Nanofiltratiemembraan (NF): kenmerken en toekomstige toepassingen

Nanofiltratie (NF) is een membraanscheidingstechnologie die zich tussen ultrafiltratie (UF) en omgekeerde osmose (RO) bevindt. Het concept ontstond in de jaren zeventig. In een vroeg stadium werden NF-membranen soms "losse RO-membranen" genoemd vanwege hun lagere zoutafstoting in vergelijking met RO, en "verzachtende membranen" vanwege hun hoge verwijderingsefficiëntie voor tweewaardige ionen zoals calcium en magnesium. Tegen de jaren negentig werd de term 'nanofiltratiemembraan' (NF) algemeen aanvaard, waarbij de poriegrootte op nanometerschaal (1–3 nm) werd benadrukt.

• Poriëngrootte: NF-membranen hebben doorgaans poriën van 1–3 nm, terwijl RO-membranen veel strakker zijn bij 0,2–0,8 nm.
• Scheidingsvermogen: NF-membranen vertonen een grenswaarde voor het molecuulgewicht van ongeveer 200-2000 Da, waardoor de prestatiekloof tussen UF en RO wordt overbrugd.
• Materiële diversiteit: RO-membranen zijn voornamelijk gemaakt van aromatisch polyamide, terwijl NF-membranen een breder scala aan materialen gebruiken, waaronder polyamide, poly-piperazine en gesulfoneerd polyethersulfon, waardoor diverse scheidingseigenschappen mogelijk zijn.
• Bedrijfsdruk: NF-systemen vereisen een aanzienlijk lagere werkdruk vergeleken met RO, wat leidt tot een lager energieverbruik.
• Scheidingsmechanisme: RO vertrouwt voornamelijk op het mechanisme van 'oplossings{0}}diffusie', terwijl NF het 'zeefeffect' combineert met het 'Donnan-effect'. Als gevolg hiervan verwijderen NF-membranen meerwaardige zouten (bijv. MgSO₄) met een efficiëntie van meer dan 98%, maar hun afstotingspercentage voor eenwaardige zouten zoals NaCl varieert gewoonlijk tussen 40 en 60%.

• Industriële toepassingen: NF-membranen worden veel gebruikt in scheidings- en concentratieprocessen. Bij waterbehandeling zijn ze effectief in het verwijderen van sulfaten, hardheid, kleur, geur, desinfectiebijproducten, pesticiden, synthetische wasmiddelen en opgeloste organische stoffen.
• Residentiële toepassingen: NF-membranen zijn geschikt voor de productie van drinkwater, toegepast in huishoudelijke waterzuiveraars, minerale directe-drinkautomaten en watersystemen op campussen, en bieden zowel veiligheid als een verbeterde smaak.