Membranefiltratie

Membranefiltratie is een scheidingsproces waarbij een semi-permeabel membraan wordt gebruikt om componenten uit een vloeistof te verwijderen op basis van grootte, elektrische lading of affiniteit. Het proces produceert een permeaat dat door het membraan gaat en een retentaat dat achterblijft. De scheiding wordt aangedreven door een drukverschil, vacuüm of concentratiegradiënt en kan operationeel worden uitgevoerd in cross-flow (dwarsstroom) of end-stroom (end-stroom).

Membranen komen voor in verschillende poreusgroottes: microfiltratie (ongeveer 0,1 μm tot enkele μm), ultrafiltratie (ongeveer 1–100 nm) en nanofiltratie (ongeveer 0,5–2 nm). Bij sommige toepassingen wordt ook reverse osmosis toegepast, waarbij de scheiding berust op oplossing-diffusie in een vrijwel niet-poreuze membraan. Membranen kunnen polymerisch zijn, zoals polyethersulfone (PES), polyvinylidene fluoride (PVDF) en celluloseacetaat, of keramisch voor hoge temperaturen en agressieve chemicaliën. Veel toegepaste modulen zijn hollow-fiber, spiral-wound en buismodules.

Toepassingen van membranefiltratie zijn onder andere drinkwater- en afvalwaterbehandeling, voedingsmiddelen en dranken (clarificatie en concentratie van vruchtensappen en melk), farmaceutische en biotechnologische processen (proteïneconcentratie, zuivering en virale verwijdering) en chemische processcheidingen.

Voordelen van membranefiltratie zijn onder meer een lagere energievraag vergeleken met distillatie, functioneren bij milde temperaturen en de mogelijkheid om oplossingsgevoelige stoffen te concentreren of zuiveren. Nadelen zijn onder meer membranfouling en -veroudering, de noodzaak van pretreatment en regelmatige reiniging en het beheer van retentaatconcentraten. Prestaties worden uitgedrukt in flux (L/m²·uur), terugwinning en rendement, afhankelijk van het membraan en de procesomstandigheden.