หลายๆ คนยังไม่เข้าใจถึงความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยีการกรองแบบเมมเบรนต่างๆ ในบทความนี้ เราจะให้คำอธิบายโดยละเอียด
นอกจากการกำจัดแคตไอออนและแอนไอออน (เช่น การแยกเกลือออกจากน้ำทะเลแล้ว) รีเวอร์สออสโมซิส (RO) ยังสามารถกำจัดสิ่งปนเปื้อนได้หลากหลาย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงถือเป็นการกรองประเภทหนึ่ง ช่วงของสิ่งเจือปนที่ถูกกำจัดโดย RO, นาโนฟิลเตรชัน (NF), อัลตราฟิลเตรชัน (UF), ไมโครฟิลเตรชัน (MF) และการกรองทั่วไป (CF) จะแสดงอยู่ในรูปที่ 1 ในขณะที่ขนาดของสารทั่วไปสามารถพบได้ในตารางที่ 2
รีเวิร์สออสโมซิส (RO), นาโนฟิลเตรชัน (NF), ไมโครฟิลเตรชัน (MF) และอัลตราฟิลเตรชัน (UF) เป็นการกรองแบบไหลข้ามประเภท- ในระหว่างกระบวนการ น้ำป้อนจะถูกแบ่งออกเป็นกระแสเพอมิเอต (น้ำผลิตภัณฑ์) และกระแสเข้มข้นที่มีตัวถูกละลายเข้มข้นหรืออนุภาคแขวนลอย โดยตัวถูกละลายและสิ่งสกปรกส่วนใหญ่จะถูกพาออกไปในความเข้มข้น (ดูรูปด้านล่าง)
ในทางตรงกันข้าม การกรองแบบเดิมช่วยให้น้ำไหลผ่านตัวกลางกรองได้โดยตรง (เช่น เบดตัวกรองหรือเมมเบรน) โดยที่มีสิ่งเจือปนยังคงอยู่บนหรือภายในตัวกลาง (ดูรูปด้านล่าง)
จากข้อมูลจากรูปภาพข้างต้น เราสามารถสรุปคุณลักษณะของเทคโนโลยีการกรองเมมเบรนต่างๆ ได้:
1.ไมโครฟิลเตรชั่น (MF)
ขจัดอนุภาคที่มีขนาดประมาณ 0.1–1 μm ส่วนใหญ่ใช้สำหรับกำจัดแบคทีเรีย สารแขวนลอย และสสารคอลลอยด์ ของแข็งที่ละลายน้ำและโมเลกุลขนาดใหญ่สามารถทะลุผ่านได้ โดยทั่วไปแรงดันใช้งานจะอยู่ที่ประมาณ 0.07 MPa
2.การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชั่น (UF)
ขจัดอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่าประมาณ 0.002–0.1 μm ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการกำจัดคอลลอยด์ โปรตีน สารแขวนลอย และจุลินทรีย์ สามารถคัดแยกสารที่มีน้ำหนักโมเลกุล (MWCO) มากกว่า 1,000–100,000 โดยปล่อยให้ของแข็งที่ละลายและโมเลกุลขนาดเล็กผ่านไปได้ แรงดันใช้งานโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 0.1 ถึง 0.7 MPa
3.นาโนฟิลเตรชั่น (NF)
ตั้งชื่อตามความสามารถในการขจัดอนุภาคขนาดประมาณ 1 นาโนเมตร (0.001 ไมโครเมตร) โดยทั่วไปจะกำจัดสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลมากกว่า 200–400 โดยมีอัตราการแยกเกลือออกจาก 20%–98% การกำจัดไอออนแบบโมโนวาเลนต์มีตั้งแต่ 20%–98% ในขณะที่ไอออนแบบไดเวเลนต์สามารถกำจัดได้ในอัตราที่สูงกว่า 90%–98% เหมาะสำหรับขจัดสี อินทรีย์คาร์บอนรวม (TOC) และความแข็ง แรงดันใช้งานมักจะอยู่ในช่วง 0.35 ถึง 1.6 MPa
4.ระบบรีเวิร์สออสโมซิส (RO)
ขจัดอนุภาคที่มีขนาดเล็กถึง 0.0001 μm และสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลมากกว่า 150–200 อัตราการแยกเกลือออกจากน้ำสามารถเกิน 95% ทำให้เป็นวิธีการบำบัดเบื้องต้นสำหรับน้ำที่มีความเค็มสูง- และเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการบำบัดน้ำที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบัน การใช้งานมีวงกว้างมากขึ้น แรงดันใช้งานโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 1.4 ถึง 6.0 MPa
เมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส (RO) ไม่เพียงแต่มีอัตราการแยกเกลือออกจากน้ำสูงเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นตัวกรองที่มีความแม่นยำสูงอีกด้วย ขนาดรูพรุนที่มีประสิทธิภาพอาจเล็กกว่า 0.001 μm (เส้นผ่านศูนย์กลางเส้นผมของมนุษย์มากกว่า 30 μm) ทำให้ระบบ RO สามารถกำจัดของแข็งแขวนลอยละเอียด แบคทีเรีย เอนโดท็อกซิน และสารปนเปื้อนอื่นๆ ได้ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่ารูขุมขนในความหมายทางกายภาพไม่มีอยู่จริงในเยื่อกรอง RO ไม่เคยสังเกตเห็นรูขุมขนดังกล่าว แม้แต่ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ที่มีกำลังขยายสูง- ทำให้การกรอง RO โดยพื้นฐานแตกต่างจากกระบวนการที่มีรูเมมเบรนที่แท้จริง เช่น การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน
รูปนี้แสดงให้เห็นว่าน้ำไหลผ่านเมมเบรน RO ได้อย่างไร โดยแสดงให้เห็นว่าในระหว่างการกรอง น้ำจะไหลผ่านเกือบทั้งพื้นผิวเมมเบรน และความเร็วของการไหลหลักใกล้กับพื้นผิวเมมเบรนนั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับการไหลของน้ำเพอมิเอตจริงผ่านเมมเบรน
เมื่อน้ำไหลผ่านรูพรุนของเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชัน (UF) พื้นที่หน้าตัด-รวมของรูพรุนจะเล็กกว่าพื้นผิวเมมเบรนโดยรวมมาก เป็นผลให้น้ำที่อยู่ใกล้พื้นผิวเมมเบรน UF ถูกบังคับให้ผ่านรูพรุนภายใต้ความกดดัน ทำให้ความเร็วการไหลผ่านแต่ละรูพรุนสูงกว่าความเร็วของการไหลหลักใกล้กับพื้นผิวเมมเบรนอย่างมีนัยสำคัญ
สำหรับทั้งกระบวนการ RO และ UF เมื่อน้ำซึมผ่านพื้นผิวเมมเบรน อนุภาคแขวนลอยและสิ่งสกปรกอื่นๆ ในน้ำป้อนจะยังคงอยู่บนพื้นผิวเมมเบรน การไหลของเพอมิเอตอย่างต่อเนื่องจะออกแรงกับสิ่งปนเปื้อนเหล่านี้ ป้องกันไม่ให้-เข้าสู่กระแสหลักที่เคลื่อนขนานกับพื้นผิวเมมเบรนอีกครั้ง เพื่อให้สารปนเปื้อนกลับสู่การไหลหลัก แรงเฉือนของการไหลแบบขนานไปตามพื้นผิวเมมเบรนจะต้องเอาชนะแรงเฉือนของน้ำที่ซึมผ่าน สิ่งนี้อธิบายว่าทำไมการรักษาอัตราการไหลของน้ำป้อนจึงมีความสำคัญต่อระบบ RO อย่างไรก็ตาม ในเมมเบรน UF ความเร็วเฉพาะที่ผ่านรูพรุนจะสูงมาก และแรงเฉือนแบบไหลขนานใกล้กับพื้นผิวเมมเบรนไม่เพียงพอที่จะป้องกันไม่ให้สิ่งปนเปื้อนที่สะสมตกค้างอยู่บนเมมเบรน
