Filme de filtro microporosoO princípio de filtragem principal é a filtragem física ***, através da distribuição uniforme de pequenos poros no corpo da membrana, para alcançar o efeito de separação de "retenção de impurezas maiores do que o diámetro, permitindo que fluidos menores do que o diámetro e substâncias moleculares pequenas passem", ao mesmo tempo que é complementado por adsorção, pontes e outros efeitos auxiliares para melhorar a precisão da filtração.
Mecanismo principal: triagem física, retenção precisa por "tamanho"
Este é o princípio de ação mais básico e principal da membrana de filtragem de microporos, semelhante ao processo de triagem de "setagem".
A estrutura da membrana determina a capacidade de retenção: o diámetro da membrana de filtro microporoso é geralmente entre 0,02 μm-10 μm, e os poros são distribuídos uniformemente. Quando o líquido ou gás a ser filtrado flui através da membrana, as partículas maiores do que o diámetro da membrana (como bactérias, lama, impurezas em suspensão) serão bloqueadas na superfície da membrana ou na entrada dos poros e não poderão passar; As moléculas de água, solventes e solíduos de pequenas moléculas menores do que o diâmetro do poro podem atravessar suavemente o poro da membrana para alcançar a separação de líquidos sólidos ou gases sólidos.
- A abertura corresponde diretamente ao alvo de retenção: por exemplo, a membrana de filtro microporoso de 0,22 μm pode retener a grande maioria das bactérias (tamanho comum de bactérias 0,5 μm-5 μm), comumente usada para a desinfecção de líquidos farmacêuticos na indústria farmacêutica; A membrana de 0,45 μm é usada principalmente para remover partículas suspensas e alguns micróbios no corpo de água, adaptando-se a cenários de purificação da qualidade da água convencional.
Mecanismo auxiliar: adsorção e ponte para reforçar o efeito de filtragem
Com base na triagem física, alguns cenários serão acompanhados de adsorção e efeitos de ponte para melhorar ainda mais a eficiência da filtragem, especialmente para partículas pequenas próximas do abertura da membrana.
- Efeito de adsorção: materiais de membrana (como PVDF de polifluoro de vinilo, nitrato de celulose NC) com carga débil ou grupos polares na superfície, será através da força de Van der Waal, eletricidade estática e outras partículas pequenas adsorbidas no sistema de filtragem (como colóides, suspensões minúsculas), mesmo que o tamanho dessas partículas seja ligeiramente menor do que o diámetro da membrana, também pode ser absorvido para reduzir o risco de "filtragem".
- Função da ponte: quando várias partículas pequenas fluem simultaneamente para o orifício da membrana, formarão uma pequena "camada de bolo de filtro" na entrada do orifício da membrana, e as partículas que fluem posteriormente serão ainda mais retidas por esta camada de bolo de filtro, o equivalente a formar um "filtro secundário mais fino" com base no diámetro da membrana original, melhorando indiretamente a precisão da filtração.
3. premissa-chave: abertura dos orifícios da membrana e força de condução da filtração
Para que o princípio acima seja eficaz, é necessário atender a duas premissas-chave, que também são essenciais para garantir o efeito de filtragem na aplicação prática.
- Os orifícios da membrana devem ser mantidos abertos: se a concentração de impurezas no sistema de filtragem for muito alta, uma grande quantidade de partículas bloqueará rapidamente os orifícios da membrana, causando uma diminuição ou até falha do fluxo de filtragem. Portanto, no uso prático, muitas vezes é necessário combinar pré-tratamento (por exemplo, remover partículas grandes pela filtragem grossa) ou escolher uma membrana de filtro microporosa com material "hidrofílico" (redução da adsorção de impurezas) e "resistente à poluição".
- Força motriz razoável: devido ao pequeno diámetro da membrana de filtro microporoso, o fluido será submetido a uma certa resistência ao passar, com a ajuda da força motriz externa para empurrar a membrana do fluido. As forças motrizes comuns incluem a diferença de pressão (por exemplo, filtragem de pressão positiva, filtragem de pressão negativa), a gravidade (para filtragem de baixa velocidade de baixa viscosidade e membranas de grande abertura), onde a pressão motriz é uma maneira comum usada na indústria e laboratório para melhorar a velocidade e eficiência da filtração.
Em resumo,Filme de filtro microporosoO processo de filtragem é baseado em "triagem física" como o núcleo, através de um projeto de abertura precisa para alcançar a separação por tamanho, depois confiar na adsorção, efeito de ponte para otimizar o efeito, e, finalmente, com a ajuda de uma força motriz razoável, concluir uma tarefa de separação eficiente e precisa, que também é a razão principal por que pode ser amplamente utilizado em medicina, alimentos, proteção ambiental e outras áreas.