Ultrafiltrasjon

Ultrafiltrasjon er en trykkdrevet membranseparasjonsprosess der en væske som inneholder oppløste stoffer passes gjennom en semipermeabel membran. Vann og små molekyler strømmer gjennom membranen og blir til permeat, mens større molekyler og partikler, som proteiner og celler, holdes tilbake som retentat. Prosessen skiller derfor etter størrelse og form.

Membranene har porer i nanometerstørrelse (omtrent 2–100 nm) og anvendes ofte med en molekylvektkutning (MWCO) som typisk ligger mellom ca. 1 kDa og 1000 kDa. Materialer inkluderer polyethersulfone (PES), polysulfone, PVDF og celluloseacetat, mens keramiske membraner brukes i krevende kjemiske eller temperaturmessige forhold. Ultrafiltrasjon fjerner eller konsentrerer proteiner og andre makromolekyler og skiller dem fra små oppløste stoffer og vann.

Operasjonen kan foregå som dødstønnfiltrasjon eller som kryssstrømsfiltrasjon. I kryssstrømsoppsett føres væsken langs membranen slik at permeatet forlater systemet kontinuerlig, mens retentatet blir trimmet ved å kontrollere trykk og strømningshastighet. Diafiltrasjon kan brukes for å fjerne små molekyler og salter ved å tilsette rent vann og skylle systemet, noe som gjør det mulig å justere sammensetningen av løsningene.

Anvendelser inkluderer vannbehandling og avløpsrensing, konsentrasjon og separasjon av proteiner i næringsmiddel-, bioteknologisk og farmasautisk industri, samt varianter av medisinske og laboratorieprosesser. Innen medisin brukes ultrafiltrasjon i dialyse for å fjerne overskuddsvæske og små molekyler samtidig som større proteiner beholdes.

Fordeler inkluderer relativt lavere energibehov og god skalerbarhet, mens begrensninger inkluderer begrenset fjerning av små ioner og risiko for membranfouling som krever regelmessig rengjøring og vedlikehold.