Микрофильтрация

Микрофильтрация - механическое фильтрование тонкодисперсных и коллоидных примесей размером, как правило, выше 0, 1 мкм(микрон). Обычно элементы микрофильтрации устанавливаются в качестве подстраховки на последних ступенях очистки в комплексах водоподготовки. Фильтрация производится на мелкозернистом материале, песок, кварц и т. д., для грубой фильтрации больших частиц.

Микрофильтрация применяется в медицине, пищевой промышленности на предприятиях производящих алкогольные и безалкогольные напитки, вино, пиво, растительное масло, другие продукты, для очистки воды в системах водоподготовки, для фильтрования полуфабрикатов, ингредиентов, различных технологических сред, готового продукта перед розливом, для очистки воздуха и газов и т.д.

Этот механизм можно описать следующим образом: жидкость, содержащая частицы, при прохождении через мембрану образует сложную проточную систему. Через мембрану, то есть поры мембраны как через сито, поток жидкости дробится на маленькие струи.

Первыми в этот процесс естественно вовлекаются поры большего диаметра, затем средние и после достижения на мембране определенного перепада давления начинается движение жидкости и через мелкие поры. Взвешенные в жидкости частицы движутся в ее потоке по инерции. Если их размер меньше размера поры мембраны, то они проходят сквозь нее и становятся частью фильтрата. Остальные частицы либо остаются на поверхности мембраны, либо задерживаются внутри ее матрицы.

На поверхности мембраны удерживаются частицы размеры, которых больше размера пор. Но мембраной извлекаются и частицы, размеры которых меньше размера пор.

Явления, которые позволяют осуществить захват механических частиц фильтрующей перегородкой (мембраной):

1. Инерционное столкновение – результат соударения частицы с барьером в виде фильтрационной перегородки, которая ограничивает дальнейшее продвижение частицы в потоке. Захват частицы фильтрующей перегородкой в этом случае происходит тогда, когда габаритные размеры частицы превышают размер пор (отверстий в фильтрующей перегородке), или когда, частица попадает на ту поверхность перегородки, которая в данном месте не имеет поры.

2. Адгезия – процесс «прилипания», «приклеивания» одной частицы к другой. Осуществление этого процесса во многом зависит от природы «склеивающихся» частиц, их сродства и электростатического заряда.

3. Суффозия – процесс уноса механических примесей из слоя какого-либо материала (в нашем случае из слоя фильтрующего материала).

4. Процесс адсорбции, протекает в том случае, когда механические частицы приобретают отрицательный заряд при прохождении фильтруемой среды через фильтрующую перегородку.

За счет наведенного отрицательного заряда частицы прикрепляются к любой нейтральной поверхности, которой может служить как фильтрующая перегородка, так и стенки оборудования, трубопроводов. Немаловажную роль при задержке частиц наряду с адсорбцией играют капиллярные явления.

5. Определенную роль в процессе микрофильтрации играет так называемый побочный поток, т.е. поток жидкости, который возникает в глубине мембраны и направлен параллельно поверхности мембраны или же перпендикулярно направлению основного потока. Данное явление обусловлено возникновением перепада давления и разностью краевых углов смачивания на соседних участках матрицы мембраны. Наиболее отчетливо побочный поток проявляется в глубинных фильтрах, остается значительным, хотя в меньшей степени, в микропористых мембранах с сетчатой структурой и фактически отсутствует в трековых мембранах. Впрочем, различия в процессах фильтрации на указанных видах фильтрующих мембранных перегородок мы разберем позже.

В итоге процессы, протекающие на фильтрующих перегородках, зависят от свойств задерживаемых частиц, свойств фильтруемой жидкости и свойств фильтрующей перегородки.