Ultrafiltrasyon

Ultrafiltrasyon, yarı geçirgen bir membran kullanılarak çözücü ile çözünenleri boyutlarına göre ayıran bir membran filtrasyon yöntemidir. Membran gözenekleri nanometre ölçeğindedir; su ve küçük moleküller geçerken, proteinler, kolloidler ve diğer büyük moleküller membranda tutulur. Bu ayrım, genellikle membrane MWCO (moleküler ağırlık kesme değeri) ile tanımlanır ve tipik olarak yaklaşık 1–100 kDa arasındadır.

Çalışma prensibi, besleme akışı üzerinde uygulanan basınçla çözücü ve küçük moleküllerin membrandan geçmesini sağlar; büyük moleküller ise gözenekleri aşamaz ve retentate olarak birikir. Crossflow (yan akış) konfigürü, membranı temizlemeye yardımcı olur ve verimi artırır. UF, difüzyon ile konveksiyonun birleşik etkisiyle çalışır ve işlemin verimliliğini artıran çeşitli tasarım seçenekleri bulunur.

Uygulama alanları arasında su ve atık su arıtımı, gıda ve içecek endüstrisi (örneğin süt proteininin konsantre edilmesi ve çözeltilerin temizlenmesi), biyoteknoloji (protein saflaştırma ve konsantrasyon) ile tıbbi uygulamalar (hemodiyaliz membranları ve plazma işlenmesi) bulunur. UF sistemleri, diğer membran teknolojilerine göre genellikle daha düşük enerji gerektirir, monomerkilere karşı geçirgenliği sınırlı tutar ve monovalent iyonları tamamen gidermez.

Membranlar genelde polimerlerden üretilir; selüloz asetat, polieter-sülfon (PES), PVDF ve diğer polimerler yaygındır. Gözenek boyutları birkaç nanometre ile birkaç yüz nanometre arasındadır ve sistemler, pretreatment ile fouling (kirlenme) etkilerini azaltacak şekilde tasarlanır. UF’nin avantajları, düşük enerji gereksinimi ve esnek uygulama yelpazesi iken, kısıtlamaları arasında fouling, bakım ve membran değiştirme maliyetleri sayılabilir.