A unidade de ultrafiltração industrial é um novo tipo de equipamento de tratamento de água e de separação de materiais baseado na tecnologia de separação por membrana. Acionado por diferença de pressão e utilizando uma membrana de ultrafiltração com um tamanho de poro de 0,001~0,1μm como núcleo. Consegue uma separação eficiente de moléculas de diferentes tamanhos e sólidos/líquidos através de peneiração. Pode reter impurezas como colóides, bactérias e vírus, permitindo a passagem de moléculas de água e sais inorgânicos. Com as suas vantagens de alta eficiência, economia de energia e facilidade de operação, é amplamente utilizado no tratamento de água, biomedicina, alimentos e outras indústrias, e é uma peça chave do equipamento na moderna tecnologia de separação.
Para compreender plenamente a função de um máquina de ultrafiltração, é necessário, antes de mais, clarificar o seu mecanismo de funcionamento principal.
Como funciona uma unidade de ultrafiltração industrial?
A ultrafiltração é um processo de separação por membrana acionado por pressão. Todo o processo de separação não requer aquecimento ou a adição de quaisquer reagentes químicos. Apenas é aplicada uma pequena quantidade de pressão externa para criar um estado de fluxo cruzado do líquido de alimentação na superfície da membrana.
A membrana de ultrafiltração, como meio de separação principal, tem uma estrutura microporosa assimétrica. A sua camada superficial é uma camada microporosa densa, responsável principalmente pela peneiração e retenção de substâncias. A camada inferior é uma camada de suporte solta, utilizada para assegurar a resistência mecânica da membrana. Quando o líquido de alimentação flui através da superfície da membrana, as substâncias maiores do que o tamanho dos poros da membrana (tais como partículas coloidais, bactérias, vírus e proteínas) ficam retidas no lado de alimentação da membrana, formando um concentrado que é periodicamente descarregado. As substâncias mais pequenas do que a dimensão dos poros da membrana (tais como moléculas de água, iões de sódio e iões de cloreto) podem permear os poros da membrana, formando o permeado (ou seja, ultrafiltrado). Desta forma, consegue-se a separação, a purificação e a concentração.
Este mecanismo de crivagem não altera as propriedades químicas do material e pode reter ao máximo os componentes originais do material. É especialmente adequado para o processamento de substâncias sensíveis ao calor. Assim, é também o principal destaque do sistema de ultrafiltração que o distingue da filtração tradicional, da destilação e de outras tecnologias de separação.
Quais são as funções de uma unidade de ultrafiltração industrial?
As principais funções da unidade de ultrafiltração industrial podem ser resumidas em três categorias principais: separação, purificação e concentração. Especificamente, isto manifesta-se como o rastreio preciso e a separação de várias substâncias em diferentes sistemas. Por conseguinte, pode adaptar-se às necessidades de aplicação prática de diferentes domínios, possuindo cada função um cenário de aplicação claro e vantagens tecnológicas únicas.
Separação
A separação é a função mais fundamental e amplamente utilizada da unidade de ultrafiltração industrial, principalmente para a separação sólido-líquido. No tratamento da água, o dispositivo remove eficazmente os sólidos em suspensão, as partículas coloidais e a turvação da água, conseguindo também uma interceção profunda dos microrganismos. A taxa de remoção de bactérias pode atingir mais de 99,99%, melhorando fundamentalmente a clareza da água e reduzindo a turvação e o Índice de Dispersão de Indicação de Sólidos (SDI).
Em comparação com os processos tradicionais, como a filtração em areia e a filtração em carvão ativado, a unidade de ultrafiltração oferece uma precisão de separação superior. São menos afectadas por flutuações na qualidade da água bruta, fornecendo consistentemente água de alta qualidade. Mesmo com alterações significativas na turbidez da água bruta, a qualidade do efluente mantém-se dentro dos padrões aceitáveis. Por exemplo, no tratamento de água potável municipal, a máquina de ultrafiltração pode servir como unidades de tratamento avançadas, substituindo os processos de filtração tradicionais para remover eficazmente quantidades vestigiais de colóides e microrganismos que são difíceis de remover utilizando métodos convencionais. No tratamento de águas residuais industriais, pode remover impurezas coloidais e poluentes em suspensão, proporcionando um pré-tratamento para o tratamento subsequente por osmose inversa, evitando a contaminação coloidal da membrana de osmose inversa, prolongando a sua vida útil e reduzindo os custos globais do tratamento da água.
Purificação
A purificação é uma das principais aplicações da unidade de ultrafiltração industrial nos sectores da química fina, da biomedicina e dos alimentos e bebidas. O seu objetivo principal é remover as impurezas dos materiais, mantendo os ingredientes activos alvo, alcançando a purificação e o refinamento.
Na indústria alimentar e de bebidas, a função de purificação do sistema de ultrafiltração é amplamente utilizada. Por exemplo, na produção de sumo de fruta, o sumo contém uma grande quantidade de impurezas, como pectina, proteínas e partículas em suspensão, que afectam a clareza, a estabilidade e o sabor do sumo. A máquina de ultrafiltração pode remover grandes impurezas moleculares, como a pectina e a proteína, através de peneiração, mantendo os componentes eficazes, como açúcares, vitaminas e minerais, resultando num produto de sumo de fruta claro e estável. Simultaneamente, não são necessários agentes clarificantes ou outras substâncias químicas, garantindo a qualidade natural do sumo.
Na produção de lacticínios, os sistemas de ultrafiltração podem ser utilizados para purificar a proteína de soro de leite, removendo impurezas de pequenas moléculas, como a lactose e os sais inorgânicos, para obter proteína de soro de leite de elevada pureza. Isto pode ser utilizado para produzir produtos de alta qualidade, como a proteína de soro de leite em pó e fórmulas infantis, aumentando o valor acrescentado dos produtos lácteos.
Concentração
A concentração é outra função importante da unidade de ultrafiltração industrial. É utilizada principalmente para concentrar substâncias-alvo em soluções diluídas, reduzindo o volume da solução e aumentando a concentração da substância-alvo, facilitando o armazenamento, o transporte e o processamento subsequentes. Também permite a recuperação e reutilização de recursos. As principais vantagens da concentração são o baixo consumo de energia e a operação suave. Além disso, elimina a necessidade de aquecimento e evaporação, evitando a desnaturação e a decomposição da substância-alvo devido a temperaturas elevadas, o que a torna particularmente adequada para o processamento de substâncias sensíveis ao calor.
Na indústria alimentar e de bebidas, a concentração é amplamente utilizada. Por exemplo, na produção de sumos de frutas e vegetais, a máquina de ultrafiltração pode concentrar sumos diluídos, aumentando a concentração do sumo, reduzindo os custos de transporte e armazenamento, preservando os nutrientes e o sabor original do sumo.
Na produção de lacticínios, as soluções de proteína de soro de leite podem ser concentradas para atingir a concentração de proteína de soro de leite necessária para a produção de produtos lácteos de alta qualidade, conseguindo uma utilização eficiente dos recursos de soro de leite e reduzindo o desperdício.
Outras funções
Para além das suas funções principais de separação, purificação e concentração, a unidade de ultrafiltração industrial também fornece funções auxiliares como o pré-tratamento, a purificação e a recuperação. No domínio do tratamento da água, o sistema de ultrafiltração é frequentemente utilizado como unidade de pré-tratamento em processos de tratamento avançados, como a osmose inversa e a nanofiltração. Ao remover impurezas como colóides, partículas em suspensão e microrganismos da água, reduzem o Índice de Sólidos (SDI) da água. Por exemplo, na dessalinização da água do mar e na produção de água ultrapura, o pré-tratamento por ultrafiltração é um passo essencial, removendo eficazmente impurezas como colóides, algas e microrganismos da água do mar, protegendo a membrana de osmose inversa. E melhora a eficiência e a estabilidade da dessalinização da água do mar e da produção de água ultrapura.
Com o avanço contínuo da tecnologia de membranas, o desempenho da máquina de ultrafiltração está a melhorar constantemente e a sua gama de aplicações está a expandir-se continuamente. A investigação e a aplicação de novos materiais de membrana de ultrafiltração (como membranas de polissulfona modificada e membranas de cerâmica) melhoraram ainda mais a precisão da separação, a resistência à incrustação e a vida útil dos dispositivos de ultrafiltração. A utilização combinada de um sistema de ultrafiltração com outras tecnologias de separação (como a osmose inversa, a nanofiltração e a permuta iónica) permite obter vantagens complementares e alargar a sua aplicação em domínios de ponta, como a preparação de água ultrapura, a purificação biofarmacêutica e o processamento de alimentos de alta qualidade.
Resumir
Atualmente, a unidade de ultrafiltração industrial é amplamente utilizada em vários domínios, como o tratamento de águas municipais, o tratamento de águas residuais industriais, a biomedicina, a alimentação e bebidas, a indústria química, a eletrónica e a proteção do ambiente. Desempenham um papel insubstituível e importante na garantia da segurança da água potável, no controlo da poluição ambiental, na melhoria da utilização dos recursos e na promoção da modernização industrial.
