membraninis atskyrimas

membrãninis atskyrmas, skysčių ir dujų mišinių, t. p. koloidinių tirpalų vieno ar kelių komponentų atskyrimas naudojant puslaides membranas. Grindžiamas slėgio, medžiagos cheminių ir elektrocheminių potencialų ir koncentracijos skirtumu abiejose membranos pusėse – dėl jo vienos medžiagos prasiskverbia per membraną, kitos – ne. Proceso efektyvumas priklauso nuo membranos atrankumo (gebėjimo praleisti tik tam tikrus jonus arba molekules). Skiriami slėginiai, elektromembraniniai ir difuziniai‑membraniniai procesai. Prie slėginių priskiriamas mikrofiltravimas, ultrafiltravimas, nanofiltravimas ir atvirkštinis osmosas. Mikrofiltravimu (membraniniu filtravimu; slėgio skirtumas 0,01–0,1 MPa) perskiriami koloidiniai tirpalai ir skaidrinami drumsti tirpalai. Naudojamos polimerinės membranos, t. p. branduoliniai filtrai. Ultrafiltravimu (slėgio skirtumas 0,1–1 MPa) suskirstomi arba koncentruojami mažos molekulinės masės junginių tirpalai (tirpinio molekulinė masė turi būti gerokai didesnė negu tirpiklio). Šis būdas naudojamas naftos teršalams valyti iš nuotekų, cukraus tirpalams skaidrinti. Nanofiltravimu (slėgio skirtumas 1–7 MPa) iš vandeninių tirpalų atskiriamos didelės (molekulinė masė daugiau kaip 200) molekulės ir daugiakrūviai jonai. Naudojamas druskų kiekiui mažinti laktozėje, išrūgų kiekiui – rūgpienyje, vandeniui minkštinti. Atvirkštinis osmosas (hiperfiltravimas) grindžiamas tirpiklio gebėjimu prasiskverbti per membraną esant slėgiui, didesniam už osmosinį – tirpiklio molekulės juda priešinga kryptimi negu esant osmosui (iš tirpalo į tirpiklį). Naudojamas sūriam vandeniui gėlinti, vandeniui minkštinti, giminingos prigimties organiniams junginiams (homologams) atskirti. Elektromembraniniai procesai grindžiami elektrinio potencialo gradientu, susidarančiu visame membranos tūryje. Iš elektromembraninių procesų dažniausiai taikoma elektrodializė – tirpalų perskyrimas veikiant elektrovarai, kuri sukuriama abiejose membranos pusėse. Jei membrana polimerinės arba neorganinės kilmės, per ją pereina bet kokie jonai (naudojama elektrolitų ir neelektrolitų tirpalams perskirti), jei membrana jonitinė, per ją eina katijonai arba anijonai. Elektrodialize daugiausia gėlinamas vanduo, šalinamos druskos iš sacharidų tirpalų, iš jūrų vandens išgaunama mineralinė žaliava. Difuziniai‑membraniniai procesai (membraninis dujų atskyrimas, pergarinimas ir dializė) grindžiami koncentracijos gradiento atsiradimu (dėl to dujos skirtingu greičiu difunduoja per membraną), t. p. vyksta dėl tirpalo komponentų skirtingo difuzijos koeficiento (atskiriamą komponentą iš pradžių membrana sugeria, po to jis prasiskverbia per membraną ir kitoje jos pusėje desorbuojasi į dujinę terpę). Naudojamas deguonies koncentracijai ore didinti, dujoms iš naftos šalinti, organinėmis medžiagomis užterštam vandeniui valyti. Dializė vyksta dėl ištirpusių medžiagų, kurių molekulinės masės skirtingos, nevienodo difuzijos greičio; per puslaidę membraną jos juda iš koncentruoto tirpalo į praskiestą. Naudojama dirbtinio pluošto, biocheminių preparatų gamyboje, biologiškai aktyvioms medžiagoms gryninti. Membraninis atskyrimas daromas įvairaus tipo membraniniais įrenginiais (plokščiakameriais, vamzdiniais, ritininiais, spiraliniais, plaušiniais), t. p. elektrodializatoriais.