Нанофильтрация (NF) это процесс мембранной обработки, в основном используемый для отделения растворенных веществ от воды. Процесс перемещения растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора в чистый растворитель путем приложения избыточного давления со стороны раствора называется нанофильтрацией. Нанофильтрация (NF) наиболее широко известна благодаря своему использованию в очистке питьевой воды, особенно в отношении удаления соли и других загрязняющих веществ из молекул воды.

Сегодня этот метод широко используется многими людьми по всему миру для очистки воды в промышленных, жилых, коммерческих и научных целях. Хотя технология нанофильтрации (NF) является одной из важных научных инноваций человечества.

Принцип нанофильтрации

Чтобы еще больше замедлить процесс, из-за наличия мембраны крупные молекулы растворенного вещества не могут проходить через нее и остаются на стороне, находящейся под давлением. С другой стороны,чистому растворителю позволяют проходить через мембрану. Когда это происходит, молекулы растворенного вещества начинают концентрироваться на одной стороне, в то время как другая сторона мембраны становится разбавленной. Более того, уровни растворов также в некоторой степени изменяются. По сути, нанофильтрация (NF) происходит, когда растворитель проходит через мембрану против градиента концентрации. В основном он переходит от более высокой концентрации к более низкой.

Нанофильтрационные мембраны имеют размеры пор от 1 до 10 нанометров, что меньше, чем при микрофильтрации и ультрафильтрации, но немного больше, чем при обратном осмосе. На размеры пор влияют рН, температура и время в процессе разработки, при этом плотность пор составляет от 1 до 106 пор на см2.

Как работает нанофильтрация?

Простой эксперимент можно провести, взяв немного пресной воды и концентрированный водный раствор. Растворы нужно поместить на противоположные стороны полупроницаемой мембраны, чтобы разделить их. На сторону с концентрированным раствором нужно оказать давление. В результате молекулы воды будут перемещаться через мембрану на сторону с пресной водой. В этом и заключается процесс нанофильтрации (NF).

1. Очистка питьевой воды

Нанофильтрация играет важную роль в очистке питьевой воды, удаляя такие загрязняющие вещества, как пестициды, тяжёлые металлы и органические соединения. Она улучшает качество воды, делая её безопасной для употребления и соответствующей строгим санитарным нормам.

2. Очистка сточных вод

На очистных сооружениях нанофильтрация используется для удаления растворённых примесей и цвета из промышленных сточных вод, в результате чего получается очищенная вода, которую можно безопасно сбрасывать или использовать повторно.

3. Фармацевтическая промышленность

Фармацевтическая промышленность использует нанофильтрацию для разделения и концентрирования активных фармацевтических ингредиентов (АФИ) и удаления нежелательных примесей при производстве лекарств.

4. Пищевая промышленность и производство напитков

Нанофильтрация способствует концентрированию фруктовых соков, обессоливанию сыворотки и удалению нежелательных привкусов и запахов из напитков, улучшая их общее качество.

5. Умягчение воды

Нанофильтрация может эффективно смягчать жесткую воду за счет удаления ионов кальция и магния, предотвращения образования известкового налета и увеличения срока службы бытовой техники.

6. Извлечение ценных соединений

В различных промышленных процессах нанофильтрация позволяет извлекать и очищать ценные соединения, сокращая образование отходов и повышая общую эффективность процесса.

Различия между нанофильтрацией, обратным осмосом и ультрафильтрацией

Чтобы лучше понять нанофильтрацию, важно сравнить ее с аналогичными методами фильтрации:

Как в нанофильтрации, так и в обратном осмосе используются полупроницаемые мембраны, но они различаются размером пор и типами удерживаемых ими частиц. В то время как нанофильтрация может удалять двухвалентные ионы, обратный осмос также может удалять одновалентные ионы, что делает его более подходящим для опреснения.

Нанофильтрация и ультрафильтрация в некоторых аспектах схожи, но нанофильтрация может удалять более мелкие частицы и молекулы благодаря меньшему размеру пор. Ультрафильтрация в основном используется для разделения макромолекул и коллоидных частиц.

По мере развития производственных технологий и исследований будущее нанофильтрации выглядит многообещающим. Исследователи постоянно изучают новые области применения и улучшают свойства мембран, чтобы сделать нанофильтрацию более эффективной и экономичной.