذف میکروارگانیسم ها و حذف بیولوژیکی مواد آلاینده موجود در آب
- قدرت بالا در حذف ذرات کلوئیدی، باکتری و ویروس، مواد پروتئینی و پلیمرهای موجود در آب
برخی نکات در میکروفیلتراسیون
- اساس میکروفیلتراسیون تفکیک و جداسازی فیزیکی است.
- میزانی که مواد حل شده و مواد کدر، گل آلود و میکروارگانیسم ها برداشته می شوند به واسطه اندازه روزنه های موجود در غشاها تعیین می شود.
- میکروفیلتراسیون یک اقدام کاهشی است که در آن مواد شیمیایی جدیدی اضافه نمی شود یا با محصول واکنشی نمی دهد فقط برخی آلوده کننده ها را از محیط حذف می کند.
میکروفیلتراسیون در صنعت شیر
باکتری ها و گلبول های چربی پشت غشای میکروفیلتر باقی می مانند بنابراین با استفاده از این روش می توان میزان باکتری های شیر را به 1% از کل باکتری ها تقلیل داد و محصولی با عمر ماندگاری طولانی به دست آورد. درروش میکروفیلتراسیون می توانیم اسپورهای باکتری هایی نظیر کلستریدیوم بوتیریکوم را از شیر مصرفی برای تولید پنیر حذف کرد و از بادکردن پنیر طی فرآیند رسیدن و نگهداری پنیر جلوگیری به عمل آورد.
ویژگی شیر حاصل از میکروفیلتراسیون
- نیاز به نگهداری در یخچال دارد.
- دارای طعم ثابت در طی نگهداری یخچالی است.
- عمر ماندگاری طولانی تر نسبت به پاستوریزه دارد.
- دارای طعم مشابه و یا حتی بهتر از شیر پاستوریزه معمولی است.
- استفاده از میکروفیلتراسیون می تواند به عنوان پیشگامی برای پاستوریزه کردن باشد.
کاربردهای میکروفیلتراسیون
مهم ترین کاربردهای غشای میکروفیلتراسیون عبارتند از:
- تصفیه آب آشامیدنی
- کاربرد گسترده در بیوراکتور غشایی
- تصفیه آب در سیستم های خنک کننده و بویلرها
- قابلیت استفاده برای تصفیه مواد غذایی و دارویی
- استفاده از MF به عنوان پیش تصفیه اسمر معکوس