در این روش کلوئیدها، پروتئین ها، مواد میکروبی بیماری زا و مولکول های آلی بزرگ که وزن مولکولی آن بین 1000 تا 100000 است به کار گرفته می شود. اولترافیلتراسیون از غشاهایی با اندازه حفره های بسیار کوچک تر از (mµ) 1/0 استفاده می کنند و به فشار رانش از 10 تا psi 90 (69 تا kpa 720 یا 7/0 تا kg / cm² 6) نیاز دارند.

دستگاه اولترافیلتراسیون (UF) قادر به حذف کلوئیدها، باکتری ها، ویروس ها و ترکیبات آلی با وزن مولکولی زیاد است در نتیجه این غشاها مستعد گرفتگی هستند. غشاهای اولترافیلتراسیون (UF) از دو لایه تشکیل می شوند. یک لایة بسیار نازک (1 تا mµ 5) و یک پرده متخلخل ریز با ضخامت (25 تا mµ 50) و یک لایه زیرین بسیار متخلخل، دبی فرآیند اولترافیلتراسیون با مواد جامد معلق و غلظت ناشی از پلاریزاسیون کاهش می یابد و سبب پس زدن ناخالصی ها می شود.

حذف ذرات توسط الترافیلترها
فرآیند اولترافیلتراسیون (UF) در پزشکی نیز برای جداسازی پلاسمای خون به کار می رود و همچنین در صنعت نیز کاربردهای زیر را دارد :
غلیظ سازی سوسپانسیون ماکرومولکول ها (یعنی الکل پلی وینیل)، بازیافت عناصر خاص از فاضلاب و غلیظ سازی امولسیون.

اولترافیلتراسیون یکی از روش های مدرن تصفیه به کمک ممبران می باشد که قابلیت جداسازی و حذف جامدات معلق، پروتئین ها، باکتری ها، ویروس ها، کلوئیدها و لجن از محلول ورودی با راندمان مناسب را دارد. جداسازی در این روش بر اساس اندازه مولکولی ذرات می باشد که توسط قطر منافذ ممبران UF تعیین می گردد. محلول آبی با فشار از درون این ممبران ها عبور کرده و مولکول های درشت و ذرات معلق جامد از آن جدا می شوند و محصول خروجی شامل دو بخش آب پاک و محلول تغلیظ شده می باشد.

از این روش به تنهایی و یا به همراه سیستم اسمز معکوس (R.O.) می توان برای تهیه آب آشامیدنی با کیفیت مناسب استفاده نمود. از دیگر کاربردهای صنعتی این روش می توان به صنایع تولید نوشیدنی ها، داروسازی ها، صنایع لبنی، بیوتکنولوژی و نیمه رساناها، تغلیظ محلول ها و تصفیه و بازیافت پساب ها اشاره نمود.

از این نوع غشاء برای جداسازی ماکرو مولکول هایی با اندازه بین 20 تا 1000 انگستروم به کار می رود. تمام نمک های حل شده و مولکول های کوچکتر از این محدوده عبور می کنند. در این روش کلوئیدها، پروتئین ها، مواد میکروبی بیماری زا و مولکول های آلی بزرگ که وزن مولکولی آن بین 1000 تا 100000 است به کار گرفته می شود.

پکیج UF با استفاده از غشاءهای میان تهی از جنس PVDF (Hollow fiber membrane) عمل خالص سازی آب را انجام داده و آن را آماده ورود به ممبران می‌نماید. قطر حفرات روی سطح غشاء قادر به حذف ذرات معلق تا قطر 01/0 میکرون می‌باشد، از این رو 99/99% از میکرو ارگانیزم ‌ها، باکتری ‌ها و ذرات معلق توسط این غشاها به صورت فیزیکی حذف می‌گردند و NTU آب خروجی کمتر از 02/0 خواهد بود. با توجه به کاهش فوق العاده SDI، در صورت استفاده به عنوان پیش تصفیه سیستم RO، گرفتگی ممبران ها 50% کاهش می یابد و عمر مفید کار برای ممبران‌ها افزایش می یابد.

– مکانیسم عملکردی و مبانی طراحی سیستم اولترافیلتراسیون

مکانیسم عملکردی الترافیلترها بر این اساس است که در این سیستم ها، آب با ورود به ممبران ها به دو فاز، آب تصفیه شده (Permeate) و آب تغلیظ شده یا پساب (Concentrate) تقسیم می شود. سپس آب تغلیظ شده وارد لوله اصلی پساب و آب تصفیه شده جهت ضدعفونی نهائی به مخزن ذخیره هدایت می شود. بطور کلی عملکرد سیستم های UF مشتمل بر دو سیکل پیوسته فیلتراسیون آب و سپس شستشوی فیلترها می باشد. به طور معمول چهار حالت شستشو برای این UF ها در نظر گرفته می شود. به نحوی که برای جهت حذف ذرات ته نشین شده بر روی سطوح خارجی ممبران ها، ابتدا عملیات پاکسازی با فشار هوا صورت گرفته و جریان تغلیظ از بخش بالای مدول تخلیه می شود. 20 تا 30 ثانیه پس از پاکسازی با هوا، جهت خروج ذرات ریز، شسشوی ثقلی مدول انجام می گیرد.

در مرحله بعد، ابتدا سیستم تحت پروسه Top drain backwash قرار گرفته تا آلودگی های به دام افتاده در بخش های بالائی حذف شود و سپس Bottom drain backwash انجام می گیرد تا آلاینده های بخش های عمقی مدول خارج گردند. بسته میزان گرفتگی فیلتر، این دو پروسه می توانند به تکرار صورت پذیرند. پس از آن و پیش از آغاز سیکل فیلتراسیون، فیلترها با جریان سریع آب (Forward Flushing) شستشو می گردند تا حباب های ریز به دام افتاده در میان فیلتر و نیز مواد شیمیایی بجا مانده حذف گردند.

لازم به توضیح است در ابتدای راه اندازی اولترافیلتراسیون UF، نیز لازم است تا فیلترها تحتtartup Forward Flushing قرار گیرند. همچنین هر 2000 ساعت یکبار بر اساس نوع گرفتگی تشخیص داده شده، شستشو با مواد شیمیایی از طریق واحد CIP صورت می گیرد.

نمونه ای از پارامترهای طراحی سیستم اولترافیلتراسیون شرکت DOW آمریکا (مدول های UF)