میکروفیلتراسیون (MF) از جمله کاربردی‌ترین غشاهای نیمه تراوا درون سیستمهای تصفیه آب است که غالباَ در نقش واحد پیش تصفیه‌ساز بکار گرفته میشود. حفره‌های تعبیه شده بر روی غشای میکروفیلتراسیون، دارای اندازه‌های گوناگونی می‌باشند. اما بطورکلی استاندارد تصفیه برای این ممبرانها، ممانعت از عبور ذرات با اندازه 0.1-1 میکرون در نظر گرفته شده است.
شناخت هر یک از ممبران‌های اولترافیلتراسیون، نانو فیلتراسیون و میکرو فیلتراسیون برای بکارگیری در واحدهای اصلی و پیش تصفیه آب، امری ضروریست. همچنین بسته به کاربری موردنظر، بایستی به مشخصات فنی این غشاها توجه داشت تا قابلیت پاسخگویی به نیازهای صنعتی، تضمین شود. بعنوان مثال باتوجه به دقت حذف بالا، نانوفیلترها گزینه مناسبتری برای کاربریهای آزمایشگاهی/ پزشکی بشمار می‌روند.
میکروفیلتراسیون چیست؟
فیلترهای MF یا همان میکروفیلتراسیون، نوعی از غشاهای تصفیه آب بشمار می‌آید که بمنظور حذف باکتریها، پاتوژنها و ویروسها و جداسازی گل‌ها، لایه‌های روغنی و ترکیبات مخرب و سمی از آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. باتوجه به کاربردهای گسترده فیلترهای میکرو، این محصولات در انواع مختلفی قابل تولید و دسته بندی هستند:
- اندازه منافذ: میکرو فیلتراسیون 0.2، 0.5، 1، 5، 10، 20 و 50 میکرون.
- بر اساس ضخامت غشا:2 – 5.4 INCH
- براساس جنس غشا: 1) غشاهای پلی پروپیلنی 2) مدلهای تولید شده از نخ‌های تابیده ؛ و 3) مدلهای ترکیبی PP، استات سلولز، پلی آمیدها و پلی‌سولفون.
ضمناَ بر اساس جنس هوزینگ نیز میتوان غشاهای MF را دسته بندی نمود. هوزینگ‌ها غالباَ از متریالهایی نظیر:
- پلی‌اتیلن،
- PP،
- SS304،
- SS316،
- SS316L،
- و کامپوزیت – فایبرگلاس
ساخته میشوند. فیلتر های میکرو را بهتر است در دمای عملیاتی 5-60 درجه سانتی‌گراد مورد استفاده قرار دهید.
نکته: غشاهای MF در هوزینگ‌ها قرار داده میشوند.
تصفیه آب میکرو فیلتراسیون چگونه است؟
عدم حذف یونهای مهم از آب و عملکرد باثبات، موجب شده تا میکروفیلتراسیون ها از جایگاه ویژه‌ای در عملیاتهای تصفیه آب برخوردار باشند. پروسه‌ی پالایش آب با فیلترهای میکرو بدینگونه انجام میشود که:
- برای کمک به فیلترهای MF، بهترست ابتدا آب را از از دستگاه فیلتر شنی بگذرانید. بدین ترتیب ذرات درشت ابتدایی گرفته میشوند و احتمال انسداد غشای میکرو فیلتراسیون کاهش می‌یابد.
- حال نوبت به پمپ می‌رسد که با ایجاد اختلاف فشار، آب پیش‌تصفیه‌شده را به هوزینگ انتقال دهد.
- این اختلاف فشار عملیاتی، موجب میشود تا آب با فشار از منافذ فیلترهای MF عبور کرده و ذرات معلق، جامدات، لایه‌های امولسیونی، باکتریها و تخم میکروب‌ها و… پشت غشا گیر کنند.
- فشار وارد شده از سوی پمپ در این روش، بین 2-4 بار خواهد بود. همچنین منفذهای غشای MF به‌قدری ریز است که تمامی عناصر محلول با بزرگی 0.1-1 MICRON، از بین می‌روند.
نهایتاَ دو مسئله پیش رویتان خواهد بود:
- اول آنکه از آب بدست آمده، مستقیماَ استفاده نکنید. چراکه تنها یک عملیات پیش تصفیه انجام شده و بایستی مراحل بعد (تصفیه‌سازی با UF، NF و RO) نیز به‌خوبی صورت پذیرد.
- دوم آنکه غشای میکروفیلتر مورد استفاده را به درستی احیا نمایید.
فرآیند احیای غشای MF
معمولاَ پس از فرآیند تصفیه آب و در پی گیر کردن آلاینده‌ها در منافذ میکرو فیلتراسیون، این غشاها نیاز به احیا دارند. چراکه اگر منافذ بطور کامل مسدود شوند، در عملیاتهای تصفیه بعدی، آب پالایش‌شده از منفذ عبور نمی‌کند!!. بنابراین میتوانید با استفاده از واترجت ها، به شستشو و احیای غشای MF اقدام نمایید.
حتماَ می‌پرسید که چه زمانی باید به احیای غشای میکروفیلتراسیون اقدام نمود؟!. درواقع پاسخ روشنی به این سوال وجود ندارد. زیرا بر اساس میزان کثیفی آب تصفیه‌شده، میتوان انسداد حفره‌های غشای MF را مورد بررسی قرار داد.
تجهیزات پیشنهادی: مخزن فایبرگلاس
مزایای غشای میکروفیلتراسیون
تصفیه آب به کمک میکروفیلتراسیون، دارای مزایای بسیار گسترده‌ای می‌باشد. ازجمله مهمترین مزایای میکروفیلترها میتوان به پارامترهای زیر اشاره داشت:
- تصفیه آب توسط این فیلترها، هرگونه احتیاج به مواد شیمیایی منعقدساز و پالایش کننده را منتفی می‌نماید.
- درقیاس با شیوه اسمز معکوس، به اختلاف فشار کمتری احتیاج خواهد بود.
- آبهای خارج شده از این ممبرانها، دچار تغییرات PH نمی شوند.
- کارکرد طولانی مدت‌تر در قیاس با نانوفیلتراسیون ها
- امکان دفع مواد آلی در فرآیند پالایش توسط میکرو فیلتراسیون
- قیمت اقتصادی و به ارمغان آوردن کمترین هزینه‌های اجرایی
- عدم حذف یونهای حیاتی آب. (برخلاف شیوه اسمز معکوس که در آن برخی از یونهای آب که شدیداَ برای سلامت و رشد انسانها موثرند، حذف میگردد!)
- حذف انواع جامدات، ذره‌های معلق محلول و پلیمرها از آب
- بسیاری از باکتریها، کیست‌ها و پاتوژنها در فرآِند پالایش با میکروفیلتراسیون ها حذف میشوند.
- دفع عنصرهای کلوئید و پروتئین‌های مازاد از آب
- میزان پسابدهی در شیوه MF پایینتر از روش استفاده از فیلتر اسمز وارونه (RO) است. ضمناَ حجم اختلاف فشارهای بهینه تری نسبت به فیلتر RO دارند.
- توده‌های گلی را از آبها حذف میکنند. اما به اندازه‌ی سیستم اسمز معکوس در حذف تمامی رنگ و بوی و طعم آب کارایی ندارند.
- مبتنی بر مکانیزم جریان متقاطع
- قابلیت شستشو و احیای سطح فیلتر های میکرو. (مدت زمان احیا نیز بسیار کوتاه می‌باشد که این خود، یک مزیت است)
- بدون هیچ ضرری برای طبیعت
- طراحی بر اساس فشار عملیاتی پایینتر از چهار bar.
- میزان رسوب‌گرفتگی و انسداد حفره ها در غشاهای میکروفیلتر کمتر است.
موارد کاربرد ممبران میکرو فیلتراسیون
ویژگیهای مثبت و گسترده میکروفیلتراسیون (Micro Filtration) موجب شده تا استفاده از آنها در گذر زمان، بیشتر و بیشتر گردد. البته پیش از بکارگیری فیلترهای میکرو، بایستی به نوع کاربری و میزان آلودگی آب توجه داشته باشید. درمجموع از موارد زیر میتوان به عنوان اصلی‌ترین کاربرد های میکرو فیلتراسیون نام برد:
- پالایش موثر آب
- امکان بکارگیری مثمرثمر در بیوراکتورهای غشایی. (پالایش فاضلابهای شهری)
- قرارگیری در واحدهای پیش تصفیه برای نیازهای آزمایشگاهی/دارویی. (این فیلترها (MF) را میتوان طی پروسه‌ای خاص، بصورت کامل استریل نمود)
- در صنایع متعدد برای تفکیک امولسیون‌های روغنی و آب، قابلیت استفاده دارند.
- هماهنگی جانبی با سیستم های اسمز معکوس، نانوفیلترها و اولترا فیلتراسیون؛ در فرآیندهای پیش تصفیه آب
- صنایع غذایی و تولیدات لبنی.
- بکارگیری در کارخانجات تولید نوشیدنی. (کمک به شفافیت هرچه بیشتر آبمیوه‌ها و دیگر مایعات غذایی)
- دفع ترکیب‌های شیمیایی/سمی خطرناک موجود در پسابهای فاضلابی
- مناسب برای فرآیندهای سختی گیری از آب برای برجهای خنک کننده؛ چیلرها و دیگ های بخار
- تفکیک ذرات و عنصرهای فلزی از نفت در پالایشگاه‌ها
- خالص سازی برخی ترکیبات شیمیایی
- امکان بکارگیری در معادن به منظور پالایش آبهای مورد استفاده و مایعات استخراجی
- پیش‌پالایش آبهای چاه‌ها، آبهای سطحی و آب های زیرزمینی و جاری (همانند تالابهای و رودها)
و غیره.
کاربردهای فیلتر میکرو در صنعت غذایی
پیش تصفیه پساب های موجود در کارخانجات مواد غذایی، اولین و مهمترین وظیفه میکرو فیلتراسیون در صنایع غذایی بشمار می‌رود. البته این پایان کار نبوده و دیگر مزیت فیلترهای میکرو، این‌است که کنستانتره خشک ارائه میدهند. ضمن اینکه تمامی جامدات و ذرات معلق را از سیال مورد استفاده در کارخانجات مواد غذایی، حذف میکنند.
مخمرها همواره بعنوان یکی از عناصر درگیر در مراحل تولید مواد غذایی صنعتی، شناخته میشوند. جالب است بدانید که میکرو فیلتراسیون ها در تفکیک مخمرها در صنایع غذایی نیز، نقش قابل توجهی دارند.
خاصیت غربالی غشای میکروفیلتر چیست؟
این اصلاح بعضاَ از سوی کارشناسان مطرح میشود که میکروفیلتراسیون ها دارای خاصیت غربالی هستند. درحقیقت خاصیت غربالی که به نوعی همان ساز و کار جذب ذرات معلق است، بر مبنای وجود:
- الیاف؛
- و خاصیت جذب آنها
رخ میدهد. بدینگونه که ذره‌های معلق جامد با اندازه درشت، به بافت الیاف گیر میکنند و درنتیجه در پشت غشا باقی می‌مانند و فقط آب با فشار از منافذ عبور می‌کند. شبیه به این حالت را در فیلترهای شنی میتوانیم مشاهده کنیم. با این تفاوت که برخلاف حالت الیافی غشای میکرو فیلتراسیون، ذرات در فیلترهای شنی به بستر (متشکل از شن، سیلیس و…) گیر میکنند و غربال میشوند.
قیمت میکروفیلتراسیون
پروسه‌ی تعیین قیمت غشای میکروفیلتراسیون چندان پیچیده نبوده و تابع فاکتورهای نسبتاَ معدودی است. برخی از مهمترین عوامل موثر بر قیمت میکرو فیلتراسیون، به شرح زیر خواهد بود:
- متریال بکار رفته برای ساخت غشا
- جنس محفظه هوزینگ. (غالباَ محفظه های از جنس استنلس استیل، گرانتر از هوزینگ های پلیمری هستند)
- اندازه منافذ
- ضخامت غشا
- نوع کاربری مورد استفاده
- فشار عملیاتی غشای میکرو فیلتر (MF)
- مدل طراحی
- جنس و کیفیت پمپ بوجود آورنده‌ی اختلاف فشار
- میزان دقت میکرو فیلتراسیون در دفع ذرات معلق
- برند سازنده و سود تولید کننده
با تمامی ویژگیهای عنوان شده، بازهم توصیه میکنیم جهت دریافت بروزترین قیمت انواع فیلتر میکرو تصفیه آب، با کارشناسان فنی گروه صنعتی سازآب ارتباط تلفنی برقرار نمایید.
تفاوت عملکرد میکروفیلتراسیون و نانو فیلتراسیون
مشخصاَ میتوان گفت که باتوجه به:
- سیستم کارکردی؛ و
- اندازه منفذهای غشاها (بین 0.1-1 برای Micro Filtration و اندازه منافذ بین 0.001 – 0.0001 برای Nano Filtration)،
عملکرد نانوفیلتراسیون‌ها دارای دقت و حساسیت بالاتری می‌باشد و از همین رو از میکروفیلترها، تنها برای امور پیش تصفیه آب استفاده میشود. ضمناَ بایستی اشاره داشت که با نصب میکروفیلتراسیون، تنها توان از بین بردن:
- پاتوژنها،
- کیست،
- جلبک
- و باکتری
فراهم میشود و غالباَ در برابر حذف ویروسها، دچار مشکلاتی هستند. درحالیکه نانوفیلترها و سیستمهای Ro، توان رفع تمامی عناصر بیماری‌زا و فسادازا (تمامی ویروسها، باکتریها و…) را دارند. بخاطر داشته باشید که:
بدلیل بزرگتر بودن اندازه های حفره‌های غشای میکرو فیلتراسیون، کمتر دچار گرفتگی میشوند. ضمن اینکه ثبات و مقاومت غشایی آنها در برابر آلایندگی‌ها بیشتر است. درنتیجه در مقایسه با نانو فیلتراسیون ها، عمر مفید بیشتری دارند. البته عامل «عمر مفید» هر محصول، شدیداَ به نوع جنس آن نیز بستگی دارد.
ضمناَ طی عملیاتهای تصفیه آب، شاهد اختلاف فشار بهینه‌تری در MF هستیم. فلذا به‌همین دلیل، میزان مصرف انرژی میکروفیلترها به مراتب کمتر از مدلهای NF است. درمیان فیلترهای تصفیه آب، بیشترین میزان مصرف انرژی مربوط به سیستم های اسمز معکوس دستگاه آب شیرین کن صنعتی می‌باشد.
جهت آشنایی هرچه بیشتر با تفاوتهای هریک از این فیلترها، جدول مقایسه میان میکروفیتراسیونها، نانوفیلتراسیون، اولترا فیلتراسیون و سیستم RO در قالب جدول PDF زیر قرار داده شده است.
