Ưu nhược điểm của các loại màng lọc sử dụng trong lọc tiếp tuyến

Trong hệ thống lọc tiếp tuyến (Cross-flow Filtration/TFF), có 4 loại màng chính: MF, UF, NF và RO. Mỗi loại có ưu điểm, nhược điểm và mục đích sử dụng khác nhau.

Ngoài ra, cần phân biệt cấp độ lọc (MF, UF, NF, RO) với vật liệu màng (PES, PVDF, PA, Ceramic...). Cùng một cấp độ lọc nhưng sử dụng vật liệu khác nhau sẽ có độ bền, khả năng vệ sinh và chi phí khác nhau.

1. So sánh 4 loại màng lọc tiếp tuyến

Sơ đồ minh họa tương đối: từ MF đến RO, khả năng phân tách các chất hòa tan tăng dần. Không thể hiện kích thước lỗ thực tế.

Áp suất trên là khoảng tham khảo, không phải giới hạn áp suất của màng BONATECH. Áp suất thực tế phụ thuộc model, dung dịch và thiết kế hệ thống.

2. Ưu điểm và nhược điểm từng loại

A. MF – Màng vi lọc

Ưu điểm:

• Áp suất vận hành thấp, tiết kiệm điện.

• Lưu lượng lọc thường cao.

• Loại bỏ cặn, bùn, hạt lơ lửng và một phần vi sinh vật.

• Có thể vệ sinh và tái sử dụng nhiều lần nếu chọn đúng vật liệu.

Nhược điểm:

• Không loại bỏ được đường, muối và phần lớn chất hòa tan.

• Không cô đặc được các chất hòa tan phân tử nhỏ.

• Dễ bị tắc khi dung dịch chứa nhiều cặn hoặc chất keo.

Ứng dụng: Làm trong dịch nha đam, nước ép, rượu, bia; tiền xử lý trước UF, NF hoặc RO.

B. UF – Màng siêu lọc

Ưu điểm:

• Giữ lại protein, polysaccharide và nhiều chất cao phân tử tùy MWCO.

• Có thể loại bỏ chất keo, giảm độ đục.

• Áp suất thấp hơn NF và RO.

• Có thể làm trong hoặc cô đặc các thành phần cao phân tử.

Nhược điểm:

• Đường đơn, muối và nhiều chất hòa tan nhỏ vẫn đi qua.

• Không phù hợp để cô đặc trực tiếp tổng chất hòa tan lên 5–10°Bx khi thành phần chính là các phân tử nhỏ.

• Có thể bị bám bẩn bởi protein và polysaccharide.

Ứng dụng: Cô đặc protein sữa, dịch enzyme, polysaccharide, xử lý dịch chiết thực vật.

C. NF – Màng lọc nano

Ưu điểm:

• Có thể giữ lại nhiều hợp chất hữu cơ nhỏ và một phần đường.

• Có khả năng phân tách chọn lọc các chất hòa tan.

• Áp suất thường thấp hơn RO trong điều kiện tương đương.

• Phù hợp một số quy trình cô đặc và khử muối chọn lọc.

Nhược điểm:

• Không giữ lại hoàn toàn mọi loại đường và muối.

• Tỷ lệ giữ phụ thuộc MWCO, điện tích và cấu trúc màng.

• Áp suất cao hơn MF và UF.

• Dễ bị ảnh hưởng bởi hiện tượng phân cực nồng độ và bám bẩn.

Ứng dụng: Cô đặc dịch chiết thảo dược, phân tách đường, khử muối chọn lọc, xử lý nước.

D. RO – Màng thẩm thấu ngược

Ưu điểm:

• Giữ lại phần lớn đường, muối và nhiều chất hòa tan.

• Phù hợp cô đặc dung dịch bằng cách tách nước.

• Không cần gia nhiệt để làm bay hơi nước.

• Có thể bảo vệ các thành phần nhạy nhiệt tốt hơn so với cô đặc nhiệt.

Nhược điểm:

• Cần áp suất cao, tiêu thụ năng lượng lớn hơn.

• Lưu lượng nước thấm giảm khi nồng độ dung dịch tăng.

• Nhạy cảm với cặn, chất keo và bám bẩn hữu cơ.

• Nồng độ cô đặc tối đa bị giới hạn bởi áp suất thẩm thấu, độ nhớt và khả năng vận hành của màng.

Ứng dụng: Cô đặc nước ép, dịch thực vật, khử muối, sản xuất nước tinh khiết.

3. So sánh nhanh theo mục đích sử dụng

NF và RO có khả năng giữ cặn nhưng không nên dùng trực tiếp cho dịch nhiều cặn vì rất dễ bám bẩn.

4. Nên chọn vật liệu màng nào?

Catalogue BONATECH có các vật liệu PA, PES, PVDF, TFM và PS. Đây là yếu tố rất quan trọng khi chọn màng lọc tiếp tuyến.