Database technieken waterzuivering en -behandeling
Diafiltratie (DF)
Principeschema
Principe- en installatiebeschrijving
Diafiltratie is een variant van ultrafiltratie (zie technische fiche ‘Ultrafiltratie‘). Het proces is ontwikkelt om componenten met hoog moleculair gewicht (macro-solute) wordt opgeconcentreerd en componenten met laag moleculair gewicht worden verdund (micro-solute) in de retentaatstroom. Hierbij wordt de permeaatstroom de niet “ongewenste” stroom. Bij diafiltratie wordt de retentaatstroom terug met de voedingsstroom gemengd en over het UF-membraan gestuurd.
Specifieke voor- en nadelen
Voordelen
- Hoge zuiverheid van hoogwaardige producten
Nadelen
- Extra vervuiling op het membraan kan voorkomen omdat de concentratie in de voeding zo hoog mogelijk dient gehouden te worden.
- Hoog verbruik van diafiltratie vloeistof (meestal hoogwaardige water uit NF of RO)
Toepassing
Gebruikt in de farmaceutische, voedings- en biotechnische industrie
Randvoorwaarden
/
Werkingsgraad
Hoge yield en selectiviteit naar het op te concentreren molecule.
Hulpstoffen
Gebruik van diafiltratievloeistof. Dit kan water zijn met een hoge kwaliteit (afwezigheid van micro-organismen, organische en anorganische componenten) dat dient geproduceerd te worden via destillatie , RO of NF.
Milieu-aspecten
Permeaat dient verder verwerkt te worden.
Opmerkingen
Diafiltratie kan op drie verschillende manier lopen:
- Batch gewijs;
- Continue
- Tegenstroom, hierbij wordt het permeaat gebruikt als diafiltratievloeistof. Bijgevolg verkleint de installatie (geen extra diafiltratievloeistof productie unit is nodig)
Afhankelijk van het molecule dat geconcentreerd moet worden, moeten het membraan worden aangepast naar enerzijds het moleculair gewicht en anderzijds naar een zo hoog mogelijke flux.
Ontstaan van concentratiepolarisatie [1] en gelvorming op het membraan oppervlak ten gevolg van een zo hoog mogelijke concentratie in de voedingsstroom. Dit heeft een invloed op de filtratiesnelheid.
Complexiteit
Er dienen voorafgaande labotesten en piloottesten uitgevoerd te worden om na te gaan of de gewenste effluent kwaliteiten kunnen gehaald worden, alsook wat de impact gaat zijn.
Automatiseringsgraad
De installatie is grotendeels automatiseerbaar. De spoelcyclus dient ook geautomatiseerd te worden en geïnitieerd door een gemeten drukval of op tijdsbasis. Het vervangen van de membranen dient echter steeds manueel te gebeuren.
Bronnen
- Reverse Osmosis, Ultra- and Diafiltration and Microfiltration, Food Science, University of Guelph
- Lee, E. K., Membranes, Synthetic, Applications, 2003
- Eugene, E.A., Material property goals to enable continuous diafiltration membrane cascades for lithium-ion battery recycling, , Computer Aided Chemical Engineering, 2019
- Lipnizki, F., et al., Concepts of industrial-scale diafiltration systems. Desalination, 2002
- Strathmann, H., Selective removal of heavy metal ions from aqueous solutions by diafiltration of macromolecular complexes, Separation Science and Technology, 1980
[1] Concentratiepolarisatie treedt op indien één of meer van de in de voedingsstroom aanwezige componenten niet door het membraan kan worden getransporteerd met het permeaat. Als de aanvoer van deze component naar het membraanoppervlak sneller is dan het terugtransport naar de ‘bulk’ van de voeding, dan vindt een zekere ophoping aan het membraanoppervlak plaats. Dit belemmert de doorstroming van het permeaat. Vooral bij ontzoutingsprocessen leidt dit tot een lokaal hogere osmotische druk, welke ook door een hogere transmembraandruk moet worden overwonnen ten koste van de energie-efficiency. [Bron: Membraantechnologie http://assets.kennislink.nl/upload/198446_391_1206565208288-membraantechnologie.pdf]
Versie
Augustus 2021