Микрофильтрация, нанофильтрация, ультрафильтрация

Микрофильтрация — механическое фильтрование тонкодисперсных и коллоидных примесей размером, как правило, выше 0,1 мкм. Обычно элементы микрофильтрации устанавливаются в качестве подстраховки на последних ступенях очистки в комплексах водоподготовки. Микрофильтрация применяется в медицине, для очистки воды в системах водоподготовки, для фильтрования полуфабрикатов, ингредиентов, различных технологических сред, готового продукта перед фасовкой. Мембраны микропористой фильтрации являются физическим барьером для частиц и микроорганизмов размером до 0,1 микрон. В большинстве случаев неочищенная вода содержит коллоиды со слабым отрицательным зарядом. Фильтр с модифицированной поверхностью мембраны позволяет фильтру удерживать естественные коллоиды, размеры которых меньше размера пор мембраны. В системах очистки воды широко применяются фильтры с абсолютным размером пор 0,2 микрон. Они удерживают частицы угольных фильтров, смол ионообменных фильтров, а также бактерии. Если микрофильтр является частью рециркуляционного контура, то из воды непрерывно удаляются бактерии. Микрофильтры также устанавливаются в критических точках для абсолютной защиты системы от контаминации.

Ультрафильтрация — по рейтингу фильтрации воды занимает промежуточное положение между нанофильтрацией и микрофильтрацией. Ультрафильтрационные мембраны имеют размер пор от 20 до 1000 A (или 0,002−0,1 мкм) и позволяют задерживать тонкодисперсные и коллоидные примеси, макромолекулы (нижний предел молекулярной массы составляет несколько тысяч), водоросли, одноклеточные микроорганизмы, цисты, бактерии, вирусы, цисты и т. д.

К ультрафильтрационным модулям предъявляются определенные требования. Они должны иметь гарантированную границу пропускания фильтра (Cut-off), не допускать возможность перетекания питательной воды в фильтрат по короткому пути, иметь постоянно высокую рабочую температуру (80°C), выдерживать дезинфекцию горячей водой (90°C), выдерживать дезинфекцию паром (121°C), не иметь в структуре мертвых зон (возможность мойки), иметь возможность испытания целостности, иметь возможность полного опорожнения.

Ультрафильтрация имеет ряд преимуществ, например, высокая надежность, проверка целостности, возможность обработки паром и невысокие производственные затраты. 18].

Нанофильтрация — применяется для получения особо чистой воды, очищенной от бактерий, вирусов, микроорганизмов, коллоидных частиц органических соединений (в том числе пестицидов), молекул солей тяжелых металлов, нитратов, нитритов и других вредных примесей. 19].

Этот способ очистки отличается от сходных технологий — ультрафильтрации и микрофильтрации — размером пор и большими давлениями при фильтрации. Отверстия-поры меньше раз в 10−50. Давление, требуемое для хорошей фильтрации выше в 2−3 раза. Эта технология позволяет почти полностью удалить из воды крупные заряженные частицы (многовалентные ионы). В зависимости от размера пор вода умягчается (удаляются соли кальция) на 30−99%. Нанофильтрация не позволяет удалить нитраты из воды (потому что они одновалентные, то есть маленькие и проходят через поры). Однако почти полностью удаляются и пестициды, и тяжёлые металлы, и железо, марганец, и другие органические и хлорорганические вещества. То есть, технология нанофильтрации сочетает в себе и большую часть работы активированного угля (кроме хлора, который может разрушить поверхность мембраны), всю работу умягчителя и обезжелезивателя. Вода полностью обеззараживается — удаляются и бактерии, и цисты, и вирусы (нет нужды не только в обезжелезивателе и умягчителе, но и в ультрафиолетовой лампе). 20].

Большим преимуществом нанофильтрации перед обратным осмосом при производстве питьевой воды — является сохранение жизненно необходимых для здоровья человека солей и микроэлементов. 19].