ההבדל העיקרי בין סינון מיקרו סינון לננו סינון הוא גודל הנקבוביות בקרום שלהם. מיקרופילטרציה משתמשת בממברנות עם נקבוביות בגודל מיקרו, בעוד שאולטרה סינון משתמשת בממברנות בגודל נקבוביות בקנה מידה מיקרו, אך גודל הנקבוביות מתוכנן כך שנקבוביה היא כעשירית מגודל החלקיקים. ננופילטרציה, לעומת זאת, משתמשת בממברנות עם נקבוביות בקנה מידה ננו.
כל המיקרו-סינון, האולטרה-פילטרציה והננו-פילטרציה הם סוגים של טכניקות אנליטיות של סינון ממברנות שימושיות בתהליכי הפרדה. שיטות אלו שימושיות בעיקר כשלבי טיהור בתהליך.
מה זה מיקרופילטרציה?
מיקרופילטרציה היא טכניקה אנליטית שימושית לסינון. נוזל מזוהם יכול לעבור דרך ממברנה בעלת נקבוביות בקנה מידה מיקרו על מנת להפריד את המיקרואורגניזמים והחלקיקים המרחפים מהנוזל הזה. טכניקה אנליטית זו משמשת בדרך כלל בשילוב עם תהליכי הפרדה שונים אחרים, כולל סינון אולטרה ואוסמוזה הפוכה. זה מספק זרם מוצרים שאינו מכיל מזהמים לא רצויים.
איור 01: מערכת מיקרו-סינון
בדרך כלל, מיקרופילטרציה משמשת כשיטת טיפול מוקדמת שחשובה בטכניקות הפרדה כמו אולטרה-פילטרציה. יתר על כן, אנו יכולים להשתמש בו כשלב שלאחר טיפול עבור תהליכי סינון מדיה גרגירים.בדרך כלל, גודל הנקבוביות עבור מיקרופילטרציה נע בין 0.1 ל-10 מיקרומטר. הממברנות המשמשות לסינון זה תוכננו במיוחד כדי למנוע מעבר של משקעים, אצות, פרוטוזואה וחיידקים גדולים. יתר על כן, מסננים אלו נוטים לאפשר מעבר של חומרים יוניים כגון מולקולות מים, מינים חד ערכיים כגון יוני נתרן וכלוריד, חומרים אורגניים טבעיים המומסים בנוזל, קולואידים קטנים ווירוסים.
בשיטה זו של תהליך המיקרופילטרציה, עלינו להעביר את הנוזל דרך הממברנה במהירות גבוהה (בערך 1-3m/s). כאן, אנו יכולים להשתמש בלחץ נמוך עד בינוני המקביל או משיק לממברנה החדירה למחצה. הממברנה היא בדרך כלל בצורת גיליון או בצורת טבלאות. אנו יכולים להשתמש במשאבה כדי לאפשר לנוזל לעבור דרך מסנן הממברנה. משאבה זו יכולה להיות מונעת בלחץ או בוואקום.
קיימים מספר יישומים של מיקרופילטרציה, כולל טיפול במים להסרת פתוגנים כמו פרוטוזואה, הסרת עכירות וכו'. עיקור, זיקוק נפט, עיבוד חלב, בירור וטיהור מרק תאים, בירור דקסטרוז וכו'.
מה זה Ultrafiltration?
Ultrafiltration היא טכניקה אנליטית שבה נעשה שימוש בכוח כגון לחץ או שיפוע ריכוז להפרדה דרך ממברנה חצי חדירה. בשיטה זו, המוצקים המרחפים בעלי משקל מולקולרי גבוה אינם יכולים לעבור דרך הממברנה בעוד מים ומומסים מולקולריים נמוכים יכולים לעבור. השאריות שלא יכולות לעבור דרך הממברנה ידועות כ-retentate, ואילו החלק שיכול לעבור דרך המסנן ידוע כ-permeate או filtrate. שיטה זו שימושית בשלבי טיהור וריכוז.
איור 02: טכניקה צולבת זרימה
ביסודו של דבר, אולטרה-פילטרציה דומה למיקרו-פילטרציה מכיוון ששתי הטכניקות הללו מבצעות הפרדה לפי שיטת אי הכללת גודל או לכידת חלקיקים.עם זאת, זה שונה מהותית מהפרדת גז ממברנה מכיוון שהאחרון כולל הפרדה באמצעות טכניקות ספיגה ודיפוזיה.
בדרך כלל, גודל הנקבוביות של הממברנה המשמשת בסינון האולטרה חייב להיות עשירית מגודל החלקיקים שיש להפריד. לכן, זה מגביל את כניסתם של חלקיקים גדולים דרך הממברנה. עם זאת, הוא גם מגביל את כניסתם של חלקיקים קטנים דרך הנקבוביות וספיחתן אל פני הנקבוביות. הם יכולים לחסום את הכניסה, אז אנחנו צריכים התאמות פשוטות של מהירות זרימה צולבת כדי לעקור את החלקיקים.
מהי ננופילטרציה?
ננופילטרציה היא טכניקה אנליטית המשתמשת בסינון ממברנות בעיקר לריכוך וחיטוי מים. זהו סוג של שיטת סינון ממברנה המשתמשת בגודל נקבוביות בקנה מידה ננו. גודל הנקבוביות נע בין 1-10 ננומטר. גודל הנקבוביות הזה קטן יותר מגודל הנקבוביות במיקרו סינון ואולטרה סינון. אבל גודל הנקבוביות גדול יחסית מגודל הנקבוביות באוסמוזה הפוכה.
איור 03: סינון ננו להתפלה
בדרך כלל, הממברנות שבהן אנו יכולים להשתמש להכנת הממברנות המשמשות בננופילטרציה הן סרטים דקים פולימריים. אנו יכולים להשתמש בחומרים כגון פוליאתילן טרפתלט או מתכות כגון אלומיניום כדי להכין סרט ממברנה מסוג זה. אנו יכולים גם לשלוט בממדי הנקבוביות של ממברנות אלה על ידי שליטה ב-pH, הטמפרטורה והזמן הדרושים לפיתוח הנקבוביות.
ישנם שימושים רבים ושונים בטכניקות ננופילטרציה, כולל כימיה עדינה ותרופות, כימיה של נפט ונפט, כימיה בתפזורת, רפואה, ייצור של שמנים אתריים טבעיים ומוצרים דומים וכו'.
מה ההבדל בין מיקרו-פילטרציה אולטרה-פילטרציה לננו-סינון?
ההבדל העיקרי בין סינון מיקרו סינון לננו סינון הוא גודל הנקבוביות בקרום שלהם. מיקרופילטרציה משתמשת בממברנות עם נקבוביות בגודל מיקרו, בעוד שאולטרה סינון משתמשת בממברנות בגודל נקבוביות בקנה מידה מיקרו, אך גודל הנקבוביות מתוכנן כך שנקבוביה היא כעשירית מגודל החלקיקים. ננופילטרציה, לעומת זאת, משתמשת בממברנות עם נקבוביות בקנה מידה ננו.
האינפוגרפיקה שלהלן מפרטת את ההבדלים בין סינון מיקרו-סינון לננו-סינון בצורה טבלאית להשוואה זה לצד זה.
סיכום – מיקרו-סינון לעומת אולטרה-פילטרציה מול ננו-פילטרציה
ההבדל העיקרי בין סינון מיקרו סינון לננו סינון הוא גודל הנקבוביות בקרום שלהם. מיקרופילטרציה משתמשת בממברנות עם נקבוביות בגודל מיקרו, בעוד שאולטרה סינון משתמשת בממברנות בגודל נקבוביות בקנה מידה מיקרו, אך גודל הנקבוביות מתוכנן כך שנקבוביה היא כעשירית מגודל החלקיקים.ננופילטרציה, לעומת זאת, משתמשת בממברנות עם נקבוביות בקנה מידה ננו.
