Prezentacja programu PowerPointbeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/Wyklad_4.pdf ·...
Transcript of Prezentacja programu PowerPointbeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/Wyklad_4.pdf ·...
Ciśnieniowe techniki membranowe
Wykład 4
Opracowała dr Elżbieta Megiel
2
Pressure driven processes
MF
10-300 kPa
RO
0.5-1.5 MPa
NF
0.5-1.5 MPa
UF
50-500 kPa ∆P=
Bacteria, parasites, particles High molecular substances, viruses Mid-size organic substances,
multiple charged ions Low molecular substances, single charged ions
D. Libotean, A. Patti, Membrane separations, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Catalunya
Microfiltracja (ang. Microfiltration MF)
• Zakres ciśnień MF 1 –3 bar
• Rozmiar porów MF 0.08– 10 m
• Średnica cząstek separowanych 100 – 1000 nm
• Rozdzielanie układów dwufazowych
• Zatężanie zawiesin i emulsji w przemyśle: spożywczym, fermentacyjnym, chemicznym, energetycznym, kosmetycznym, farmaceutycznym, biotechnologii, w uzdatnianiu wody i oczyszczaniu ścieków
• Usuwanie flory bakteryjnej (zimna sterylizacja)
i klarowanie roztworów (produkcja piwa, wina)
Zastosowania MF
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
MF Dialysis UF RO Other
% of total 1997 consumption in Western Europe
Udział w globalnej sprzedaży membran do poszczególnych technik
Kraje zachodniej Europy USA
D. Libotean, A. Patti, Membrane separations, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Catalunya
Dezynfekcja wody z użyciem MF pozwala zastąpić klasyczną
czteroetapową metodę
COAG/
FLOC SED MIX FILT
Disinfectants &
Coagulants
Waste
water
Water
Residual
disinfectant
MF Pre
Filter
Przykłady zastosowania MF
Microfiltration water plant, USA
A microfilter membrane (image from SEM)
8
Waste
water
Moduł MF wstępny przed NF lub RO
Water
MF Pre
Filter
RO
NF Water
Przykłady zastosowania MF
D. Libotean, A. Patti, Membrane separations, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Catalunya
Przykłady zastosowania MF
Filtrowanie produktów spożywczych przed pasteryzacją, „zimna sterylizacja”
Zatężanie i otrzymywanie koncentratów w przemyśle spożywczym
Przykłady zastosowania MF
L. Zander, Z. Zander, Techniki membranowe w przetwórstwie mleka, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, 2004
Biotechnologia np. recyrkulacja komórek
Przykłady zastosowania MF
• Produkcja etanolu z produktów skrobiowych
• Produkcja kwasu mlekowego
• Produkcja kwasu octowego
P. Króliczak, T. Jankowski, Procesy membranowe w przemyśle spożywczym, Poznań 2008
Ultrafiltracja (ang. Ultrafiltration) UF
• Zakres ciśnień 3 –10 bar
• Rozmiar porów 0.01– 0.08 m
• Rozdzielanie polisacharydów, białek, polimerów o dużych masach cząsteczkowych 104 – 105 Da, od roztworu
Rodzaj membrany Materiał polisulfon
polimerowe poliakrylonitryl
Polichlorek winylu
Celuloza i pochodne
poliamidy
nieorganiczne Al2O3/TiO2
ZrO2/Cgr
Al2O3
Jv = 0.08 -0.34 m3 /m2.h
13
Porównanie porowatości membran do MF i UF
Porowatość
m
2
pA
rπnε
r –średni promień porów
np – liczba porów
Am – powierzchnia membrany
MF e 5-70%
UF e 0.1-1%
Ultrafiltracja
• Przemysł mleczarski (produkcja mleka, serwatki, serów)
• przem. spożywczy (produkcja skrobi, odzysk białek)
• metalurgia (emulsje olejowe, elektropigmenty)
• przem. tekstylny (barwniki)
• farmaceutyka (enzymy, antybiotyki)
• oczyszczanie wody (usuwanie koloidów, pyrogenów)
Przykłady zastosowań UF
• Odzyskiwanie z serwatki laktoglobulin i laktoalbumin oraz wstępne zatężania mleka poprzedzające produkcję serów. Zawartość aminokwasów egzogennych w białkach serwatkowych 52.7g/100g białka, zawartość w kazeinie 45.8g /100g białka.
P. Króliczak, T. Jankowski, Procesy membranowe w przemyśle spożywczym, Poznań 2008
Przykłady zastosowań UF
Oczyszczanie wód zaolejonych z użyciem membran ceramicznych do UF
Andraszewicz D.: Badania pilotowe skuteczności odolejania wód zęzowych według wymagań konwencji Marpol na membranach ceramicznych firmy TAMI. Praca inżynierska, promotor dr inż. J. Gutteter-Grudziński, AM, Szczecin 2005.
• Jednorazowe ultrafiltry do wirowania do diagnostyki in vitro GMM od kilku do kilkudziesięciu kDa
Przykłady zastosowań UF
do oczyszczania, zagęszczania, odsalania próbek biologicznych