Ana Sayfa | Site Ağacı | Site Hakkında | Site İçi Arama | Bize Ulaşın  
Analitik Kimya
Anorganik Kimya
Fizikokimya
Polimer Kimyası
Organik Kimya
Genel Kimya
Enstrümental Kimya
Su ve Çevre Kimyası
Gıda Kimyası
Ambalaj Kimyası
Deney Öncesi Hazırlık
Gıda Analizleri
Yem Analizleri
Su Analizleri
Temizlik Mad. Analizleri
02.02. Mikrofiltrasyon

Ultrafiltrasyonda olduğu gibi mikrofiltrasyon da sürücü gücü basınç olan bir prosestir. Teorik olarak MF ve UF’nin temelleri aynıdır ve bu iki uygulama arasındaki tek fark ayrıştırılan materyallerin boyut aralığıdır. MF kolloidler, yağ globülleri, ve hücreler gibi dağılmış parçacıkları ayrıştırırken UF çözünmüş makromoleküllerin ayrıştırıldığı bir prosestir.

           

Yıllarca MF oldukça küçük gözenekli simetrik membranların kullanıldığı sonlu bir derinlik filtresi tipi olmuştur. Böyle membranlar partikülleri tutar ve bir fitre keki oluşmasına neden olurlar. Bu da akış hızını düşürür ve basınç düşüşü belirli bir değere ulaştığında membranın değiştirilmesi veya rejenere edilmesi gerekir. Ayrıca filtre keki membrandan geçmesi gereken partikülleri tuttuğundan filtrasyon karakteristiklerini değiştirir. Bu nedenlerle büyük ölçekte kullanılması pratik olmamıştır.

           

Çapraz akışlı mikrofiltrasyon çapraz akış tekniğiyle mikrofiltrasyonu birleştiren bir gelişmedir. Çapraz akışlı MF’nin avantajı besleme akışının membrana paralel olmasını sağlayarak klasik MF’de karşılaşılan problemleri en aza indirgemesidir ve böylece prosesin büyük ölçekte kullanılmasına imkan tanır.

 


Şekil 2.3. (a) Sonlu ve (b) Çapraz akışlı membranın çalışma prensipleri

 

02.02.01. Membran Şekilleri ve Özellikleri

 

MF membranların geometrik yapısı UF membranlarla aynıdır. Bu nedenle modül barınakları ve yardımcı ekipmanları da benzerdir. Ayrıca membran tipleri de (selüloz, sentetik polimer, inorganik) UF ile aynıdır. Ancak inorganik membranlara MF uygulamalarında, UF ve TO uygulamalarından daha fazla rastlanır. Hatta bazı inorganik membran tipleri yalnızca MF gözenek boyutlarında görülür.

 

Membran üretiminde cam, metal ve alüminyum, zirkonyum ve titanyum karışımlarından oluşan farklı inorganik materyaller kullanılmıştır. Ayrıca membran geometrisinde de geleneksel membran dizaynlarına göre önemli farklılıklar görülebilir.

 

İnorganik membranlar geniş gözenekli bir destek ve yüzeyi kaplayan aktif membran olmak üzere iki kısımdan oluşur. Destek materyalleri ürünü hidrodinamik dirençle karşılaştırmadan geçirmelidir. Bu nedenle gözenek çapı 10 mm veya daha fazladır. Bunlar alüminyum, karbon, paslanmaz çelik ve nikel gibi materyallerin ince tozlarının katılaştırılmasıyla üretilir. Membran tabakası direk geniş gözenekli destek materyali üzerine kaplanabilir. Ama UF veya küçük gözenekli MF membranlarda destek materyalinin yüzey alanını artırmak için orta derecede katılaştırılmış seramik tabaka kullanılır. Genellikle alüminyum, zirkonyum ve titanyumdan olan membran tabaka desteğin kolloidal bir süspansiyonla kaplanıp desteğin yanma sıcaklığından daha düşük bir sıcaklıkta yakılmasıyla oluşturulur. Akış hızının azalmasını engellemek için membran kalınlığı birkaç mikrondan fazla olmamalıdır.

 

02.02.02. Mikrofiltrasyon Membran Tipleri

 

Yapıları ve üretimleri bakımından farklı iki temel membran tipi vardır. Bunlar kıvrımlı-gözenek membranlar ve kılcal-gözenek membranlardır. Bunların farkları kullanıldıkları uygulamalardan kaynaklanır.

 

02.02.02.01. Kıvrımlı Gözenek Membranlar

 

Membran boyunca dolambaçlı yollar oluşmasına neden olan, membran polimer yapısı çevresinde birbirine bağlı bir çok boşluktan oluşurlar. Kıvrımlı gözenek üretiminde en çok kullanılan teknik polimer yapısındaki boşluk sayısını ve boyutunu belirlemek amacıyla farklı miktarlarda polimer, çözücü ve farklı kuruma hızlarının kullanıldığı ters faz döküm metodudur. Bu membran dökümünün en önemli sonucu birbirine bağlı boşluklardan ayrılan kanalların yapısıdır. Herhangi bir kanalın genişliği düzenli değildir. Kanal boyunca herhangi bir noktada daralmalar oluşur. Kanalın bu daralma noktalarındaki çapı membrandan geçecek materyalin boyutunu belirler. Birbirine bağlı ve dolambaçlı yapıdaki bu kanallar membrana adını verirler.

 

02.02.02.02. Kılcal Gözenek Membranlar

 

Yeni bir teknik olarak dielektrik film içinde düz kanallı sabit çaplı silindirik gözeneklerin üretimi 1960’ların ortalarında geliştirildi. Bu membranlar iki aşamalı iz oyma (track-etch) prosesiyle üretilmiştir. Bu iki aşama membranın yapısının yüksek oranda kontrol edilmesini sağlar.

Birçok uygulama için bu iki membran tipinin istenen benzer özellikleri vardır. Her iki membranda belirtilen gözenek çapından daha büyük partiküller için kesin bir tutulma gösterirler. Bu sebeple sterilizasyon gibi partiküllerin veya organizmaların tamamen uzaklaştırılmasını gerektiren uygulamalar için son derece uygundur. Bu amaçla her iki membran tipi de en azından bir kez otoklavlanmalıdır. Kıvrımlı gözenek ve kılcal gözenek membranların uygulamalarındaki farklar ise şunlardır:

 

Kılcal gözenek membranların ince film yapısı nedeniyle dayanıklılığını sağlamak için gözenekliliği %10 gibi düşük bir seviyedeyken kıvrımlı gözenek membranlar %80 oranında gözenekliliğe sahiptir. Kılcal gözenek membranlar, kıvrımlı gözenek membranların 1/20’si kadar kalınlıktadır. Kılcal gözenekli oldukça esnek olduklarından kartuşların içerisine yerleştirilebilirler.

 

Kıvrımlı gözenek membranların yüksek gözenekliliği; besinler membran altından geçirilirken organizmaların membran yüzeyinde kültürlenmesi veya toplanmasını, moleküllerin membran kesiti boyunca bir elektrik alanı içerisinde taşınmasını sağlamaya yarar.

 

Kılcal gözenek membranların düşük gözenekliliği ve düzenli düz yüzeyi membran yüzeyinde biriken materyalin mikroskobik analizinin yapılması veya organizmaların sayımı için boyama yöntemi kullanılması gereken uygulamalarda avantajlıdır.

 

Ayrıca kılcal gözenek membranlardaki ince ve düz kanal yapısı şu uygulamalarda da önem kazanır; virüsler gibi biyolojik ajanları konsantre etme veya saflaştırmada kıvrımlı gözeneğe göre membran kanallarının yüzeyine çok daha az materyal tutunacağından daha karlıdır, daha kısa olan kanal uzunlukları sayesinde difüzyon ve taşınım çalışmalarında kullanılır, farklı boyutlarda bir örneğin fraksiyonlarına ayrılması gerektiğinde, küçük parçacıkların adsorbe olacakları yüzey alanı daha az olacağından kullanışlıdırlar.

 

Kılcal gözenek membranlar düzgün yüzeyi ve paralel silindirik açıklıkları nedeniyle kıvrımlı gözenek membranlara göre daha düşük bir süzme kapasitesine sahiptir ancak dar bir alanda geniş yüzey alanı sağlayan kartuşların içerisine yerleştirilebilmeleri bu kapasite düşüklüğünü karşılar.

 

UF ve RO ile karşılaştırıldığında kurulum maliyeti daha yüksek olan MF’de filtre parçalarının değiştirilmesine daha az gerek duyulduğundan işletme maliyetinin daha düşük olması bu dezavantajını dengeler. Ayrıca MF membranlar diğerleriyle karşılaştırıldığında daha keskin bir MAS gösterir ve istenen boyuttaki partiküllerin tümünü etkin biçimde alı koyar. Bu nedenle örneğin fraksiyonlarına ayrılması veya sterilizasyonuna imkan sağlar.

 

Bir MF membran seçerken gözenek boyutunun belirlenmesi, parçacık bozunumu etkisi, gözenek yapısı ve şeklinin etkisi, adsorbsiyonun etkisi, farklı partikülleri tutma mekanizması gibi dikkate alınması gereken birçok etken vardır.

 

Membranın güvenilirliğinin ve gözenek boyutunun belirlenmesinde kabarcık nokta (bubble point) testi kullanılır. Bu test ıslak bir membranın gözeneklerinden sıvı moleküllerin uzaklaştırılması için gerekli gaz basıncını ölçülmesi ilkesine dayanır.

 

Biyolojik materyaller gibi şekil değiştirebilen partiküllerin membranda alıkonulmaları veya geçirilmeleri gözenek boyutuna bağlıdır. Alyuvar hücreleri gibi çapları hücre çapından daha küçük olanlar membrandan geçebilirken daha katı olan hücreler gözenek çapı kendi çaplarından daha büyük olmadıkça geçemeyeceklerdir.

 

Farklı boyutta partiküller içeren bir örneği filtre etmek için kullanılan membranın farklı alıkoyma mekanizmaları olmalıdır. Difüzyon katsayıları çok yüksek olan küçük partiküller membran yüzeyinde veya gözeneklerin içinde yakalanacaktır. Daha büyük partiküller için ise baskın mekanizma gözenek kenarına çarpmadır.

Adobe Acrobat Reader Adobe Acrobat Reader


Belge Ziyaretçi Sayısı: 8021
Kitaplar
Tezler
Tez Arama
Sözlük
Yenilenen ORLAB katalogu için info@orlab.com.tr adresinden istekte bulunabilirsiniz.
Ayrıntılar




NMR kimyasalları hakkında herşey www.nmrkimyasallari.com
Ayrıntılar




LabSafe Laboratuvar ve İş Güvenliği Kataloğu
Ayrıntılar




Merck Laboratuvar El Kitabı II. baskısı çıktı.
Ayrıntılar




 
Son Eklenen Belge Tarihi: 07.08.2021 • Toplam Ziyaretçi Sayısı : 25025871
Her hakkı saklıdır © Kimyaevi
 
Orlab Merck