꼭 알아야 할 12가지 여과 기술 유형

다양한 산업을 위한 12가지 유형의 여과 기술

여과는 고체 입자를 보유하는 매체를 통해 유체를 통과시켜 유체(액체 또는 기체)에서 고체 입자를 분리하는 데 사용되는 기술입니다. 성격에 따라유체와 고체, 입자의 크기, 여과 목적 및 기타 요인에 따라 다양한 여과 기술이 사용됩니다. 여기에는 다양한 산업에서 일반적으로 사용되는 12가지 주요 유형의 여과 기술이 나열되어 있습니다. 이러한 기술이 여과에 대한 자세한 내용을 아는 데 도움이 되기를 바랍니다.

1. 기계적/스트레인 여과:

기계적/스트레인 여과는 가장 간단하고 간단한 여과 방법 중 하나입니다. 핵심은 특정 크기보다 큰 입자를 막거나 포획하는 장벽이나 매체를 통해 유체(액체 또는 가스)를 통과시키는 동시에 유체가 통과하도록 허용하는 것입니다.

1.) 주요 특징:

* 필터 매체: 필터 매체에는 일반적으로 어떤 입자가 갇히고 어떤 입자가 통과할지를 결정하는 작은 구멍이나 기공이 있습니다. 매체는 직물, 금속, 플라스틱 등 다양한 재료로 만들 수 있습니다.

* 입자 크기: 기계적 여과는 주로 입자 크기와 관련이 있습니다. 입자가 필터 매체의 기공 크기보다 크면 갇히거나 변형됩니다.

* 흐름 패턴: 대부분의 기계적 여과 설정에서 유체는 필터 매체에 수직으로 흐릅니다.

2.) 일반적인 응용 프로그램:

*가정용 정수 필터:침전물과 더 큰 오염물질을 제거하는 기본 정수 필터는 기계적 여과에 의존합니다.

*커피 양조:커피 필터는 기계적 필터 역할을 하여 액체 커피는 통과시키고 단단한 커피 찌꺼기는 그대로 유지합니다.

*수영장:수영장 필터는 종종 메쉬나 스크린을 사용하여 나뭇잎이나 곤충과 같은 더 큰 잔해물을 걸러냅니다.

*산업 공정:많은 제조 공정에서는 액체에서 더 큰 입자를 제거해야 하며 기계적 필터가 자주 사용됩니다.

*HVAC 시스템의 공기 필터:이 필터는 먼지, 꽃가루, 일부 미생물과 같은 더 큰 공기 중의 입자를 걸러냅니다.

3.) 장점:

*간단:기계적 여과는 이해, 구현 및 유지 관리가 쉽습니다.

*다재:필터 매체의 재료와 기공 크기를 변경함으로써 기계적 여과를 다양한 용도에 맞게 조정할 수 있습니다.

*비용 효율성:단순성으로 인해 초기 및 유지 관리 비용은 더 복잡한 여과 시스템보다 낮은 경우가 많습니다.

4.) 제한사항:

*막힘:시간이 지남에 따라 점점 더 많은 입자가 갇히게 되면 필터가 막혀 효율성이 떨어지고 청소 또는 교체가 필요할 수 있습니다.

*더 큰 입자로 제한됩니다.기계적 여과는 매우 작은 입자, 용해된 물질 또는 특정 미생물을 제거하는 데 효과적이지 않습니다.

*유지:효율성을 유지하려면 필터 매체를 정기적으로 점검하고 교체하거나 청소하는 것이 필수적입니다.

결론적으로, 기계적 또는 변형 여과는 입자 크기에 따른 분리의 기본 방법입니다. 매우 작은 입자나 용해된 물질을 제거해야 하는 응용 분야에는 적합하지 않을 수 있지만 많은 일상 및 산업 응용 분야에서는 안정적이고 효율적인 방법입니다.

2. 중력 여과:

중력 여과는 중력을 이용하여 액체에서 고체를 분리하기 위해 실험실에서 주로 사용되는 기술입니다. 이 방법은 고체가 액체에 녹지 않거나 액체에서 불순물을 제거하려는 경우에 적합합니다.

1.) 프로세스:

* 일반적으로 셀룰로오스로 만들어진 원형 여과지를 접어서 깔때기에 넣습니다.

* 고체와 액체의 혼합물을 여과지에 붓는다.

* 중력의 영향으로 액체는 여과지의 구멍을 통과하여 아래로 모이고, 고체는 종이에 남습니다.

2.) 주요 특징:

* 필터 매체:일반적으로 정성 여과지를 사용합니다. 여과지의 선택은 분리할 입자의 크기와 필요한 여과 속도에 따라 달라집니다.

* 장비:간단한 유리나 플라스틱 깔때기가 자주 사용됩니다. 여과액을 수집하기 위해 깔대기를 플라스크나 비커 위의 링 스탠드에 놓습니다.

(필터를 통과한 액체)

* 외부 압력 없음:외부 압력 차이로 인해 공정 속도가 빨라지는 진공 여과와 달리 중력 여과는 중력에만 의존합니다. 이는 일반적으로 진공 또는 원심 여과와 같은 다른 방법보다 속도가 느리다는 것을 의미합니다.

3) 일반적인 응용 프로그램:

* 실험실 분리:

중력 여과는 간단한 분리나 용액의 불순물 제거를 위해 화학 실험실에서 흔히 사용되는 기술입니다.

* 차 만들기:티백을 이용하여 차를 만드는 과정은 본질적으로 중력여과의 한 형태로,

액체 차가 백을 통과하여(필터 매체 역할을 함) 고체 찻잎만 남게 됩니다.

4.) 장점:

* 단순성:최소한의 장비만 필요하고 접근하기 쉽고 이해하기 쉬운 간단한 방법입니다.

* 전기 불필요 : 외부 압력이나 기계에 의존하지 않기 때문에 전원 없이 중력여과가 가능합니다.

* 안전:압력이 축적되지 않아 가압식 시스템에 비해 사고 위험이 줄어듭니다.

5.) 제한사항:

* 속도:중력 여과는 특히 미세한 입자나 고형분 함량이 높은 혼합물을 필터링할 때 속도가 느려질 수 있습니다.

* 매우 미세한 입자에는 적합하지 않음:매우 작은 입자는 여과지를 통과하거나 여과지를 빠르게 막힐 수 있습니다.

* 제한된 용량:단순한 깔때기와 여과지에 의존하기 때문에 대규모 산업 공정에는 적합하지 않습니다.

요약하면, 중력 여과는 액체에서 고체를 분리하는 간단하고 직접적인 방법입니다. 모든 시나리오에 대해 가장 빠르거나 효율적인 방법은 아닐 수 있지만 사용하기 쉽고 최소한의 장비 요구 사항으로 인해 많은 실험실 설정에서 필수 요소가 됩니다.

3. 뜨거운 여과

뜨거운 여과는 뜨거운 포화 용액이 냉각되어 결정화되기 전에 불용성 불순물을 분리하는 데 사용되는 실험실 기술입니다. 주요 목적은 존재할 수 있는 불순물을 제거하여 냉각 시 원하는 결정에 불순물이 포함되지 않도록 하는 것입니다.

1.) 절차:

* 난방:원하는 용질과 불순물이 포함된 용액을 먼저 가열하여 용질을 완전히 용해시킵니다.

* 장치 설정:바람직하게는 유리로 만들어진 필터 깔때기를 플라스크나 비커 위에 놓습니다. 깔때기 안에 여과지 한 장을 넣습니다. 여과 중 용질의 조기 결정화를 방지하기 위해 증기욕이나 가열 맨틀을 사용하여 깔때기를 가열하는 경우가 많습니다.

* 옮기다:뜨거운 용액을 깔대기에 붓고 액체 부분(여과액)이 여과지를 통과하여 아래 플라스크나 비커에 모이도록 합니다.

* 불순물 제거:여과지에 불용성 불순물이 남습니다.

2.) 요점:

* 온도 유지:이 과정에서 모든 것을 뜨겁게 유지하는 것이 중요합니다.

온도가 떨어지면 불순물과 함께 여과지에서 원하는 용질이 결정화될 수 있습니다.

* 플루트 필터 종이:종종 여과지는 표면적을 늘려 더 빠른 여과를 촉진하기 위해 특정 방식으로 홈이 파지거나 접혀 있습니다.

* 한증탕 또는 온수 욕조:이는 일반적으로 깔때기와 용액을 따뜻하게 유지하여 결정화 위험을 줄이는 데 사용됩니다.

3.) 장점:

* 효율성:결정화 전에 용액에서 불순물을 제거하여 순수한 결정을 보장합니다.

* 명확성:불용성 오염물질이 없는 투명한 여과액을 얻는 데 도움이 됩니다.

4.) 제한사항:

* 열 안정성:모든 화합물이 고온에서 안정적인 것은 아니므로 일부 민감한 화합물의 경우 고온 여과 사용이 제한될 수 있습니다.

* 안전 문제:뜨거운 용액을 취급하면 화상 위험이 높아지며 추가적인 예방 조치가 필요합니다.

* 장비 감도:급격한 온도 변화로 인해 유리 제품이 깨질 수 있으므로 유리 제품에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

요약하자면, 고온 여과는 뜨거운 용액에서 불순물을 분리하기 위해 특별히 고안된 기술로, 냉각 시 생성된 결정이 최대한 순수하도록 보장합니다. 효과적이고 안전한 결과를 위해서는 적절한 기술과 안전 예방 조치가 필수적입니다.

4. 냉여과

Cold Filtration은 주로 실험실에서 물질을 분리하거나 정제하기 위해 사용되는 방법입니다. 이름에서 알 수 있듯이 저온 여과에는 일반적으로 원치 않는 물질의 분리를 촉진하기 위해 용액을 냉각시키는 작업이 포함됩니다.

1. 절차:

* 솔루션 냉각:용액은 종종 얼음 욕조 또는 냉장고에서 냉각됩니다. 이 냉각 과정을 통해 저온에서 용해도가 낮은 원치 않는 물질(종종 불순물)이 용액에서 결정화됩니다.

* 장치 설정:다른 여과 기술과 마찬가지로 필터 깔때기는 수용 용기(예: 플라스크 또는 비커) 위에 배치됩니다. 여과지는 깔때기 내부에 위치합니다.

* 여과:차가운 용액을 깔때기에 붓습니다. 온도가 낮아져 결정화된 고체 불순물이 여과지에 갇혀지게 됩니다. 여과액으로 알려진 정제된 용액은 아래 용기에 모입니다.

핵심 포인트:

* 목적:저온 여과는 주로 낮은 온도에서 불용성 또는 용해도가 낮아지는 불순물이나 원치 않는 물질을 제거하는 데 사용됩니다.

* 강수량:이 기술은 냉각 시 침전물이 형성되는 침전 반응과 함께 사용할 수 있습니다.

* 용해도:저온 여과는 낮은 온도에서 일부 화합물의 용해도 감소를 활용합니다.

장점:

* 순도:이는 냉각 시 결정화되는 원치 않는 구성 요소를 제거하여 솔루션의 순도를 향상시키는 방법을 제공합니다.

* 선택적 분리:특정 온도에서는 특정 화합물만 침전되거나 결정화되므로 선택적 분리를 위해 저온 여과를 사용할 수 있습니다.

제한사항:

* 불완전한 분리:냉각 시 모든 불순물이 결정화되거나 침전되는 것은 아니므로 일부 오염물질은 여전히 ​​여과액에 남아 있을 수 있습니다.

* 원하는 화합물을 잃을 위험:관심 화합물의 낮은 온도에서도 용해도가 감소하는 경우 불순물과 함께 결정화될 수 있습니다.

* 시간 소모적:물질에 따라 원하는 저온에 도달하고 불순물이 결정화되도록 하는 데 시간이 많이 걸릴 수 있습니다.

요약하자면, 저온 여과는 온도 변화를 활용하여 분리를 달성하는 특수 기술입니다. 이 방법은 특정 불순물이나 성분이 더 낮은 온도에서 결정화되거나 침전되어 주 용액에서 분리될 수 있는 것으로 알려진 경우에 특히 유용합니다. 모든 기술과 마찬가지로, 효과적인 결과를 얻으려면 관련 물질의 특성을 이해하는 것이 중요합니다.

5. 진공 여과:

진공 여과는 액체에서 고체를 분리하는 데 사용되는 빠른 여과 기술입니다. 시스템에 진공을 가하면 액체가 필터를 통해 빠져나가고 고체 잔여물은 남게 됩니다. 이는 다량의 잔류물을 분리하거나 여과액이 점성이 있거나 느리게 움직이는 액체일 때 특히 유용합니다.

1.) 절차:

* 장치 설정:Büchner 깔때기(또는 진공 여과용으로 설계된 유사한 깔때기)는 종종 필터 플라스크 또는 Büchner 플라스크라고 불리는 플라스크 상단에 위치합니다. 플라스크는 진공 소스에 연결됩니다. 여과지 한 장이나소결유리 디스크는 깔때기 내부에 배치되어 여과 매체 역할을 합니다.

* 진공 적용:진공 소스가 켜져 플라스크 내부의 압력이 감소합니다.

* 여과:액체 혼합물을 필터에 붓습니다. 플라스크의 감압으로 인해 액체(여과물)가 필터 매체를 통해 흡입되고 고체 입자(잔류물)가 상단에 남습니다.

2.) 핵심 사항:

* 속도:진공을 적용하면 중력 구동 여과에 비해 여과 속도가 크게 빨라집니다.

* 밀봉하다:깔때기와 플라스크 사이를 잘 밀봉하는 것은 진공을 유지하는 데 중요합니다. 종종 이 밀봉은 고무나 실리콘 마개를 사용하여 이루어집니다.

* 안전:유리 기구를 진공 상태에서 사용할 경우 파열의 위험이 있습니다. 모든 유리 제품에 균열이나 균열이 없는지 확인하는 것이 중요합니다.

가능한 경우 결함을 방지하고 설정을 보호합니다.

3.) 장점:

* 효율성:진공 여과는 단순한 중력 여과보다 훨씬 빠릅니다.

* 다양성:점성이 높거나 고형 잔류물이 많은 용액을 포함하여 광범위한 용액 및 현탁액과 함께 사용할 수 있습니다.

* 확장성:소규모 실험실 절차와 대규모 산업 공정 모두에 적합합니다.

4.) 제한사항:

* 장비 요구 사항:진공 소스 및 특수 깔대기를 포함한 추가 장비가 필요합니다.

* 막힘 위험:고체 입자가 매우 미세한 경우 필터 매체가 막혀 여과 과정이 느려지거나 중단될 수 있습니다.

* 안전 문제:유리 제품과 함께 진공청소기를 사용하면 파열 위험이 있으므로 적절한 안전 예방 조치가 필요합니다.

요약하면, 진공 여과는 특히 신속한 여과가 바람직하거나 중력만으로는 여과 속도가 느린 용액을 처리할 때 액체에서 고체를 분리하는 강력하고 효율적인 방법입니다. 성공적이고 안전한 결과를 보장하려면 적절한 설정, 장비 점검 및 안전 예방 조치가 필수적입니다.

6. 깊이 여과:

심층 여과는 표면이 아닌 필터 매체의 두께(또는 "깊이") 내에서 입자를 포착하는 여과 방법입니다. 심층 여과의 필터 매체는 일반적으로 구조 전체에 입자를 가두는 두껍고 다공성 물질입니다.

1.) 메커니즘:

* 직접 차단: 입자가 필터 매체와 접촉할 때 입자가 필터 매체에 직접 포집됩니다.

* 흡착: 반 데르 발스 힘과 기타 인력 상호 작용으로 인해 입자가 필터 매체에 부착됩니다.

* 확산: 작은 입자는 브라운 운동으로 인해 불규칙하게 움직이며 결국 필터 매체 내에 갇히게 됩니다.

2.) 재료:

심층 여과에 사용되는 일반적인 재료는 다음과 같습니다.

* 셀룰로오스

* 규조토

* 펄라이트

* 고분자 수지

3.) 절차:

* 준비:깊이 필터는 액체나 가스가 전체 두께를 통과하도록 설정됩니다.

* 여과:유체가 필터 매체를 통해 흐를 때 입자는 표면뿐만 아니라 필터 깊이 전체에 갇히게 됩니다.

* 교체/청소:필터 매체가 포화되거나 유량이 크게 떨어지면 교체하거나 청소해야 합니다.

4.) 핵심 사항:

* 다양성:심층 필터는 상대적으로 큰 입자부터 매우 미세한 입자까지 광범위한 입자 크기를 필터링하는 데 사용할 수 있습니다.

* 그라데이션 구조:일부 심층 필터에는 구배 구조가 있는데, 이는 기공 크기가 입구에서 출구 측까지 다양하다는 것을 의미합니다. 이 설계를 통해 더 큰 입자는 입구 근처에 포획되고 미세한 입자는 필터 내 더 깊은 곳에 포획되므로 보다 효율적인 입자 포획이 가능합니다.

5.) 장점:

* 높은 먼지 보유 용량:심층 필터는 필터 재료의 양으로 인해 상당한 양의 입자를 담을 수 있습니다.

* 다양한 입자 크기에 대한 내성:다양한 입자 크기의 유체를 처리할 수 있습니다.

* 표면 막힘 감소:입자가 필터 매체 전체에 갇혀 있기 때문에 심층 필터는 표면 필터에 비해 표면 막힘이 덜 발생하는 경향이 있습니다.

6.) 제한사항:

* 교체 빈도:유체의 특성과 미립자의 양에 따라 심층 필터가 포화되어 교체가 필요할 수 있습니다.

* 항상 재생성이 가능한 것은 아닙니다:일부 심층 필터, 특히 섬유질 재료로 만들어진 필터는 쉽게 청소하고 재생되지 않을 수 있습니다.

* 압력 강하:심층 필터의 두꺼운 특성으로 인해 특히 필터가 입자로 채워지기 시작할 때 필터 전반에 걸쳐 더 높은 압력 강하가 발생할 수 있습니다.

요약하면 심층 여과는 표면뿐만 아니라 필터 매체 구조 내에서 입자를 포착하는 데 사용되는 방법입니다. 이 방법은 입자 크기가 넓은 유체나 높은 먼지 보유 용량이 필요한 경우에 특히 유용합니다. 최적의 성능을 위해서는 적절한 필터 재료 선택과 유지 관리가 중요합니다.

7. 표면 여과:

표면 여과는 입자를 필터 매체의 깊이가 아닌 표면에 포획하는 방법입니다. 이러한 유형의 여과에서 필터 매체는 체 역할을 하여 표면에 큰 입자를 유지하면서 작은 입자는 통과시킵니다.

1.) 메커니즘:

* 체 보유:필터 매체의 기공 크기보다 큰 입자는 체의 작동 방식과 유사하게 표면에 유지됩니다.

* 흡착:일부 입자는 기공 크기보다 작더라도 다양한 힘으로 인해 필터 표면에 부착될 수 있습니다.

2.) 재료:

표면 여과에 사용되는 일반적인 재료는 다음과 같습니다.

* 직물 또는 부직포

* 정의된 기공 크기를 가진 멤브레인

* 금속 스크린

3.) 절차:

* 준비:표면 필터는 여과할 유체가 그 위로 또는 통과하여 흐르도록 위치됩니다.

* 여과:유체가 필터 매체를 통과할 때 입자가 필터 매체 표면에 갇히게 됩니다.

* 청소/교체:시간이 지남에 따라 더 많은 입자가 쌓이면 필터가 막힐 수 있으며 청소하거나 교체해야 합니다.

4.) 핵심 사항:

* 정의된 기공 크기:표면 필터는 심층 필터에 비해 기공 크기가 더 정확하게 정의되어 있어 특정 크기 기반 분리가 가능한 경우가 많습니다.

* 눈부심/막힘:표면 필터는 입자가 필터 전체에 분산되지 않고 표면에 축적되기 때문에 눈이 멀거나 막히기 쉽습니다.

5.) 장점:

* 클리어 컷오프:정의된 기공 크기가 주어지면 표면 필터는 명확한 차단 기능을 제공하여 크기 배제가 중요한 응용 분야에 효과적입니다.

* 재사용성:많은 표면 필터, 특히 금속과 같은 내구성이 뛰어난 재료로 만들어진 필터는 세척하여 여러 번 재사용할 수 있습니다.

* 예측 가능성:정의된 기공 크기로 인해 표면 필터는 크기 기반 분리에서 보다 예측 가능한 성능을 제공합니다.

6.) 제한사항:

* 막힘:특히 입자 부하가 높은 시나리오에서는 표면 필터가 심층 필터보다 더 빨리 막힐 수 있습니다.

* 압력 강하:필터 표면에 입자가 쌓이면 필터 전체의 압력 강하가 크게 증가할 수 있습니다.

* 다양한 입자 크기에 대한 내성 감소:광범위한 입자 크기를 수용할 수 있는 심층 필터와 달리 표면 필터는 선택성이 더 높으며 입자 크기 분포가 넓은 유체에는 적합하지 않을 수 있습니다.

요약하면, 표면 여과에는 필터 매체 표면에 입자가 머무는 것이 포함됩니다. 이는 정확한 크기 기반 분리를 제공하지만 심층 여과보다 막힘에 더 취약합니다. 표면 여과와 심층 여과 사이의 선택은 응용 분야의 특정 요구 사항, 여과되는 유체의 특성, 입자 부하의 특성에 따라 크게 달라집니다.

8. 막 여과:

막 여과는 반투막을 통과시켜 액체에서 미생물과 용질을 포함한 입자를 분리하는 기술입니다. 멤브레인은 기공보다 작은 입자만 통과할 수 있도록 기공 크기를 정의하여 효과적으로 체 역할을 합니다.

1.) 메커니즘:

* 사이즈 제외:막의 기공 크기보다 큰 입자는 표면에 남아 있는 반면, 더 작은 입자와 용매 분자는 통과합니다.

* 흡착:일부 입자는 기공 크기보다 작더라도 다양한 힘으로 인해 멤브레인 표면에 부착될 수 있습니다.

2.) 재료:

막 여과에 사용되는 일반적인 재료는 다음과 같습니다.

* 폴리설폰

* 폴리에테르술폰

* 폴리아미드

* 폴리프로필렌

* PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)

* 셀룰로오스 아세테이트

3.) 유형:

막 여과는 기공 크기에 따라 분류될 수 있습니다.

* 미세여과(MF):일반적으로 크기가 약 0.1~10 마이크로미터인 입자를 유지합니다. 입자 제거 및 미생물 감소에 자주 사용됩니다.

* 한외여과(UF):약 0.001~0.1 마이크로미터의 입자를 유지합니다. 이는 일반적으로 단백질 농축 및 바이러스 제거에 사용됩니다.

* 나노여과(NF):작은 유기 분자와 다가 이온을 제거할 수 있는 기공 크기 범위를 가지며, 1가 이온은 종종 통과합니다.

* 역삼투(RO):이는 기공 크기에 따라 엄격하게 체질하는 것이 아니라 삼투압 차이를 기준으로 작동합니다. 이는 대부분의 용질의 통과를 효과적으로 차단하여 물과 일부 작은 용질만 통과시킵니다.

4.) 절차:

* 준비:멤브레인 필터를 적절한 홀더나 모듈에 설치하고 시스템을 프라이밍합니다.

* 여과:액체는 (종종 압력에 의해) 막을 통과하게 됩니다. 기공 크기보다 큰 입자는 유지되어 투과액 또는 여과액으로 알려진 여과된 액체가 생성됩니다.

* 청소/교체:시간이 지남에 따라 멤브레인은 잔류된 입자로 인해 오염될 수 있습니다. 특히 산업용 응용 분야에서는 정기적인 청소 또는 교체가 필요할 수 있습니다.

5.) 핵심 사항:

* 직교류 여과:급속한 오염을 방지하기 위해 많은 산업 응용 분야에서는 직교류 또는 접선 흐름 여과를 사용합니다. 여기에서 액체는 멤브레인 표면과 평행하게 흐르면서 잔류된 입자를 쓸어냅니다.

* 살균 등급 멤브레인:이는 액체에서 모든 생존 가능한 미생물을 제거하여 무균성을 보장하도록 특별히 설계된 막입니다.

6.) 장점:

* 정밀도:기공 크기가 정의된 멤브레인은 크기 기반 분리의 정확성을 제공합니다.

* 유연성:다양한 유형의 막 여과를 사용할 수 있으므로 광범위한 입자 크기를 목표로 삼는 것이 가능합니다.

* 불임:특정 멤브레인은 멸균 조건을 달성할 수 있어 제약 및 생명공학 응용 분야에서 가치가 있습니다.

7.) 제한사항:

* 파울링:시간이 지남에 따라 멤브레인이 오염되어 유속과 여과 효율성이 감소할 수 있습니다.

* 비용:고품질 멤브레인과 이와 관련된 장비는 비용이 많이 들 수 있습니다.

* 압력:멤브레인 여과는 공정을 추진하기 위해 외부 압력이 필요한 경우가 많습니다. 특히 RO에서 사용되는 것과 같이 더 단단한 멤브레인의 경우 더욱 그렇습니다.

요약하면, 막 여과는 액체에서 입자를 크기 기반으로 분리하는 데 사용되는 다용도 기술입니다. 이 방법의 정밀도는 사용 가능한 다양한 멤브레인과 결합되어 수처리, 생명공학, 식품 및 음료 산업 등의 다양한 응용 분야에서 매우 중요합니다. 최적의 결과를 얻으려면 기본 원칙을 적절하게 유지 관리하고 이해하는 것이 필수적입니다.

9. 직교류 여과(접선 흐름 여과):

직교류 여과에서 공급 용액은 필터 막에 수직이 아닌 평행 또는 "접선"으로 흐릅니다. 이러한 접선 흐름은 멤브레인 표면에 입자가 쌓이는 것을 줄여줍니다. 이는 공급 용액이 멤브레인을 직접 통과하는 일반(막다른) 여과에서 흔히 발생하는 문제입니다.

1.) 메커니즘:

* 입자 보유:공급 용액이 막을 가로질러 접선 방향으로 흐르기 때문에 기공 크기보다 큰 입자는 통과하는 것이 방지됩니다.

* 청소 작업:접선 흐름은 막 표면에서 잔류된 입자를 쓸어내어 오염과 농도 분극을 최소화합니다.

2.) 절차:

*설정:시스템에는 연속 루프로 막 표면 전체에 공급 용액을 순환시키는 펌프가 장착되어 있습니다.

* 여과:공급 용액은 멤브레인 표면을 가로질러 펌핑됩니다. 액체의 일부가 막을 통해 침투하여 계속 순환하는 농축된 잔류물을 남깁니다.

* 농축 및 투석여과:TFF는 잔류물을 재순환시켜 용액을 농축하는 데 사용할 수 있습니다. 대안적으로, 새로운 완충액(정용여과 유체)을 잔류물 흐름에 첨가하여 원하지 않는 작은 용질을 희석 및 세척하여 잔류된 성분을 추가로 정제할 수 있습니다.

3.) 핵심 사항:

* 파울링 감소:접선 흐름의 스위핑 작용은 막 오염을 최소화합니다.

이는 막다른 여과에서 중요한 문제가 될 수 있습니다.

* 농도 양극화:

TFF가 파울링을 감소시키더라도 농도 분극(용질이 막 표면에 축적되는 곳,

농도 구배 형성)이 여전히 발생할 수 있습니다. 그러나 접선 흐름은 이 효과를 어느 정도 완화하는 데 도움이 됩니다.

4.) 장점:

* 확장된 멤브레인 수명:오염 감소로 인해 TFF에 사용되는 멤브레인은 막다른 여과에 사용되는 멤브레인에 비해 작동 수명이 더 긴 경우가 많습니다.

* 높은 회수율:TFF를 사용하면 희석된 공급 스트림에서 목표 용질 또는 입자의 높은 회수율이 가능합니다.

* 다양성:이 공정은 바이오의약품의 단백질 용액 농축부터 수질 정화까지 광범위한 응용 분야에 적합합니다.

* 연속 작동:TFF 시스템은 연속적으로 작동할 수 있으므로 산업 규모의 작동에 이상적입니다.

5.) 제한사항:

* 복잡성:TFF 시스템은 펌프와 재순환이 필요하기 때문에 막다른 여과 시스템보다 더 복잡할 수 있습니다.

* 비용:TFF용 장비와 멤브레인은 단순한 여과 방법보다 더 비쌀 수 있습니다.

* 에너지 소비:재순환 펌프는 특히 대규모 작업에서 상당한 양의 에너지를 소비할 수 있습니다.

요약하면, 교차 흐름 또는 접선 흐름 여과(TFF)는 막의 오염을 완화하기 위해 접선 흐름을 활용하는 특수 여과 기술입니다. 효율성과 오염 감소 측면에서 많은 이점을 제공하지만 더 복잡한 설정이 필요하고 운영 비용이 더 높을 수 있습니다. 이는 표준 여과 방법으로 인해 막 오염이 빠르게 발생하거나 높은 회수율이 필요한 시나리오에서 특히 유용합니다.

10. 원심분리 여과:

원심 여과는 원심력의 원리를 사용하여 액체에서 입자를 분리합니다. 이 과정에서 혼합물은 고속으로 회전하여 밀도가 높은 입자가 바깥쪽으로 이동하는 반면, 가벼운 유체(또는 밀도가 낮은 입자)는 중앙을 향해 유지됩니다. 여과 공정은 일반적으로 혼합물을 회전시켜 밀도 차이에 따라 분리하도록 설계된 장치인 원심분리기 내에서 발생합니다.

1.) 메커니즘:

* 밀도 분리:원심분리기가 작동하면 밀도가 높은 입자나 물질이 원심분리기 바깥쪽으로 밀려 나옵니다.

원심력으로 인해 원심분리실이나 로터의 둘레가

* 필터 매체:일부 원심 여과 장치에는 필터 매체 또는 메쉬가 포함되어 있습니다. 원심력

입자는 뒤에 남아 있는 동안 필터를 통해 유체를 밀어냅니다.

2.) 절차:

* 로딩 중:샘플 또는 혼합물을 원심분리 튜브 또는 구획에 로드합니다.

* 원심분리:원심분리기가 활성화되고 샘플이 미리 결정된 속도와 지속 시간으로 회전합니다.

* 회복:원심분리 후 분리된 구성요소는 일반적으로 원심분리 튜브 내의 서로 다른 층이나 구역에서 발견됩니다. 밀도가 높은 침전물이나 펠릿은 바닥에 있는 반면 상층액(침전물 위의 투명한 액체)은 쉽게 따라내거나 피펫으로 제거할 수 있습니다.

3.) 핵심 사항:

* 로터 유형:다양한 분리 요구 사항을 충족하는 고정각 로터와 스윙 버킷 로터 등 다양한 유형의 로터가 있습니다.

* 상대원심력(RCF):이는 원심분리 중에 샘플에 가해지는 힘을 측정한 것으로, 단순히 분당 회전수(RPM)를 나타내는 것보다 더 관련성이 높은 경우가 많습니다. RCF는 로터 반경과 원심분리기의 속도에 따라 달라집니다.

4.) 장점:

* 신속한 분리:원심분리 여과는 중력 기반 분리 방법보다 훨씬 빠를 수 있습니다.

* 다양성:이 방법은 광범위한 입자 크기와 밀도에 적합합니다. 원심분리 속도와 시간을 조정하면 다양한 유형의 분리가 가능합니다.

* 확장성:원심분리기는 실험실에서 작은 시료를 처리하는 데 사용되는 미세 원심분리기부터 대량 처리를 위한 대형 산업용 원심분리기까지 다양한 크기로 제공됩니다.

5.) 제한사항:

* 장비 비용:고속 원심분리기, 특히 특수 작업에 사용되는 원심분리기는 비용이 많이 들 수 있습니다.

* 운영 관리:원심분리기를 안전하고 효율적으로 작동하려면 세심한 균형 조정과 정기적인 유지 관리가 필요합니다.

* 샘플 무결성:매우 높은 원심력은 민감한 생물학적 샘플을 변경하거나 손상시킬 수 있습니다.

요약하면, 원심 여과는 원심력의 영향을 받아 물질의 밀도 차이에 따라 물질을 분리하는 강력한 기술입니다. 이는 생명공학 실험실의 단백질 정제에서부터 유제품 산업의 우유 성분 분리에 이르기까지 다양한 산업 및 연구 환경에서 널리 사용됩니다. 원하는 분리를 달성하고 시료 무결성을 유지하려면 장비를 올바르게 작동하고 이해하는 것이 중요합니다.

11. 케이크 여과:

케이크 여과는 필터 매체 표면에 고체 "케이크" 또는 층이 형성되는 여과 공정입니다. 현탁액에서 축적된 입자로 구성된 이 케이크는 1차 여과층이 되어 공정이 계속됨에 따라 분리 효율성이 향상되는 경우가 많습니다.

1.) 메커니즘:

* 입자 축적:유체(또는 현탁액)가 필터 매체를 통과함에 따라 고체 입자가 갇혀 필터 표면에 축적되기 시작합니다.

* 케이크 형성:시간이 지남에 따라 이러한 갇힌 입자는 필터에 층이나 '케이크'를 형성합니다. 이 케이크는 2차 필터 매체 역할을 하며 다공성과 구조가 여과 속도와 효율성에 영향을 미칩니다.

* 케이크의 심화:여과 과정이 계속됨에 따라 케이크가 두꺼워지고 저항 증가로 인해 여과 속도가 감소할 수 있습니다.

2.) 절차:

* 설정:필터 매체(천, 스크린 또는 기타 다공성 물질일 수 있음)는 적합한 홀더나 프레임에 설치됩니다.

* 여과:현탁액은 필터 매체 위를 통과하거나 필터 매체를 통과합니다. 입자가 표면에 쌓이기 시작하여 케이크가 형성됩니다.

* 케이크 제거:여과 과정이 완료되거나 케이크가 너무 두꺼워져 흐름을 방해하는 경우 케이크를 제거하거나 긁어낸 후 여과 과정을 다시 시작할 수 있습니다.

3.) 핵심 사항:

* 압력 및 속도:여과율은 필터 전체의 압력 차이에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 케이크가 두꺼워지면 흐름을 유지하기 위해 더 큰 압력 차이가 필요할 수 있습니다.

* 압축성:일부 케이크는 압축 가능합니다. 이는 압력에 따라 구조와 다공성이 변경된다는 의미입니다. 이는 여과율과 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다.

4.) 장점:

* 향상된 효율성:케이크 자체는 종종 초기 필터 매체보다 더 미세한 여과를 제공하여 더 작은 입자를 포착합니다.

* 명확한 경계:고체 케이크는 필터 매체에서 쉽게 분리될 수 있어 여과된 고체의 회수가 단순화됩니다.

다재:케이크 여과는 광범위한 입자 크기와 농도를 처리할 수 있습니다.

5.) 제한사항:

* 유량 감소:케이크가 두꺼워지면 일반적으로 저항 증가로 인해 유속이 감소합니다.

* 막힘 및 눈부심:케이크가 너무 두꺼워지거나 입자가 필터 매체에 깊숙이 침투하면 필터가 막히거나 눈이 멀게 될 수 있습니다.

* 빈번한 청소:어떤 경우에는, 특히 케이크가 빠르게 쌓이는 경우 필터를 자주 청소하거나 케이크를 제거해야 할 수 있으며, 이로 인해 연속 공정이 중단될 수 있습니다.

요약하면, 케이크 여과는 축적된 입자가 여과 과정을 돕는 '케이크'를 형성하는 일반적인 여과 방법입니다. 다공성, 두께, 압축성 등 케이크의 특성은 여과 효율성과 속도에 중요한 역할을 합니다. 케이크 여과 공정의 최적 성능을 위해서는 케이크 형성에 대한 적절한 이해와 관리가 필수적입니다. 이 방법은 화학, 제약, 식품 가공 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

12. 백 여과:

백 여과는 이름에서 알 수 있듯이 직물이나 펠트 백을 여과 매체로 사용합니다. 여과할 유체는 백을 통과하여 오염 물질을 포착합니다. 백 필터는 크기와 디자인이 다양하므로 소규모 작업부터 산업 공정까지 다양한 응용 분야에 다용도로 사용할 수 있습니다.

1.) 메커니즘:

* 입자 보유:유체는 백 내부에서 외부로 흐릅니다(또는 일부 디자인에서는 외부에서 내부로). 백의 기공 크기보다 큰 입자는 백 내에 갇혀 있고, 세척된 유체는 통과합니다.

* 빌드업:점점 더 많은 입자가 포착됨에 따라 이러한 입자의 층이 백의 내부 표면에 형성되고, 이는 차례로 추가 여과층 역할을 하여 더 미세한 입자를 포착할 수 있습니다.

2.) 절차:

* 설치:필터 백은 백 필터 하우징 내부에 배치되어 백을 통해 유체의 흐름을 유도합니다.

* 여과:유체가 백을 통과할 때 오염물질이 백 안에 갇히게 됩니다.

* 가방 교체:시간이 지남에 따라 백에 입자가 쌓이면 필터 전체의 압력 강하가 증가하여 백을 교체해야 함을 나타냅니다. 백이 포화되거나 압력 강하가 너무 높으면 백을 제거하고 폐기(또는 재사용 가능한 경우 세척)한 후 새 백으로 교체할 수 있습니다.

3.) 핵심 사항:

* 재료:백은 여과되는 유체의 종류와 용도에 따라 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론 등 다양한 재료로 만들 수 있습니다.

* 미크론 등급:백은 다양한 여과 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 기공 크기 또는 미크론 등급으로 제공됩니다.

* 구성:백 필터는 필요한 여과량과 속도에 따라 단일 또는 다중 백 시스템이 될 수 있습니다.

4.) 장점:

* 비용 효율성:백 여과 시스템은 종종 카트리지 필터와 같은 다른 여과 유형보다 비용이 저렴합니다.

* 작동 용이성:필터 백 교체는 일반적으로 간단하므로 유지 관리가 비교적 쉽습니다.

* 다양성:수처리부터 화학 처리까지 광범위한 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

* 높은 유속:백 필터는 설계상 상대적으로 높은 유속을 처리할 수 있습니다.

5.) 제한사항:

* 제한된 여과 범위:백 필터는 광범위한 입자 크기를 걸러낼 수 있지만 매우 미세한 입자에 대해서는 멤브레인 필터나 카트리지 필터만큼 효과적이지 않을 수 있습니다.

* 폐기물 발생량:가방을 재사용할 수 없는 경우, 사용한 가방은 폐기물을 생성할 수 있습니다.

* 우회 위험:올바르게 밀봉하지 않으면 일부 유체가 백을 우회하여 여과 효과가 떨어질 가능성이 있습니다.

요약하자면, 백 여과는 일반적으로 사용되는 다양한 여과 방법입니다. 사용이 간편하고 비용 효율성이 높기 때문에 중간에서 거친 여과 요구 사항에 널리 사용됩니다. 최고의 여과 성능을 달성하려면 백 소재와 미크론 등급을 적절하게 선택하고 정기적인 유지 관리를 하는 것이 중요합니다.

여과 시스템에 적합한 여과 기술 제품을 선택하는 방법은 무엇입니까?

올바른 여과 제품을 선택하는 것은 여과 시스템의 효율성과 수명을 보장하는 데 중요합니다. 여러 가지 요인이 작용하며 선택 과정이 때로는 복잡할 수 있습니다. 다음은 정보에 입각한 선택을 하는 데 도움이 되는 단계와 고려 사항입니다.

1. 목표를 정의하십시오:

* 목적 : 여과의 일차적인 목적을 결정합니다. 민감한 장비를 보호하기 위해서인가요, 고순도 제품을 생산하기 위해서인가요, 특정 오염물질을 제거하기 위해서인가요, 아니면 다른 목적인가요?

* 원하는 순도: 여과액의 원하는 순도 수준을 이해합니다. 예를 들어, 식수는 반도체 제조에 사용되는 초순수와 순도 요건이 다릅니다.

2. 피드 분석:

* 오염물질 유형: 오염물질의 특성을 결정합니다. 오염물질이 유기물, 무기물, 생물학적 또는 혼합물입니까?

* 입자크기 : 제거하고자 하는 입자의 크기를 측정 또는 추정합니다. 이는 기공 크기 또는 미크론 등급 선택을 안내합니다.

* 농도 : 오염물질의 농도를 이해한다. 고농도에는 사전 여과 단계가 필요할 수 있습니다.

3. 작동 매개변수를 고려하십시오.

* 유량: 원하는 유량 또는 처리량을 결정합니다. 일부 필터는 높은 유속에서 탁월한 반면 다른 필터는 빠르게 막힐 수 있습니다.

* 온도 및 압력: 여과 제품이 작동 온도 및 압력을 처리할 수 있는지 확인하십시오.

* 화학적 호환성: 특히 고온에서 필터 재료가 유체의 화학 물질 또는 용매와 호환되는지 확인하십시오.

4. 경제적 고려 사항:

* 초기 비용: 여과 시스템의 초기 비용과 예산 범위에 맞는지 고려하세요.

* 운영 비용: 에너지, 필터 교체, 청소 및 유지 관리 비용을 고려한 요소입니다.

* 수명: 여과제품 및 구성품의 예상 수명을 고려합니다. 일부 재료는 초기 비용이 높지만 작동 수명이 더 길 수 있습니다.

5. 여과 기술 평가:

* 여과 메커니즘: 오염물질과 원하는 순도에 따라 표면 여과, 심층 여과, 막 여과 중 어느 것이 더 적합한지 결정합니다.

* 필터 매체: 용도 및 기타 요인에 따라 카트리지 필터, 백 필터, 세라믹 필터 등과 같은 옵션 중에서 선택하십시오.

* 재사용 가능 vs. 일회용: 재사용 가능 또는 일회용 필터가 용도에 적합한지 결정하세요. 재사용 가능한 필터는 장기적으로 더 경제적일 수 있지만 정기적인 청소가 필요합니다.

6. 시스템 통합:

* 기존 시스템과의 호환성: 여과 제품이 기존 장비 또는 인프라와 원활하게 통합될 수 있는지 확인하십시오.

* 확장성: 향후 운영 규모를 확장할 가능성이 있는 경우 증가된 용량을 처리할 수 있거나 모듈식 시스템을 선택합니다.

7. 환경 및 안전 고려사항:

* 폐기물 발생: 특히 폐기물 발생 및 처리 측면에서 여과 시스템이 환경에 미치는 영향을 고려합니다.

* 안전: 특히 위험한 화학 물질이 포함된 경우 시스템이 안전 표준을 충족하는지 확인하십시오.

8. 공급업체 평판:

잠재적인 공급업체나 제조업체를 조사하세요. 평판, 리뷰, 과거 실적 및 판매 후 지원을 고려하십시오.

9. 유지보수 및 지원:

* 시스템의 유지 관리 요구 사항을 이해합니다.

* 교체 부품의 가용성과 유지 관리 및 문제 해결에 대한 공급업체의 지원을 고려하십시오.

10. 파일럿 테스트:

가능하다면 더 작은 버전의 여과 시스템이나 공급업체의 시험 장치를 사용하여 파일럿 테스트를 수행하십시오. 이 실제 테스트는 시스템 성능에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

요약하자면, 올바른 여과 제품을 선택하려면 공급 특성, 운영 매개변수, 경제적 요인 및 시스템 통합 고려 사항에 대한 포괄적인 평가가 필요합니다. 항상 안전 및 환경 문제가 해결되었는지 확인하고 가능할 때마다 파일럿 테스트를 통해 선택 사항을 검증하십시오.

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