A nanoszűrés (NF) a membránszűrési műveletek csoportjának (amely a fordított ozmózist, a nanoszűrést, az ultraszűrést és a mikroszűrést foglalja magába) egyik ága. Az NF során a membránon keresztüli szelektív anyagtranszport hajtóereje a membrán két oldala között létrehozott nyomáskülönbség. Az alkalmazott transzmembránnyomás jellemzően 10-30 bar. A nanoszűrők vágási értéke 150 (200) – 800 (1000) Dalton közötti, elméleti pórusmérete a nanométer közeli vagy szubnanométeres tartományban mozog. Készülhetnek szerves polimer vagy szervetlen kerámiaanyagból. Bár a nanoszűrők számos hasonlóságot mutatnak mind az ultraszűrő (UF), mind a fordított ozmózis (RO) membránokkal, de a szétválasztási tulajdonságok egy olyan egyedülálló kombinációjával rendelkeznek, amely alapján jól elhatárolhatók a membránszűrés többi ágától. A legfontosabb, sajátos tulajdonságok a következőek:
Többértékű anionok, mint például szulfát (SO42-) és foszfát (PO43-), visszatartása magas vagy közel teljes. A nátrium-klorid-visszatartás alacsony, jellemzően a 0% és 70% közötti tartományban mozog. (A Donnan-hatás következményeként egyes esetekben negatív NaCl-visszatartás is megfigyelhető.) A töltéssel nem rendelkező oldott anyagok visszatartása elsősorban az adott molekula méretétől (pontosabban a molekulaméret és az adott NF membrán elméleti pórusméretének viszonyától) függ.
Története Bár a ma nanoszűrőkként ismert polimer membránok első generációját már az 1970-es években kereskedelmi forgalomba helyezték, ezekre kezdetben nyitott-RO (angolul „loose/open RO”) ill. zárt-UF (angolul „tight UF”) membránokként hivatkoztak. Magát a nanoszűrés ( angolul nanofiltration) kifejezést a FilmTec Corporation (ma Dow Chemical Companyhttps://www.dow.com/en-us) használta először az 1980-as években egy olyan polimer membránjuk marketingkampánya során, amely alacsony klorid- és magas szulfátvisszatartás mellett meglepően magas vízfluxussal rendelkezett – azaz olyan tulajdonságokkal bírt, amik kombinációja sem az addig ismert RO-, sem az UF-membránokra nem volt jellemző. A „nanoszűrés” kifejezést akadémiai kutatók és ipari membrános szakemberek is átvették, s pár év alatt elterjedt a világon. Ma már a nanoszűrés kifejezés nem csupán egy membránanyagot jelöl, hanem egy eljárást: a nanoszűrés a membrános műveletek egy önálló ága.
Alkalmazási területek Ipar / részterület Kezelendő oldat Feladat Visszatartott főbb komponensek Átengedett főbb komponensek Forrás Élelmiszeripar/ cukorgyártás színanyagok eltávolításához használt ioncserélők eluense eluensek regenerálása, KOI csökkentés színanyagok víz, NaCl Élelmiszeripar/ tejipar tejsavó ill. tejsavó UF permeátuma elősűrítés és (részleges) sótlanítás fehérjék, laktóz, ásványi sók (főleg többértékű sók) sók jelentős része Biotechnológia/ gyógyszergyártás (előkezelt/előszűrt) fermentlé antibiotikumok (200-1200 Da) kinyerése polipeptidek, aminoglikozidok, tetraciklinek, makrolidek médium kis molekulaméretű komponensei (<<200-1200 Da), sók Biotechnológia/ gyógyszergyártás(gazdasejtektől megtisztított) fermentlévakcina-vírusok besűrítése és tisztításavírusokmédium komponensei, kis molekulatömegű metabolitok Vegyipar/ textilipar ipari szennyvíz kezelése színanyagok és vegyszerek visszaforgatása a termelésbe színanyagok/pigmentek, polivinil-alkohol egyértékű ionok nagy része, többértékű ionok kis része Vegyipar/ olajipar kenőolaj oldószeres extraktuma oldószerek visszaforgatása, kenőolaj kinyerés kenőolaj frakció (paraffinok) oldószerek (toluol, MEK) Vegyipar/ vízkezelésfelszíni és felszín alatti vizekkis molekulaméretű szennyezőanyagok (>100-500 g/mol) eltávolításaszerves (szín-, szag-) anyagok, huminsavak, peszticidek, keménységért felelős sók (CaCO3)víz, egyértékű ionok nagy része, többértékű ionok kis része Vegyipar/ vízkezelés kazántápvíz vízkeménység csökkentése ásványi sók (főleg többértékű sók) víz, egyértékű sók jelentős része
Jegyzetek
Kategória:Nanotechnológia