نانوفیلتراسیون یکی از روش های فیلتراسیون غشایی است که می تواند بسیاری از ذراتی تا ابعاد 1 نانومتر محلول در آب را حذف کند. غشاء های نانو فیلتراسیون، آب سخت همراه با ترکیباتی با جرم مولکولی بالا، مولکول های آلی بزرگ مانند رنگ آب، تقریبا تمام ویروس ها، بسیاری از مواد آلی طبیعی و برخی نمک‌ها را حذف می کنند و یون ها با جرم مولکولی پایین که برای بدن انسان مفید می‌باشند را حذف نمی کنند؛ اندازه حفره های فیلترهای نانوفیلتراسیون حدود 10 به توان 4- میکرون می باشد.
قابل ذکر است که در زمینه ی نانو فیلتراسیون استفاده از فناوری نانو و ساخت نانوفیلترها برای جداسازی ذرات با اندازه ی میکرون، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
فهرست مطالب
کاربرد نانو فیلتراسیون در تصفیه آب
اصلی ترین و مهم ترین هدف در تمامی انواع روش های پیشرفته تصفیه آب ، حذف املاح محلول در آب می باشد اما نکته باید توجه کرد برای کاربرد های مختلف از آب، میزان خلوص متفاوتی نیز الزامی می باشد به عنوان مثال در صنعت داروسازی و یا تولید سوخت هسته ای به آب فوق خالص نیاز است که به تبع از آن، برای تولید با درجه خلوص بیشتر باید هزینه بیشتری نیز صرف کرد، اما برای بعضی دیگر از مصارف همانند استفاده آب در برج های خنک کننده، آب با خلوص بسیار زیاد مورد نیاز نمی باشد و صرفاً آب از لحاظ حذف سختی تصفیه می شود. در ادامه به برخی از کاربرد های نانو فیلتراسیون در صنایع مختلف می پردازیم:
غذایی:
- نمک زدایی از محلول پنیر
- نمک زدایی از محلول شکر
- بازیابی مواد غذایی در فرایند تخمیر
- تصفیه پساب
- خالص سازی اسیدهای آلی
نساجی، چرم و کاغذ:
- جداسازی اسیدهای آمینه
- بازیابی رنگینه ها از پساب
- بازیابی آب و نمک از پساب
- بازیابی مواد آهاری از پساب آهارگیری
- بازیابی و استفاده مجدد از یون های کروم
- تصفیه پساب
شیمیایی:
- بازیابی محلول سفیدگری
- حذف گاز دی اکسیدکربن در فرایند گازی
- تهیه برومید
- بازیابی قلیا در فرایند تولید سلولز و ویسکوز
- رسوب سولفات کلسیم
الکترونیک و آبکاری:
- جداسازی فلزات سنگین از محلول اسیدها
- حذف سولفات های فلزی از پساب
- حذف نیکل
تولید آب:
- حذف مواد روغنی از آب
- حذف سختی از آب
- حذف مواد آلی طبیعی
- حذف سموم دفع آفات از آب
- حذف فلزات سنگین، آهن، مس، روی و سیلیکا
- تصفیه آب های شور
- بازیابی هیدروکسید لیتیم در تصفیه پساب باتری سازی
کشاورزی:
- حذف فسفات، سولفات، نیترات و فلوراید
- حذف سلنیوم از آب زهکشی
طرز کار نانو فیلتراسیون
نانو فیلتراسیون جزو روش های جداسازی با جریان متقاطع می باشد. به این صورت که آب بطور پیوسته با فشار زیاد توسط یک پمپ فشار قوی داخل سیستم ممبران جریان می یابد؛ در داخل سیستم ممبران، آب خوراک به دو دسته ی محلول نمکی و آب تصفیه شده تقسیم می شود. سوپاپ تنظیم یا همان شیر، پساب درصد آب خوراکی را تنظیم می کند که به دو جریان آب غلیظ شده و آب تصفیه شده تبدیل می شود.
مزایای نانو فیلتراسیون
- حذف نمک های چند ظرفیتی (از قبیل آهن، منگنز، اورانیم و برخی آفت کش ها)
- مقدار انرژی پایین سیستم
- مقدار پساب پایین تر سیستم نسبت به دستگاه های RO
- امکان کم شدن فلزات سنگین، امکان کاهش نیترات و سولفات آب
- بدون احتیاج به مصرف مواد شیمیایی
- عدم تغییر در pH آب تصفیه خروجی از سیستم
- از بین بردن انواع باکتری، ویروس و میکروارگانیزم ها
- هزینه کمتر نسبت به اسمز معکوس
- دبی خروجی محصول بالاتر
- بازدهی بیشتر نسبت به روش اسمز معکوس
- طول عمر بالاتر غشاهای نانوفیلتراسیون نسبت به اسمز معکوس
- کاربرد در صنایع تصفیه آب، آب میوه، دارویی و …
- حذف آلاینده های محلول آلی و غیرآلی از آب
- از بین برنده سختی و کاهش دهنده رنگ و بو آب آشامیدنی
- تصفیه پساب های صنعتی و کشاورزی
- گندزدایی آب های سطحی و زیرزمینی
- پیش تصفیه سیستم اسمز معکوس (RO)
- تصفیه آب مورد استفاده در کارخانه ها که برای خنک کردن دستگاه ها به کار می روند
معایب نانو فیلتراسیون
- مصرف انرژی بالاتر از اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون
- پیش تصفیه برای برخی از آب‌های به شدت آلوده مورد نیاز است (پیش فیلتراسیون تا اندازه 1.0 تا 20 میکرون) که با غشاهای مارپیچ اتفاق می‌افتد.
- ممانعت محدود برای نمک‌ها و یون‌های یک ظرفیتی
- غشاهای نانو فیلتراسیون کمی گران‌تر از غشاهای اسمز معکوس است
- غشاها نسبت به کلر آزاد حساس است. فیلتر کربن فعال یا تصفیه با سولفیت برای غلظت بالای کلر توصیه می‌شود
همانطور که استفاده از روش های RO و UF در تصفیه آب و فاضلاب در حال رایج شدن است، از نانو فیلتراسیون نیز در تصفیه آب و فاضلاب و کاربردهای دیگری مانند جداسازی املاح یا مواد شیمیایی از محلول، تولید مواد بیولوژیکی، صنایع دارویی و طعم دهنده‌ها استفاده می شود. همچنین از نانو فیلتراسیون علاوه بر تولید مواد شیمیایی مختلف، در بازیابی مواد شیمیایی ریز از جریان‌های خروجی به طور گسترده در کاربردهای صنعتی مانند کاربردهای پزشکی و افزودنی‌های خوراک استفاده می‌شود.
با توجه به کاربرد هایی که در ارتباط با نانو فیلتراسیون ذکر شد می توان گفت این روش نقش مهمی در فناوری جداسازی در کاربردهای تجاری فعلی دارد. امروزه غشاهای نانوفیلتراسیون در کاربردهای آب آشامیدنی و استخراج مواد ریز و گران قیمت، جایگزین اسمز معکوس برای کسب سود و کاهش انرژی مصرفی شده اند.
