Vad är membranfiltrering och hur fungerar det?

Vad är ett membran?

Ett membran fungerar som ett tunt filter som släpper igenom vissa ämnen medan andra hålls kvar. Beroende på membranets struktur, material och ytegenskaper kan det avskilja allt från större partiklar och mikroorganismer till mycket små lösta ämnen.

Hur fungerar tryckdriven membranfiltrering?

Vid tryckdriven membranfiltrering skapas en tryckskillnad över membranet, även kallad transmembrantryck (TMP). Tryckskillnaden driver vätskan genom membranet, där vissa ämnen passerar medan andra hålls kvar.

Två viktiga begrepp inom membranfiltrering är:

• Permeat: Den vätska som passerar genom membranet.
• Retentat: Den del av vätskan som inte passerar genom membranet och där avskilda ämnen kan koncentreras. Vid dead-end-filtrering samlas avskilda partiklar i stället ofta på membranets yta.

Fyra vanliga typer av tryckdriven membranfiltrering

Tryckdriven membranfiltrering delas vanligtvis in i fyra huvudtyper. De skiljer sig åt genom vilka ämnen de kan avskilja och vilka trycknivåer som normalt används

• Mikrofiltrering (MF): Används för att avskilja större partiklar, suspenderade ämnen och många mikroorganismer.
• Ultrafiltrering (UF): Används för att separera mindre partiklar och större molekyler, exempelvis proteiner.
• Nanofiltrering (NF): Kan avskilja små organiska molekyler och vissa lösta salter. Utöver molekylstorlek kan även elektrisk laddning påverka separationen.
• Omvänd osmos (RO): Används för att avlägsna en mycket stor andel lösta salter och andra små ämnen, exempelvis vid vattenrening. Separationen sker huvudsakligen genom transport av ämnen genom ett tätt membranskikt, snarare än vanlig partikelsilning.

Vilken teknik som passar bäst beror på vätskans sammansättning, vilka ämnen som ska avskiljas och vilka krav som ställs på slutprodukten.

Tvärflödesfiltrering och dead-end-filtrering: Vad är skillnaden?

Utöver valet av membranteknik spelar det roll hur vätskan flödar i förhållande till membranet. Två vanliga filtreringssätt är tvärflödesfiltrering (cross-flow) och dead-end-filtrering.

Tvärflödesfiltrering (cross-flow)

Vid tvärflödesfiltrering strömmar vätskan längs membranets yta, samtidigt som en del passerar genom membranet. Flödet hjälper till att transportera bort avskilda ämnen och begränsar ansamlingen på membranytan, vilket kan minska risken för igensättning.

Metoden passar särskilt bra för vätskor med högre partikelhalt och processer där kontinuerlig filtrering behövs.

Dead-end-filtrering

Vid dead-end-filtrering pressas vätskan rakt genom membranet. Partiklar som inte passerar samlas på membranets yta, vilket med tiden kan leda till igensättning och minskat flöde.

Metoden har ofta en enklare systemutformning än tvärflödesfiltrering och passar särskilt bra för vätskor med låg partikelhalt, exempelvis vid slutfiltrering.

Var används membranfiltrering?

Membranfiltrering används inom flera industrier där vätskor behöver renas, separeras eller koncentreras.

• Fødevareindustrien: För att exempelvis koncentrera mjölkproteiner och klarna drycker. Tekniken kan möjliggöra separation vid lägre temperaturer, vilket är en fördel för värmekänsliga produkter.
• Läkemedels- och bioteknikindustrin: För att rena och koncentrera processvätskor och biologiska produkter där det ställs höga krav på renhet och produktkvalitet.
• Vattenrening: För att avlägsna partiklar, mikroorganismer och vissa lösta ämnen och därmed förbättra vattenkvaliteten.

Varför spelar membranets material roll?

Vid membranfiltrering påverkar membranets material vilka vätskor det kan användas med och hur det fungerar under olika processförhållanden. Vissa material tål exempelvis starka kemikalier bättre, medan andra lämpar sig för vattenbaserade lösningar.

Vanliga membranmaterial är PES, PVDF, PTFE, PP och Nylon. Vilket material som passar bäst beror på vätskans egenskaper och vilka krav som ställs på filtreringen.

Vill du veta mer om skillnaderna? Läs vår guide Vilket filtermembran passar till vad? En guide till PES, PVDF, PTFE, PP och Nylon.