میکروفیلتراسیون چیست؟ این فناوری به منظور جدا کردن موثر ذرات میکرونی از محلول‌ها در صنایع مختلف استفاده می‌شود. هسته اصلی این فرایند پلیمرهای متخلخل هستند که نقش اساسی در دستیابی به سطوح بالای خلوص و کیفیت دارند.
میکروفیلتراسیون که در فارسی به آن ریز پالایش گفته می‌شود، از اختلاف فشار برای جداسازی ذرات استفاده می‌کند. این روش در دستگاه تصفیه آب به کار برده می‌شود و نتایج موثر و مفید را تضمین می‌کند.
در این مقاله پالایه سازان فرایند توس به بررسی این فرایند، کاربرد، مزایا و معایب آن خواهیم پرداخت. برای دریافت اطلاعات بیشتر در زمینه دستگاه‌های موجود و فیلتر تصفیه آب می‌توانید با کارشناسان مجموعه در ارتباط باشید.
میکروفیلتراسیون چیست؟
میکروفیلتراسیون زمانی استفاده می‌شود که نیاز به جداسازی دقیق جامدات و مایعات در مخلوط‌های پیچیده وجود داشته باشد. این فرایند نتایج استثنایی را تضمین می‌کند. میکروفیلتراسیون چیست و چگونه عمل می‌کند؟ در واقع پلیمرهای متخلخل هستند که در این فرایند باعث حذف ناخالصی‌ها و آلاینده‌های میکروسکوپی می‌شوند و کیفیت و ایمنی محصول را بهبود می‌بخشند.
فرایند میکروفیلتراسیون چیست؟
فیلتراسیون یا پالایش خود یک فرایند اساسی است که شامل جدا کردن مواد ناخواسته از مخلوط به شمار می‌آید. به طور معمول با عبور دادن مایع از محیطی مخصوص که به طور انتخابی اجازه عبور به برخی ذرات را می‌دهد و برخی دیگر را مسدود می‌کند، صورت می‌گیرد. البته اگر تعریف هیدروسیکلون چیست را بررسی کنید، متوجه خواهید شد که برخی روش‌های فیلتر کردن مایع‌ها متفاوت است.
کارای فیلتراسیون به دو عامل کلیدی بستگی دارد:
- اندازه منافذ: اندازه بزرگترین ذره‌ای می‌تواند عبور کند.
- رتبه اندازه منافذ: درصد ذرات بزرگ‌تر از اندازه منافذ ذکر شده.
- اسمی – حداقل درصد ذرات (۷۰-۹۰ درصد)
- مطلق – تقریباً تمام ذرات (۹۹.۹ – ۹۹.۹۹۹ درصد)
هدف اصلی آن حذف ذرات و آلاینده ها و حذف گازهای ناخواسته است
پلیمرهای متخلخل: امکان‌پذیر ساختن میکروفیلتراسیون
پلیمرهای متخلخل موادی با منافذ به هم پیوسته هستند که اجازه عبور ذرات خاص را بر اساس اندازه آنها می‌دهند. این پلیمرها به عنوان ستون فقرات میکروفیلتراسیون عمل می‌کنند و بستری همه کاره برای طیف وسیعی از کاربردها فراهم می‌کنند. پلیمرهای متخلخل نه تنها می‌توانند ذرات ناخواسته را فیلتر کنند، بلکه می‌توانند مواد را جذب، پخش، منعکس و منتقل کنند و آنها را برای کاربردهای مختلف در صنایع مختلف ضروری کنند.
پیشینه و پیشرفت میکروفیلتراسیون چیست؟
میکروفیلتراسیون (Microfiltration) به عنوان یک فناوری جداسازی مبتنی بر غشا، از زمان پیدایش در قرن نوزدهم، برای تصفیه انواع پستاب‌ها و فاضلاب‌ها استفاده می‌شده است. با این حال، در سال‌های اخیر تحقیق و پیشرفت در رابطه با این نوع تصفیه افزایش پیدا کرده است.
در بین سال‌های ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۸ شاهد افزایش گرایش تحقیقاتی در زمینه میکروفیلتراسیون بوده‌ایم. همچنین، شاهد افزایش استفاده از این روش تصفیه در بخش مواد غذایی هستیم.
این فرایند که برای حذف ذرات معلق درشت‌تر از ۰.۱ میکرومتر از مایعات استفاده می‌شود، نقش مهمی در فراوری مواد غذایی و صنایع دارویی پیدا کرده است.
تاریخچه میکروفیلتراسیون چیست؟ همان طور که اشاره کردیم، ظهور آن به قرن نوزدهم باز می‌گردد. در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ با توسعه غشاهای مصنوعی به طور فزاینده‌ای محبوب شد. غشای معرفی شده در آن زمان کارآمدتر و بادوام‌تر از غشاهای سنتی سلولوزی بود.
هدف میکروفیلتراسیون چیست؟
امروزه، کاربرد میکروفیلتراسیون فراتر از حذف ذرات قابل مشاهده است و همان طور که اشاره کردیم، ذرات را در حد میکرومتر حذف می‌کند. همچنین، آلاینده و گازهای ناخواسته را نیز از بین می‌برد. مزیت پیاده‌سازی سیستم میکروفیلتراسیون چیست؟ صنایع می‌توانند به وسیله این فرایند، مزایای زیر را به دست آورند:
حذف ذرات و آلاینده‌ها:
میکروفیلتراسیون قادر است ناخالصی‌ها و آلاینده‌های ریز را از مایعات و گازها حذف کند و بدین ترتیب، خلوص و کیفیت آنها را تضمین نماید. این امر به ویژه در بخش‌هایی مانند داروسازی، غذا، نوشیدنی و تصفیه انواع آب اهمیت ویژه‌ای دارد.
حذف گازهای ناخواسته:
میکروفیلتراسیون امکان حذف گازهای مزاحم در سنسورها را فراهم می‌کند و بدین ترتیب، دقت و قابلیت اطمینان اندازه‌گیری‌ها را در فرایندها و سیستم‌های حیاتی تضمین می‌نماید.
تصفیه هوا و مایعات:
میکروفیلتراسیون با فیلتر کردن موثر آلاینده‌ها و مواد مضر، به تصفیه‌ی هر دو هوا و مایعات کمک می‌کند. این امر برای حفظ محیط‌های پاک، محافظت از سلامت انسان و اطمینان از عملکرد کارآمد فرایندهای صنعتی حیاتی است.
سطوح مختلف میکروفیلتراسیون چیست و شامل چه مواردی می‌شود؟
اثربخشی میکروفیلتراسیون اغلب بر اساس اندازه ذرات جدا شده طبقه‌بندی می‌شود. در اینجا، سطوح مختلف میکروفیلتراسیون را از نظر محیط متخلخل و اندازه ذرات بررسی می‌کنیم.
۱- حوزه یونی
دامنه یونی میکروفیلتراسیون، بر جدا کردن یون‌ها و ذرات باردار از یک محیط مایع تمرکز دارد. محیط‌های متخلخلی که در این سطح استفاده می‌شوند به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که به یون‌ها اجازه عبور می‌دهند در حالی که ذرات بزرگ‌تر را مسدود می‌کنند. این سطح در کاربردهایی که حذف آلاینده‌های حل شده یا یون‌های خاص برای دستیابی به خلوص مطلوب مایع ضروری است، نقش مهمی را بازی می‌کند.
۲- حوزه مولکولی
سطح مولکولی میکروفیلتراسیون چیست؟ در این سطح تمرکز اصلی بر جداسازی در سطح مولکول مواد است. محیط‌های متخلخل در این حالت، در ابعادی هستند که تنها به مولکول‌های کوچک‌تر اجازه عبور می‌دهند. از این سطح برای تصفیه مایعات و دستیابی به خواص مورد نظر استفاده می‌کنند.
پلیمرهای متخلخل در این فرایند مانع از عبور ذرات بزرگ می شوند
۳-حوزه ماکرومولکولی
در این حالت مولکول‌های بزرگ از محیط مایع جدا می‌شوند. این سطح بیشتر در صنایعی مانند بیوتکنولوژی و داروسازی برای حذف ماکرومولکول‌ها از محصول استفاده می‌شود. انجام این فرایند کیفیت نهایی مخصوص را تضمین می‌کند.
۴- حوزه ذرات میکروسکوپی
همان طور که از نامش پیداست، در این سطح، ذرات میکروسکوپی از مایع مورد نظر جداسازی می‌شوند. محیط‌های متخلخل در این سطح برای نگه داشتن ذرات در یک محدوده اندازه خاص و در عین حال اجازه عبور فاز مایع طراحی شده‌اند. این سطح در صنایع تصفیه آب، فراوری مواد غذایی و دارویی کاربرد دارد، جایی که حذف آلاینده‌های میکروسکوپی الزامی است.
۵- حوزه ذرات درشت
در این حالت برخلاف حوزه میکروسکوپی، منافذ بزرگ‌تر هستند و امکان حذف کارآمد آلاینده‌های بزرگ‌تر را فراهم می‌کنند. در صورتی که وجود ذرات درشت بر کیفیت محصول یا فرایندهای صنعتی تاثیر منفی بگذارد، انجام این فرایند نقش مهمی در پاک‌سازی آنها ایفا می‌کند.
کاربرد میکروفیلتراسیون چیست؟
همان‌طور که اشاره کردیم به‌کارگیری میکروفیلتراسیون گسترش پیدا کرده است و در صنایع مختلف دیده می‌شود. این فرایند تبدیل به راه‌حلی قدرتمند برای حذف آلودگی‌ها از مایع‌ها شده است.
- حفظ محیطی استریل در تحقیقات علوم زیستی و تولید دارو با انجام میکروفیلتراسیون
- به‌کارگیری میکروفیلتراسیون در تولید اسپری‌های تنفسی بینی
- فیلتر سر پیپت در نمونه‌برداری دقیق و بدون آلودگی در آزمایشگاه
- به‌کارگیری این فرایند در جداسازی سلول‌های خونی یا اجزای آن شامل گلبول‌های قرمز، گلبول‌های سفید و پلاکت‌ها
فیلتر ممبران و میکروفیلتراسیون
در پاسخ به این سوال که میکروفیلتراسیون چیست، باید اشاره کنیم که این فرایند زیر مجموعه فیلتر ممبران قرار می‌گیرد. زیرا هر دو از یک فرایند مشابه برای جداسازی ذرات بر اساس اندازه آنها، استفاده می‌کنند.
در هر دو روش، از غشاهای نازک و متخلخلی استفاده می‌شود که به طور انتخابی ذرات را بر اساس اندازه، شکل و بار آنها عبور می‌دهد.
| پارامترهای میکروفیلتراسیون | توضیحات |
| مکانیزم عمل | غشاهای نازک و متخلخلی که ذرات معلق درشت‌تر از ۰.۱ میکرومتر را حذف می‌کند |
| کاربردها | تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب، فراوری مواد غذایی، صنایع دارویی، صنایع شیمیایی و صنایع الکترونیکی |
| مزایا | کارایی، دقت، انعطاف‌پذیری و مقرون‌به‌صرفه بودن |
| معایب | گرفتگی غشا، هزینه بالای تصفیه |
سوال‌های متداول
مراحل فرایند میکروفیلتراسیون کدام‌اند؟
پیش‌تصفیه، میکروفیلتراسیون و سپس پس‌تصفیه صورت می‌گیرد.
انواع غشاهای میکروفیلتراسیون کدام‌اند؟
غشاهای میکروفیلتراسیون از مواد مختلفی از جمله پلیمرها، سرامیک و فلزات ساخته می‌شوند. نوع غشا بسته به کاربرد خاص انتخاب می‌شود.
