Ultrafiltratsioon

Ultrafiltratsioon (UF) on pressioonijuhitav membraanieraldusprotsess, mille käigus permeaat sisaldab vett ja madala molekulmassiga lahustunud ühendeid, samas retentaat jääb suuremate makromolekulide ja osakeste taha. Protsessi puhul eraldatakse komponendid peamiselt nende suuruse ja molekulmassiga seostatava läbipääsu põhjal.

Membraanid ja eraldumise ulatus. UF-membraanide poorsus määratakse tavaliselt molekulmassikahviga (MWCO) ning poorsus katab piirkonna umbes 1–100 nanomeetri või ligikaudu 1–1000 kDa ulatuses. Levinumad UF-membraanide materjalid on polümeerid nagu cellulose acetate, polyethersulfone (PES) ja polyvinylidene fluoride (PVDF); keraamilised membraanid kasutavad suuremat keemilist vastupidavust. Võimalikud konfiguratsioonid hõlmavad hollow fibre, spiral-wound ja flat sheet.

Töörežiim ja tegurid. UF tavaliselt töötab cross-flow-režiimil, kus lahus voolab membraani ületavaid radu pidi, mis aitab vähendada poorsuskoormust ja ennetada skaalumist. Toiminguks vajaolev rõhukontroll (transmembrane pressure, TMP) ning temperatuur, keemiline koostis ja lahuse pH mõjutavad eraldusjälge ning kvaliteeti. Membraani saastumine (fouling) ja kontsentratsioonipolarisatsioon võivad vähendada voolukiirust; seetõttu kasutatakse regulaarselt puhastust ja vajadusel automaatset CIP-protsessi.

Rakendused. Ultrafiltratsiooni kasutatakse laialdaselt joogivee ja reovee puhastamisel, toidu- ja joogitööstuses (nt piima, mahlade ja mahlakontsentraadide puhastamisel), biotehnoloogias ja ravimite tootmises (valguprofiilide kontsentreerimine, filtratsioon ja eraldamine). Meditsiiniliselt on UF oluline komponent rakulise kultuuri puhastamisel ja osa hemodialüüsi aparaatidest, kus kasutatakse vere ja vedelike eraldamist.

Eelised ja piirangud. UF nõuab sageli madalamaid rõhukulusid võrreldes roosi vastu ning on sobiv suurte molekulide eraldamiseks; väikeste ioonide ja lahustuvate soolade täielikuks eemaldamiseks kasutatakse sageli lisaprotsesse (nt nanofiltratsioon või roosa). Eelisteks on ka võimalus reguleerida molekulaarsed omadused ja paindlikkus erinevate rakenduste jaoks, kuid tehnilistest väljakutsetest tulenevad vajadus eelnevale ettevalmistusele ja molekulmassieralduste optimeerimisele.