Нанофильтрация водных растворов занимает промежуточное положение между ультрафильтрацией и обратноосмотической очисткой. Размер пор нанофильтрационных мембран составляет от 0,002 до 0,001 мкм, что в 10–50 раз меньше по сравнению с порами в ультрафильтрационных мембранах. Рабочее давление при нанофильтрационной очистке также вдвое–втрое выше – в среднем от 3 до 50 бар.
Для такой технологии водоподготовки характерны высокая селективность по двух- и поливалентными ионами, но низкая селективность солей по одновалентным ионам. Поэтому для обессоливания и деминерализации используют установки обратного осмоса. Нанофильтрационное оборудование подходит только для частичного обессоливания жидкости, а также эффективно удаляет из растворов органические вещества.
Технология оптимальна для удаления крупных заряженных частиц (поливалентных ионов) следующих веществ:
- магний;
- кальций;
- марганец;
- железо;
- ртуть;
- свинец;
- медь;
- пестициды;
- фосфаты и др.
Где применяют установки нанофильтрации при очистке воды?
Поверхностные свойства нанофильтрационной и обратноосмотической мембран схожи, но у первых рабочее давление ниже по сравнению с очисткой воды обратным осмосом. Такие мембраны удаляют из жидкости белковые включения, коллоиды, катионы тяжелых металлов, ряд высокомолекулярных органических соединений и взвеси с крупным размером частиц.
Селективность мембран по двухзарядным катионам магния и кальция достигает 98 %, а по моновалентным солям – около 85 %. Такой тип очистки подходит для умягчения, доочистки, снижения общей щелочности жидкости, но по завершении процесса необходима дополнительная очистка и обессоливание, если требуется. Основные сферы применения технологии:
- пищевая промышленность;
- фармацевтическое и косметическое производство;
- нефтехимическая промышленность;
- изготовления лакокрасочных материалов.
Преимущество нанофильтрации – снижение энергетических затрат в процессе водоподготовки. Не все предприятия нуждаются в обессоливании воды на уровне 99,5 %, поэтому технологию обратного осмоса заменяют нанофильтрацией с меньшим рабочим давлением. Полученную жидкость используют в таких целях:
- промывка оборудования;
- технологические процессы в химической, фармацевтической, парфюмерной промышленности;
- деминерализация красителей;
- концентрирования напитков и молочной продукции;
- предварительная фильтрация морской воды перед обессоливанием;
- водоснабжение нефтехимических, производственных предприятий и медучреждений;
- концентрирование лекарственных препаратов;
- очистка отработанных моющих растворов;
- концентрирование побочных продуктов брожения;
- удаление высокомолекулярных органических загрязнителей БПК и ХПК.
Типы нанофильтрационных мембран
Для производства мембран нанофильтрации используют полимерные материалы с высокой химической и механической стойкостью. Существует несколько типов мембран в зависимости от строения:
- плосколистовые (в виде тонких листов с армированием);
- половолоконные (в виде трубок с диаметром 0,5–1 мм).
Плоские мембраны оборачивают вокруг трубки, отводящей фильтрат. Получаемые таким образом фильтрующие элементы называют спиральными или рулонными. Полимерная мембрана нанофильтрации отличается длительным сроком эксплуатации: при регулярной промывке и правильном использовании срок службы достигает 5 лет.
Преимущества нанофильтрации
Важное преимущество технологии – качественная очистка воды от примесей, пестицидов, солей жесткости, тяжелых металлов. Селективность мембран по ионам железа достигает 99 %, по сульфатам и алюминию – 98 %, а по силикатам и фосфатам – до 95 %. Установки нанофильтрации удаляют минимум 90 % анионных и неионогенных ПАВ, 95 % красителей и 90 % общего органического углерода.
Частичное сохранение жизненно важных микроэлементов – еще одно достоинство технологии, обусловившее популярность нанофильтрации на предприятиях по розливу минеральной, артезианской воды и напитков.
Очистные установки полностью автоматизируют процесс подготовки воды. Беспрерывность, эффективность и экономичность процесса – несомненные преимущества нанофильтрационной технологии. При этом она экологически чиста, поскольку не требует применения химических веществ и опасных реагентов. В бытовых условиях нанофильтрационные установки используют для очистки воды от хлора, ржавчины, солей жесткости. Из воды будет удалено не менее 85 % загрязнений и посторонних включений, но она сохранит полезные свойства, а ее минеральный состав останется сбалансированным и полезным. По этой причине системы нанофильтрации используют в домах с автономным скважинным водоснабжением.
