2.10.2 Мікрофільтрація

Мікрофільтрація – процес мембранного розділення колоїдних розчинів і суспензій під дією тиску. Розмір поділюваних частинок становить від 0,1 до 10 мкм. Мікрофільтрація – перехідний процес від звичайного фільтрування до мембранних методів. Для мікрофільтрації використовують мембрани із симетричною мікропористою структурою. Розміри пор від 0,1 до 10 мкм. Дрібні частинки розчиненої речовини й розчинник проходять через мембрану, а концентрація затримуваних частинок зростає. Потік розчину вздовж розділової мембрани дозволяє видаляти концентрований шар, домішки твердих частинок та інших утворень, від яких була необхідність звільнити розчин і розчинник. Пройшов через мембрану розчинник виносить мікровключення, які направляють на технологічні лінії для розділення в наступних циклах. Широко мембранний метод мікрофільтрації використовують при поділі суспензій, емульсій та очищенню забруднених механічними домішками промислових стічних вод, а також при отриманні стерильних розчинів. Уживані для мікрофільтрації мембрани мають пористу структуру і діють як глибокі фільтри. Утримувані частинки осаджуються всередині мембранної структури. Для видалення осідаючих часток з поверхні мікрофільтраційної мембрани використовують прийоми спеціального впливу: поперечний потік, зворотне промивання, ультразвукова вібрація.

Довговічність мембран залежить від хімічної стійкості матеріалу, з якого вони зроблені. Мікрофільтрації здійснюють в апаратах плоскорамного типу. При промисловому використанні мікрофільтрації зазвичай застосовують горизонтальні пластинчасті системи або патронні фільтри; найбільш поширені рамні фільтр-преси. Як патронні фільтри застосовують гофрований мембранний патрон, розташований у корпусі, розрахованому на роботу під тиском. Вихідний розчин надходить у фільтр з боку корпусу, продукт збирається в центральній трубі, яка ущільнена з корпусом прокладкою. При постійному гідростатичному тиску продуктивність фільтра поступово зменшується до значення, при якому подальша експлуатація стає неекономічною і фільтр замінюють.

Таблиця 2.15

Порівняльна характеристика апаратів різних типів

Тип	Переваги	Недоліки
Фільтр-прес	Невеликий об’єм води в апараті на одиницю поверхні мембрани, надійність і простота конструкції, незначна зайнята площа підлоги	Можливість утворення застійних зон, важкодоступний для очищення, невелика щільність укладки мембран в апараті до 150 м2/м3, ручна зборка
Фільтр-прес с вузькими переточними каналами	Те ж, зручність роботи з в’язкими розчинами за рахунок підвищення лінійної швидкості потоку, що змазує мембрану	Те ж, можливість утворення корків, щільність укладки мембран до 200-250 м2/м3
Трубчасті з прямими трубами	Простота очищення, невеликий гідравлічний опір, можливість ефективного зниження концентраційної поляризації, можливість заміни окремих трубчастих елементів	Великий об’єм води в апараті, порівняно висока вартість, великі габарити і зайнята площа підлоги, щільність укладки мембран 160-200 м2/м3
З трубами, звернутими по спіралі	Те ж, крім простоти очищення	Те ж, крім великих габаритів
Рулонні	Низькі капітальні витрати, щільність укладання мембран до 650 м2/м3, незначна зайнята площа підлоги, незначний об’єм води в апараті	Можливість утворення корків, важкість очищення, підвищений гідравлічний опір
З порожнистими волокнами	Мінімальна вартість, максимальна щільність укладки мембран (до 16500 м2/м3), невеликий об’єм води в апараті	Важкість роботи на забруднених рідинах, важкість очищення, можливість утворення корків, високі вимоги до попередньої водопідготовки, підвищений гідравлічний опір, значно більш низька питома продуктивність мембран