نانو فیلتراسیون (NF) یکی از روش‌های پیشرفته تصفیه آب است که در آن جریان آب با فشار بالا از میان غشای نیمه‌تراوایی با منافذ بسیار کوچک، حدود 0.001 میکرون، عبور می‌کند. این فرایند باعث حذف ذراتی بزرگ‌تر از یک نانو از آب می‌شود، در حالی که یون‌های مفید و ضروری برای بدن انسان از غشا عبور کرده و در آب باقی می‌مانند. از مزایای برجسته این روش، توانایی آن در حذف مواد زائد و ترکیبات آلی با وزن مولکولی بالای 1000 دالتون است که نتیجه آن تولید آبی با خلوص بالا می‌باشد.
مکانیسم تصفیه آب با نانو فیلتراسیون (NF)
نانو فیلتراسیون (Nanofiltration - NF) یکی از فناوری‌های پیشرفته در تصفیه آب است که عملکردی مشابه روش اسمز معکوس (RO) دارد اما در حذف ترکیبات خاص و بهره‌وری انرژی تفاوت‌هایی اساسی با آن دارد. برای درک بهتر این فرآیند، بررسی پدیده اسمز طبیعی ضروری است. در اسمز، آب از محیطی با غلظت پایین‌تر به سمت محیط با غلظت بالاتر حرکت می‌کند تا تعادل غلظت برقرار شود. در مقابل، در فرآیندهای اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون، این جریان طبیعی با اعمال فشار معکوس شده و آب از محیطی با شوری بالاتر به محیطی با شوری کمتر منتقل می‌شود.
در سیستم‌های NF، از غشاهای نیمه‌تراوای پیشرفته‌ای استفاده می‌شود که دارای منافذی در مقیاس نانومتر
(حدود 0.001 میکرون) هستند.
آب تصفیه‌شده نهایی دارای درجه خلوص بسیار بالاست، زیرا تنها یون‌های تک‌ظرفیتی مفید، نظیر سدیم و پتاسیم، امکان عبور از غشا را دارند. این ویژگی NF را به روشی ایده‌آل برای کاربردهای حساس مانند صنایع داروسازی، صنایع غذایی، تولید نوشیدنی و سایر فرآیندهای صنعتی تبدیل کرده است.
در مقایسه با اسمز معکوس، NF نیاز به فشار عملیاتی کمتری دارد، که این امر مصرف انرژی را کاهش داده و طول عمر تجهیزات را افزایش می‌دهد. این ترکیب از کارایی بالا، مقرون‌به‌صرفه بودن و پایداری، نانو فیلتراسیون را به یکی از فناوری‌های کلیدی در مدیریت منابع آب تبدیل کرده است.
مزایای تصفیه اب با نانوفیلتراسیون
این فناوری مزایای متعددی را ارائه می‌دهد که در ادامه به مهم‌ترین آن‌ها اشاره شده است:
1) حذف آلاینده‌ها و ذرات معلق: فناوری NF توانایی حذف آلاینده‌ها، گل و لای، میکروارگانیسم‌ها و دیگر ذرات معلق موجود در آب را دارا می‌باشد.
2) حذف ترکیبات آلی سنگین: قادر به جداسازی مواد آلی با وزن مولکولی بالاتر از 1000 دالتون است، که این امر برای بسیاری از کاربردهای صنعتی حیاتی است.
3) جداسازی یون‌های چندظرفیتی: این فناوری می‌تواند کاتیون‌های چندظرفیتی مانند کلسیم، آهن، منگنز، سولفات و حتی نیترات را از آب حذف کند.
4) رنگ‌زدایی و کاهش TSS: NF در حذف رنگ، کاهش مواد جامد معلق (TSS) و شفاف‌سازی آب عملکرد بالایی دارد.
5) کاهش شوری و نمک آب: به طور مؤثری شوری آب را کاهش داده و آن را برای مصارف صنعتی و کشاورزی مناسب می‌سازد.
6) پساب کمتر: در مقایسه با سیستم‌های اسمز معکوس (RO)، پکیج NF تولید پساب کمتری دارد، که این موضوع از نظر زیست‌محیطی مزیتی مهم است.
7) مقرون‌به‌صرفه بودن: هزینه‌های عملیاتی و انرژی مصرفی NF نسبت به اسمز معکوس کمتر است.
8) عدم نیاز به مواد شیمیایی: این روش فرآیند تصفیه را بدون استفاده از مواد شیمیایی انجام می‌دهد، که آن را برای کاربردهای حساس ایمن‌تر می‌سازد.
9) ثبات در PH آب: NF پس از تصفیه، PH آب را تغییر نمی‌دهد، که این امر برای برخی مصارف حیاتی است.
10) دبی و بازدهی بالا: آب خروجی با حجم بالا و کیفیت برتر از دیگر مزایای این فناوری محسوب می‌شود.
11) بازدهی بیشتر نسبت به سایر روش‌ها: عملکرد و راندمان بالاتر NF نسبت به بسیاری از روش‌های دیگر تصفیه، آن را به انتخابی ایده‌آل برای صنایع مختلف تبدیل کرده است.
این مزایا باعث شده‌اند که فناوری نانو فیلتراسیون به گزینه‌ای کارآمد، پایدار و محبوب در میان فناوری‌های مدرن تصفیه آب تبدیل شود.
کاربرد نانو فیلتراسیون در صنایع مختلف
در بسیاری از صنایع، نیاز به آب با درجه خلوص بسیار بالا وجود ندارد، به‌ویژه در فرآیندهایی که تنها کاهش سختی آب و حذف برخی آلاینده‌ها ضروری است. در این موارد، استفاده از فناوری نانو فیلتراسیون (NF) به‌عنوان یک روش تصفیه آب مؤثر و مقرون به‌صرفه، انتخابی ایده‌آل به شمار می‌آید. به‌عنوان مثال، در برج‌های خنک‌کننده صنعتی که در بسیاری از واحدهای تولیدی و کارخانه‌ها وجود دارند، آب باید دارای سختی پایین و عاری از آلودگی‌های قابل توجه باشد. در این شرایط، استفاده از روش‌های تصفیه مانند اسمز معکوس که آب با خلوص بسیار بالا تولید می‌کند، غالباً غیرضروری است. بنابراین، استفاده از نانو فیلتراسیون می‌تواند گزینه‌ای مناسب برای تأمین آب با کیفیت مطلوب و در عین حال با هزینه‌های پایین‌تر باشد. علاوه بر این، NF می‌تواند به‌عنوان مرحله‌ای پیش‌تصفیه در سیستم‌های اسمز معکوس عمل کند، به‌ویژه زمانی که هدف کاهش بار آلودگی‌ها پیش از ورود آب به سیستم RO باشد.
کاربرد نانو فیلتراسیون در صنعت داروسازی و صنایع غذایی
در صنایع داروسازی و غذایی، کیفیت آب نقشی حیاتی در تضمین سلامت و استانداردهای تولید ایفا می‌کند. این صنایع نیازمند آبی هستند که نه‌تنها از لحاظ میکروبیولوژیکی تصفیه شده باشد، بلکه خلوص آن به‌حدی باشد که هیچ‌گونه آلاینده یا ماده مضر در فرآیندهای تولید وارد نشود. فناوری نانو فیلتراسیون به دلیل توانایی بالای خود در حذف آلاینده‌ها، ویروس‌ها و میکروارگانیسم‌ها، انتخابی مناسب برای تأمین آب مورد نیاز این صنایع است. نانو فیلتراسیون قادر است آب را تا حد مطلوبی تصفیه کرده و آن را برای استفاده در فرآیندهای حساس تولید دارو و مواد غذایی آماده سازد.
استفاده از نانو فیلتراسیون در تصفیه آب شرب
در تصفیه آب شرب، فناوری نانو فیلتراسیون می‌تواند گزینه‌ای مؤثر و مناسب باشد، هرچند هزینه آن معمولاً بالاتر از روش‌هایی چون اسمز معکوس است. با این حال، یکی از مزایای برجسته این روش این است که برخلاف بسیاری از روش‌های تصفیه، یون‌های معدنی ضروری برای بدن همچون سدیم و پتاسیم از آب حذف نمی‌شوند. این ویژگی نانو فیلتراسیون را به انتخابی مطلوب برای تصفیه آب شرب تبدیل می‌کند، زیرا علاوه بر تأمین آب سالم و بهداشتی، مواد معدنی مفید آن نیز حفظ می‌شود. این امر به‌ویژه در مناطقی که نیاز به تصفیه آب شرب با کیفیت بالا وجود دارد، اما حفظ ترکیبات معدنی ضروری بدن نیز اهمیت دارد، اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند.
