اولترافيلتراسيون
اولترافيلتراسيون (UF) قادر به حذف كلوئيدها، باكتري ها، ويروس ها و تركيبات آلي با وزن مولكولي زياد است در نتيجه اين غشاها مستعد گرفتگي هستند. غشاهاي اولترافيلتراسيون (UF) از دو لايه تشكيل مي شوند. يك لاية بسيار نازك (1 تا mµ 5) و يك پرده متخلخل ريز با ضخامت (25 تا mµ 50) و يك لايه زيرين بسيار متخلخل، دبي فرآيند اولترافيلتراسيون با مواد جامد معلق و غلظت ناشي از پلاريزاسيون كاهش مي يابد و سبب پس زدن ناخالصي ها مي شود.
حذف ذرات توسط الترافيلترها
فرآيند اولترافيلتراسيون (UF) در پزشكي نيز براي جداسازي پلاسماي خون به كار مي رود و همچنين در صنعت نيز كاربردهاي زير را دارد :
غليظ سازي سوسپانسيون ماكرومولكول ها (يعني الكل پلي وينيل)، بازيافت عناصر خاص از فاضلاب و غليظ سازي امولسيون.
اولترافيلتراسيون يكي از روش هاي مدرن تصفيه به كمك ممبران مي باشد كه قابليت جداسازي و حذف جامدات معلق، پروتئين ها، باكتري ها، ويروس ها، كلوئيدها و لجن از محلول ورودي با راندمان مناسب را دارد. جداسازي در اين روش بر اساس اندازه مولكولي ذرات مي باشد كه توسط قطر منافذ ممبران UF تعيين مي گردد. محلول آبي با فشار از درون اين ممبران ها عبور كرده و مولكول هاي درشت و ذرات معلق جامد از آن جدا مي شوند و محصول خروجي شامل دو بخش آب پاك و محلول تغليظ شده مي باشد.
از اين روش به تنهايي و يا به همراه سيستم اسمز معكوس (R.O.) مي توان براي تهيه آب آشاميدني با كيفيت مناسب استفاده نمود. از ديگر كاربردهاي صنعتي اين روش مي توان به صنايع توليد نوشيدني ها، داروسازي ها، صنايع لبني، بيوتكنولوژي و نيمه رساناها، تغليظ محلول ها و تصفيه و بازيافت پساب ها اشاره نمود.
از اين نوع غشاء براي جداسازي ماكرو مولكول هايي با اندازه بين 20 تا 1000 انگستروم به كار مي رود. تمام نمك هاي حل شده و مولكول هاي كوچكتر از اين محدوده عبور مي كنند. در اين روش كلوئيدها، پروتئين ها، مواد ميكروبي بيماري زا و مولكول هاي آلي بزرگ كه وزن مولكولي آن بين 1000 تا 100000 است به كار گرفته مي شود.
پكيج UF با استفاده از غشاءهاي ميان تهي از جنس PVDF (Hollow fiber membrane) عمل خالص سازي آب را انجام داده و آن را آماده ورود به ممبران مي‌نمايد. قطر حفرات روي سطح غشاء قادر به حذف ذرات معلق تا قطر 01/0 ميكرون مي‌باشد، از اين رو 99/99% از ميكرو ارگانيزم ها، باكتري ها و ذرات معلق توسط اين غشاها به صورت فيزيكي حذف مي‌گردند و NTU آب خروجي كمتر از 02/0 خواهد بود. با توجه به كاهش فوق العاده SDI، در صورت استفاده به عنوان پيش تصفيه سيستم RO، گرفتگي ممبران ها 50% كاهش مي يابد و عمر مفيد كار براي ممبران‌ها افزايش مي يابد.
- مكانيسم عملكردي و مباني طراحي سيستم اولترافيلتراسيون
مكانيسم عملكردي الترافيلترها بر اين اساس است كه در اين سيستم ها، آب با ورود به ممبران ها به دو فاز، آب تصفيه شده (Permeate) و آب تغليظ شده يا پساب (Concentrate) تقسيم مي شود. سپس آب تغليظ شده وارد لوله اصلي پساب و آب تصفيه شده جهت ضدعفوني نهائي به مخزن ذخيره هدايت مي شود. بطور كلي عملكرد سيستم هاي UF مشتمل بر دو سيكل پيوسته فيلتراسيون آب و سپس شستشوي فيلترها مي باشد. به طور معمول چهار حالت شستشو براي اين UF ها در نظر گرفته مي شود. به نحوي كه براي جهت حذف ذرات ته نشين شده بر روي سطوح خارجي ممبران ها، ابتدا عمليات پاكسازي با فشار هوا صورت گرفته و جريان تغليظ از بخش بالاي مدول تخليه مي شود. 20 تا 30 ثانيه پس از پاكسازي با هوا، جهت خروج ذرات ريز، شسشوي ثقلي مدول انجام مي گيرد.
در مرحله بعد، ابتدا سيستم تحت پروسه Top drain backwash قرار گرفته تا آلودگي هاي به دام افتاده در بخش هاي بالائي حذف شود و سپس Bottom drain backwash انجام مي گيرد تا آلاينده هاي بخش هاي عمقي مدول خارج گردند. بسته ميزان گرفتگي فيلتر، اين دو پروسه مي توانند به تكرار صورت پذيرند. پس از آن و پيش از آغاز سيكل فيلتراسيون، فيلترها با جريان سريع آب (Forward Flushing) شستشو مي گردند تا حباب هاي ريز به دام افتاده در ميان فيلتر و نيز مواد شيميايي بجا مانده حذف گردند.
لازم به توضيح است در ابتداي راه اندازي اولترافيلتراسيون UF، نيز لازم است تا فيلترها تحتtartup Forward Flushing قرار گيرند. همچنين هر 2000 ساعت يكبار بر اساس نوع گرفتگي تشخيص داده شده، شستشو با مواد شيميايي از طريق واحد CIP صورت مي گيرد.
نمونه اي از پارامترهاي طراحي سيستم اولترافيلتراسيون شركت DOW آمريكا (مدول هاي UF)