Διαφορές μεταξύ των μεμβρανών νανοδιήθησης (NF) και αντίστροφης όσμωσης (RO)

Αντίστροφη όσμωση (RO) και νανοδιήθηση (NF)αναγνωρίζονται ευρέως ως από τις πιο αποτελεσματικές και οικονομικές διαδικασίες διαχωρισμού. Ενώ οι μεμβράνες RO έχουν εφαρμοστεί εκτενώς τόσο σε βιομηχανική όσο και σε εγχώρια επεξεργασία νερού, οι μεμβράνες NF είναι λιγότερο κατανοητές από πολλούς χρήστες. Λοιπόν, ποιες είναι οι βασικές διαφορές μεταξύ τους;

1. Μεμβράνη αντίστροφης όσμωσης (RO)
Στο RO, εφαρμόζεται πίεση λειτουργίας στην πλευρά τροφοδοσίας (συμπυκνωμένο διάλυμα) για να ξεπεραστεί η φυσική οσμωτική πίεση. Όταν η εφαρμοζόμενη πίεση υπερβαίνει την οσμωτική πίεση, η φυσική κατεύθυνση ροής του νερού αντιστρέφεται. Τα μόρια του νερού περνούν από τη μεμβράνη στην αραιή πλευρά, παράγοντας καθαρισμένο νερό, ενώ τα άλατα απορρίπτονται σε μεγάλο βαθμό. Μια ιδανική μεμβράνη RO παρέχει υψηλή ροή νερού ενώ εμποδίζει πλήρως τη διέλευση αλατιού.

2. Νανοπιλημοποίηση (NF) μεμβράνη
Οι μεμβράνες NF αντιπροσωπεύουν μια ειδική και πολλά υποσχόμενη κατηγορία μεμβρανών διαχωρισμού. Στο παρελθόν, η NF αναφέρθηκε μερικές φορές ως "χαλαρή RO", αλλά αυτή είναι μια τεχνική παρανόηση. Οι πραγματικές μεμβράνες NF λειτουργούν κάτω από το φαινόμενο Donnan και παρουσιάζουν απόρριψη επιλεκτικής ιόντων. Τυπικά, μια μεμβράνη ΝΡ χαρακτηρίζεται από διαπερατότητα χλωριούχου νατρίου αναλογική προς τη συγκέντρωση τροφοδοσίας, με αναλογία μεγαλύτερη από 0,4.

1.
Η RO είναι η πιο ακριβής τεχνολογία διαχωρισμού υγρού με βάση τη μεμβράνη. Απορρίπτει ουσιαστικά όλα τα διαλυμένα άλατα και τα οργανικά μόρια με μοριακό βάρος πάνω από 100 Da, επιτρέποντας παράλληλα μόνο μόρια νερού να περάσουν. Η απόρριψη αλατιού των μεμβράνων οξικής κυτταρίνης RO υπερβαίνει γενικά το 95%, ενώ αυτή των σύνθετων μεμβρανών RO λεπτής ταινίας υπερβαίνει συνήθως το 98%.

2. NF μεμβράνη
Οι μεμβράνες NF έχουν ακρίβεια διαχωρισμού μεταξύ RO και υπερδιήθησης (UF). Συνήθως απορρίπτουν οργανικά μόρια στην περιοχή 200-400 DA. Η απόρριψη του αλατιού τους είναι μεταξύ 20% και 98%. Οι μεμβράνες NF απομακρύνουν τα μονοσόλιαστα άλατα ανιόντων (π.χ. NaCl, CaCl₂) με σχετικά χαμηλή απόρριψη 20-80%, ενώ τα δισθενούς ή πολυπαραγοντικά άλατα (π.χ. Mgso₄, Na₂so₄) απομακρύνονται με πολύ υψηλότερα ποσοστά 90-98%.

1.
Η απαιτούμενη πίεση λειτουργίας για τις μεμβράνες RO εξαρτάται από την αλατότητα τροφοδοσίας. Για υφάλμυρο νερό, οι πιέσεις συνήθως υπερβαίνουν τα 5 bar, ενώ για το θαλασσινό νερό, οι πιέσεις είναι συνήθως κάτω από 84 bar.

2. NF μεμβράνη
Επειδή οι μεμβράνες NF επιτρέπουν στην ελεύθερη περάσει τα μονοσθενές άλατα, η οσμωτική πίεση κατά μήκος της μεμβράνης είναι πολύ χαμηλότερη σε σύγκριση με την RO. Ως αποτέλεσμα, το NF απαιτεί σημαντικά χαμηλότερη πίεση λειτουργίας, συνήθως κυμαίνεται από 3,5 έως 16 bar.

1.
Οι μεμβράνες RO χρησιμοποιούνται ευρέως για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού και του υφάλμυρου, της τροφοδοσίας του λέβητα, του βιομηχανικού καθαρού νερού και της εξαιρετικής παραγωγής νερού στη βιομηχανία ηλεκτρονικών. Εφαρμόζονται επίσης στον καθαρισμό του πόσιμου νερού, στην επεξεργασία λυμάτων και σε διάφορους ειδικούς διαχωρισμούς. Όταν συνδυάζεται με την ανταλλαγή ιόντων, η RO μπορεί να μειώσει σημαντικά το λειτουργικό κόστος και την απόρριψη λυμάτων.

2. NF μεμβράνη
Οι μεμβράνες NF χρησιμοποιούνται τυπικά για τον καθαρισμό και το μαλάκωμα του πόσιμου νερού, την εκλεκτική απομάκρυνση αλατιού και τη συγκέντρωση οργανικών ή βιολογικά δραστικών ουσιών. Είναι αποτελεσματικά στην απομάκρυνση των προδρόμων του τριααλομεθανίου (THM), στον διαχωρισμό και στη συγκέντρωση οργανικών ενώσεων διαφορετικών μοριακών βαρών, στην αποχρωματισμό των λυμάτων, στη μείωση της σκληρότητας των υπογείων υδάτων και του ραδιενεργού ραδίου, της συγκέντρωσης των τροφίμων και της ανάκτησης πολύτιμων ουσιών στα φαρμακεία.