Nanoszűrés
A nanoszűrés (NF) a membránszűrési műveletek csoportjának (amely a fordított ozmózist, a nanoszűrést, az ultraszűrést és a mikroszűrést foglalja magába) egyik ága. Az NF során a membránon keresztüli szelektív anyagtranszport hajtóereje a membrán két oldala között létrehozott nyomáskülönbség. Az alkalmazott transzmembránnyomás jellemzően 10-30 bar. A nanoszűrők vágási értéke 150 (200) – 800 (1000) Dalton közötti, elméleti pórusmérete a nanométer közeli vagy szubnanométeres tartományban mozog. Készülhetnek szerves polimer vagy szervetlen kerámiaanyagból. Bár a nanoszűrők számos hasonlóságot mutatnak mind az ultraszűrő (UF), mind a fordított ozmózis (RO) membránokkal, de a szétválasztási tulajdonságok egy olyan egyedülálló kombinációjával rendelkeznek, amely alapján jól elhatárolhatók a membránszűrés többi ágától. A legfontosabb, sajátos tulajdonságok a következőek:[1]
- Többértékű anionok, mint például szulfát (SO42-) és foszfát (PO43-), visszatartása magas vagy közel teljes.
- A nátrium-klorid-visszatartás alacsony, jellemzően a 0% és 70% közötti tartományban mozog. (A Donnan-hatás következményeként egyes esetekben negatív NaCl-visszatartás is megfigyelhető.)
- A töltéssel nem rendelkező oldott anyagok visszatartása elsősorban az adott molekula méretétől (pontosabban a molekulaméret és az adott NF membrán elméleti pórusméretének viszonyától) függ.
Története
[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]Bár a ma nanoszűrőkként ismert polimer membránok első generációját már az 1970-es években kereskedelmi forgalomba helyezték,[2] ezekre kezdetben nyitott-RO (angolul „loose/open RO”) ill. zárt-UF (angolul „tight UF”) membránokként hivatkoztak. Magát a nanoszűrés ( angolul nanofiltration) kifejezést a FilmTec Corporation (ma Dow Chemical Company[3]) használta először az 1980-as években egy olyan polimer membránjuk marketingkampánya során, amely alacsony klorid- és magas szulfátvisszatartás mellett meglepően magas vízfluxussal rendelkezett – azaz olyan tulajdonságokkal bírt, amik kombinációja sem az addig ismert RO-, sem az UF-membránokra nem volt jellemző. A „nanoszűrés” kifejezést akadémiai kutatók[4] és ipari membrános szakemberek is átvették, s pár év alatt elterjedt a világon. Ma már a nanoszűrés kifejezés nem csupán egy membránanyagot jelöl, hanem egy eljárást: a nanoszűrés a membrános műveletek egy önálló ága.
Alkalmazási területek
[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]| Ipar / részterület | Kezelendő oldat | Feladat | Visszatartott főbb komponensek | Átengedett főbb komponensek | Forrás |
|---|---|---|---|---|---|
| Élelmiszeripar/ cukorgyártás | színanyagok eltávolításához használt ioncserélők eluense | eluensek regenerálása, KOI csökkentés | színanyagok | víz, NaCl | [5] |
| Élelmiszeripar/ tejipar | tejsavó ill. tejsavó UF permeátuma | elősűrítés és (részleges) sótlanítás | fehérjék, laktóz, ásványi sók (főleg többértékű sók) | sók jelentős része | [6] |
| Biotechnológia/ gyógyszergyártás | (előkezelt/előszűrt) fermentlé | antibiotikumok (200-1200 Da) kinyerése | polipeptidek, aminoglikozidok, tetraciklinek, makrolidek | médium kis molekulaméretű komponensei (<<200-1200 Da), sók | [7] |
| Biotechnológia/ gyógyszergyártás | (gazdasejtektől megtisztított) fermentlé | vakcina-vírusok besűrítése és tisztítása | vírusok | médium komponensei, kis molekulatömegű metabolitok | [8] |
| Vegyipar/ textilipar | ipari szennyvíz kezelése | színanyagok és vegyszerek visszaforgatása a termelésbe | színanyagok/pigmentek, polivinil-alkohol | egyértékű ionok nagy része, többértékű ionok kis része | [9] |
| Vegyipar/ olajipar | kenőolaj oldószeres extraktuma | oldószerek visszaforgatása, kenőolaj kinyerés | kenőolaj frakció (paraffinok) | oldószerek (toluol, MEK) | [10] |
| Vegyipar/ vízkezelés | felszíni és felszín alatti vizek | kis molekulaméretű szennyezőanyagok (>100-500 g/mol) eltávolítása | szerves (szín-, szag-) anyagok, huminsavak, peszticidek, keménységért felelős sók (CaCO3) | víz, egyértékű ionok nagy része, többértékű ionok kis része | [11] |
| Vegyipar/ vízkezelés | kazántápvíz | vízkeménység csökkentése | ásványi sók (főleg többértékű sók) | víz, egyértékű sók jelentős része | [12] |
Jegyzetek
[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]- ↑ Waite, Thomas D; Schaefer, A. I & Fane, A. G (2005), Nanofiltration : principles and applications (1st ed ed.), Elsevier, ISBN 978-1-85617-405-3
- ↑ Stavenger, Paul L. (1973). "Industrial processing with membranes, Robert E. Lacey and Sydney Loeb, Interscience, New York (1972). 348 pages. $17.50". AIChE Journal (angol nyelven). 19 (1): 207–207. doi:10.1002/aic.690190145. ISSN 1547-5905. 2019. június 17. dátummal az eredeti címről archiválva. Hozzáférés: 2019. június 17..
- ↑ https://www.dow.com/en-us
- ↑ Eriksson, Peter (1988). "Nanofiltration extends the range of membrane filtration". Environmental Progress (angol nyelven). 7 (1): 58–62. doi:10.1002/ep.3300070116. ISSN 1547-5921.
- ↑ Cartier, S. (1997. november 1.). "Treatment of sugar decolorizing resin regeneration waste using nanofiltration". Desalination. 113 (1): 7–17. doi:10.1016/S0011-9164(97)00110-0. ISSN 0011-9164.
{{cite journal}}: More than one of|author=és|last=specified (súgó); Unknown parameter|coauthors=ignored (|author=suggested) (súgó) - ↑ Román, A. (2012). "Modeling of Diafiltration Processes for Demineralization of Acid Whey: An Empirical Approach". Journal of Food Process Engineering (angol nyelven). 35 (5): 708–714. doi:10.1111/j.1745-4530.2010.00619.x. ISSN 1745-4530.
{{cite journal}}: More than one of|author=és|last=specified (súgó); Unknown parameter|coauthors=ignored (|author=suggested) (súgó) - ↑ Li, Jing (2010. május 1.). "Applications of membrane techniques for purification of natural products". Biotechnology Letters (angol nyelven). 32 (5): 601–608. doi:10.1007/s10529-009-0199-7. ISSN 1573-6776.
{{cite journal}}: More than one of|author=és|last=specified (súgó) - ↑ Grein, Tanja A. (2013). "Membrane Supported Virus Separation from Biological Solutions". Chemie Ingenieur Technik (angol nyelven). 85 (8): 1183–1192. doi:10.1002/cite.201200241. ISSN 1522-2640.
{{cite journal}}: More than one of|author=és|last=specified (súgó); Unknown parameter|coauthors=ignored (|author=suggested) (súgó) - ↑ Cuhorka, Jiří (2012. szeptember 14.). "Nanofiltration Process Efficiency in Liquid Dyes Desalination". Advancing Desalination (angol nyelven). doi:10.5772/50438.
{{cite journal}}: More than one of|author=és|last=specified (súgó) - ↑ White, Lloyd S (2000. november 15.). "Solvent recovery from lube oil filtrates with a polyimide membrane". Journal of Membrane Science. 179 (1): 267–274. doi:10.1016/S0376-7388(00)00517-2. ISSN 0376-7388.
{{cite journal}}: More than one of|author=és|last=specified (súgó) - ↑ Shahmansouri, Arash (2015-2). "Nanofiltration technology in water treatment and reuse: applications and costs". Water Science and Technology (angol nyelven). 71 (3): 309–319. doi:10.2166/wst.2015.015. ISSN 0273-1223.
{{cite journal}}: Check date values in:|date=(súgó); More than one of|author=és|last=specified (súgó) - ↑ "Boiler Feed Water Treatment for Industrial Boilers and Power Plants". WaterWorld (angol nyelven). 2004. november 1. Hozzáférés: 2019. június 17..