نانو فیلتراسیون (NF)
نانو فیلتراسیون (NF)
نانو فیلتراسیون (NF) برای تصفیه آب و فرآیند جداسازی ذرات کوچک (یون ها ومولکول های کوچک) محلول در مایعاتی مانند آب استفاده می شود.این روش یک نانوفیلتراسیون غشایی محسوب می شود به این صورت که برای جدا کردن مواد ریز از مایعات از غشاهای نیمه‌نفوذپذیر استفاده می کند.کاربرداین فناوری مهم در تصفیه آب و صنایع مختلف دیگر همانند: صنایع غذایی و دارویی،تصفیه پساب‌های صنعتی و بازیافت آب و… می باشد .در ادامه به بررسی بیشتر این فناوری می پردازیم.
نانو فیلتراسیون (NF) چیست؟
نانو فیلتراسیون (NF) نوعی فرآیند غشایی پیشرفته که از نظر اندازه و عملکرد مابین اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس قرار می گیرد وبه منظور حذف ذارت محلول در آب ومایعات دیگر که اندازه آن کوچکتر از ذراتی است که درروش فیلتراسیون معمولی ممکن است جدا شود، مورد استفاده قرار می گیرد.روند کار این فناوری به این صورت است که آب از بین غشاء نیمه تراوا عبور می کند و این غشاءمواد ریز و کوچکتر ( یون‌ها و مولکول‌های کوچکتر)محلول در مایعات را جدا می کند و مابقی را عبور می دهد.اندازه منافذ غشاء درحدود 0.1 تا 1 نانومتر می باشد واز مواد پلیمری ساخته شده است.
فهرست مطالب
روند کار نانو فیلتراسیون (NF)
نانو فیلتراسیون یک روش پیشرفته برای جداسازی ذرات محلول در مایعات می باشد در این روش آب با فشار که توسط پمپ های مکانیکی ایجاد شده از غشایی که دارای ساختار متخلخل و اندازه منافذ بسیار ریز(0.001 میکرون) واز جنس مواد پلیمری مانند پلی‌سولفون، پلی‌استر و یا مواد ترکیبی است عبور می کند .برای بهبود روند جداسازی ممکن است از دو یا چند لایه غشاء که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارد استفاده کنند. نانو فیلتراسیون با حذف آلاینده های بزرگتر از یک نانومتر و یون ها و مولوکول های کوچک به بهبود کیفیت آب و بالاتر رفتن خلوص آب کمک می کند.ویژگی دیگر این روش که باعث شده در تصفیه آب شور و سایر صنایع استفاده زیادی داشته باشد کاهش سختی آب می باشدبه این صورت این مواد نانو روی سطح خود دارای بارسطحی هستند که ممکن است مثبت یا منفی باشد که به جداسازی مواد کمک می کند .اگر بخواهم در یک مثال توضیح دهم کاتیون هایی مانند کلسیم ومنیزیم که دارای بار مثبت هستند نمی توانند از غشاء رد شوند و آب تصفیه شده حاصل کمتر از این مواد خواهد داشت .
مقایسه نانو فیلتراسیون NF با اسمز معکوس
اگر بخواهم این دو روش را با هم مقایسه کنم باید گفت در روش اسمز معکوس درجه خلوص آب بیشتر است و نمک موجود در آب تصفیه شده کمتر است ولی نیاز به مصرف انرژی بیشتری دارد.ولی باید گفت هر دو روش نانو فیلتراسیون واسمز معکوس روش های کارآمدی برای تصفیه آب هستند با این تفاوت که NF آب تصفیه شده ای که تولید می کند با خلوص متوسط و برای حذف مواد آلی مناسب است ولی اسمز معکوس آب با درجه خلوص بالاتر تولید می کند .شما باید براساس نوع کاربرد،آلاینده ها و کیفیت آب ورودی یکی از این دو دستگاه را انتخاب کنید در جدول زیر مقایسه ای جهت شناخت بیشتر تفاوت های این دو دستگاه می آورم تا شما راحت تر بتوانید دستگاه مورد نیاز خود را انتخاب کنید.
| ویژگی | نانو فیلتراسیون (NF) | اسمز معکوس (RO) |
|---|---|---|
| اندازه منافذ | 0.1 تا 1 نانومتر | 0.0001 تا 0.001 نانومتر |
| فشار عملیاتی | 5 تا 30 بار (0.5 تا 3 مگاپاسکال) | 50 تا 100 بار (5 تا 10 مگاپاسکال) |
| کیفیت آب تولیدی | خلوص بالا، حذف مواد آلی و میکروارگانیسم‌ها | خلوص بسیار بالا، حذف تقریباً تمام آلاینده‌ها |
| کاربردها | تصفیه آب، صنایع غذایی، بازیافت آب | تصفیه آب شیرین، آب‌های شور، صنایع حساس |
| مزایا | نیاز به انرژی کمتر، کارایی بالا در حذف مواد آلی | حذف تقریباً تمام آلاینده‌ها، تولید آب بسیار خالص |
| معایب | نمی‌تواند تمام نمک‌ها و یون‌ها را حذف کند | نیاز به انرژی بالا، حساسیت به گرفتگی غشا |
مقایسه نانو فیلتراسیون با اولترافیلتراسیون
تفاوت این دو روش در فشاری عملیاتی است که هنگام عبور آب به آن وارد می شود.فشار عملیاتی که در روش نانو فیلتراسیون (NF) برآب وارد می شود بیشتر بوده و دلیل آن نیاز عبور ذرات کوچک تر از غشاء می باشد.اندازه منافذ (NF) کوچکتر و به منظور حذف یون ها وذرات ریز با اندازه نانو می باشد .اولترافیلتراسیون UF دارای منافذ با اندازه بزرگتر است وبرای جداسازی پروتئین‌ها و میکروارگانیسم‌ها بیشتر استفاده می شود. درجه خلوص آب تصفیه شده در مقایسه با دو مورد قبلی کمتر است و قیمت اولترافیلتراسیون کمتر است. انتخاب هریک از این دوروش باید براساس نوع کاربرد و نوع آلاینده هایی که در نتیجه تصفیه باید حذف شوند صورت گیرد در ادامه جدول مقایسه ای این دو روش را برای انتخاب بهتر می آورم:
| ویژگی | نانو فیلتراسیون (NF) | اولترافیلتراسیون (UF) |
|---|---|---|
| اندازه منافذ | 0.1 تا 1 نانومتر | 1 تا 100 نانومتر |
| فشار عملیاتی | 5 تا 30 بار (0.5 تا 3 مگاپاسکال) | 0.1 تا 0.5 بار (10 تا 50 کیلوپاسکال) |
| حذف مواد | حذف نمک‌ها، مواد آلی، میکروارگانیسم‌ها و برخی یون‌ها | حذف ذرات معلق، میکروارگانیسم‌ها و پروتئین‌ها |
| کیفیت آب تولیدی | خلوص بالا، مناسب برای تصفیه آب شرب و صنایع | آب با کیفیت خوب، مناسب برای صنایع غذایی و دارویی |
| کاربردها | تصفیه آب، بازیافت آب، صنایع غذایی و دارویی | تصفیه آب، جداسازی پروتئین‌ها، صنایع دارویی و غذایی |
| مزایا | کارایی بالا در حذف آلاینده‌ها، کار با فشار کمتر | نیاز به انرژی کمتر، قابلیت کار در دماهای مختلف |
| معایب | هزینه بالای غشا، حساسیت به گرفتگی | نمی‌تواند نمک‌های حل‌شده و مواد آلی کوچک را حذف کند |
کاربرد تصفیه آب به روش NF
با توجه به ویژگی های خاص غشاء روش نانو فیلتراسیون ، این روش برای تصفیه آب در صنایع مختلفی کاربرد دارد از جمله :
- در تصفیه آب آشامیدنی :به منظورحذف میکروارگانیسم‌ها، مواد آلی، و برخی یون‌ها که باعث بهبود کیفیت آب و کاهش سختی آب می شود.
- صنایع غذایی ونوشیدنی:با تصفیه نوشیدنی ها و آب میوه ها سبب بهبود کیفیت وطعم محصول می شودهمچنین با جداسازی پروتئین‌ها و قندها در تولید برخی محصولات لبنی کمک می کند.
- صنایع دارویی :تولید آب دیونیزه در طی فرآیند داروسازی و حذف آلاینده های خطرناک در تولید دارو
بازیافت و تصفیه فاضلاب:حذف آلاینده ها وبازیابی آب
تصفیه آب‌های شور و آب‌های زیرزمینی:باکاهش دادن میزان نمک در آب های شور و زیر زمینی سبب بهبود کیفیت آب می شود.
تصفیه آب‌های موجود در کشاورزی:با حذف آلاینده های مضر سبب بهبود کیفیت خاک و محصولات کشاورزی می شود
نانو فیلتراسیون در صنعت
نانوفیلتراسیون یک فناوری چند منظوره است که به دلیل ویژگی های خاصی که در حذف مواد مضر وآلاینده ها دارد در صنایع مختلفی کاربرد دارد .در بعضی از صنایع برای خنک کاری وسایر فرآیندها علاوه بر آب با درجه خلوص بالا نیاز به آبی باسختی کم است که این دستگاه می تواند گزینه ی مناسبی برای تولید آب تصفیه شده با سختی کم باشد. همچنین کاهش مصرف انرژی در مقایسه با اسمز معکوس یکی از مزیت های استفاده این دستگاه در صنایع مختلف می باشد.
جمع بندی
نانو فیلتراسیون (NF) با توجه به ساختار غشاء(متخلخل،منافذریز،جنس پلیمر) خود قادر است که ذرات وآلاینده های موجود در آب را با دقت بالای خود حذف کند و همچنین به کاهش سختی آب با حذف یون‌های دو ظرفیتی (مانند کلسیم و منیزیم) کمک می کند. این فناوری در صنایع مختلفی ازجمله تصفیه آب آشامیدنی،صنایع غذایی و دارویی ،بازیافت آب ،کشاورزی و… کاربرد دارد.
سوالات متداول
نانو فیلتراسیون (NF) نوعی فرآیند غشایی پیشرفته که از نظر اندازه و عملکرد مابین اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس قرار می گیرد وبه منظور حذف ذارت محلول در آب ومایعات دیگر که اندازه آن کوچکتر از ذراتی است که درروش فیلتراسیون معمولی ممکن است جدا شود، مورد استفاده قرار می گیرد.
گر بخواهم این دو روش را با هم مقایسه کنم باید گفت در روش اسمز معکوس درجه خلوص آب بیشتر است و نمک موجود در آب تصفیه شده کمتر است ولی نیاز به مصرف انرژی بیشتری دارد.ولی باید گفت هر دو روش نانو فیلتراسیون واسمز معکوش روش های کاآمدی برای تصفیه آب هستند با این تفاوت که NF آب تصفیه شده ای که تولید می کند با خلوص متوسط و برای حذف مواد آلی مناسب است ولی اسمز معکوس آب ا درجه خلوص بالاتر تولید می کند .شما باید براساس نوع کاربرد،آلاینده ها و کیفیت آب ورودی یکی از این دو دستگاه را انتخاب کنید
تفاوت این دو روش در فشاری عملیاتی است که هنگام عبور آب به آن وارد می شود.فشار عملیاتی که در روش نانو فیلتراسیون (NF) برآب وارد می شود بیشتر بوده و دلیل آن نیاز عبور ذرات کوچک تر از غشاء می باشد.اندازه منافذ (NF) کوچکتر و به منظور حذف یون ها وذرات ریز با اندازه نانو می باشد .اولترافیلتراسیون UF دارای منافذ با اندازه بزرگتر است وبرای جداسازی پروتئین‌ها و میکروارگانیسم‌ها بیشتر استفاده می شود. درجه خلوص آب تصفیه شده در مقایسه با دو مورد قبلی کمتر است و قیمت اولترافیلتراسیون کمتر است.
