Die Nanofiltration ist ein druckgetriebenes Membranverfahren, das zwischen der Ultrafiltration und der Umkehrosmose angesiedelt ist. Sie wird verwendet, um gelöste Stoffe wie Salze, organische Moleküle und Härtebildner aus Wasser zu entfernen. Mit einer typischen Porengröße von 0,001 bis 0,01 Mikrometer bietet die Nanofiltration eine selektive Trennung und ermöglicht die Entfernung von mehrwertigen Ionen und großen organischen Molekülen, während ein Teil der einwertigen Ionen (z. B. Natrium und Chlorid) im Permeat verbleibt.
Inhaltsverzeichnis
Technische Grundlagen
Nanofiltrationsmembranen bestehen häufig aus dünnen polymeren Schichten, wie Polyamid-Verbindungen, die auf Trägermaterialien aufgebracht werden. Die Membranen sind in Spiralelementen angeordnet, die eine kompakte Bauweise und eine hohe spezifische Membranfläche ermöglichen.
Betrieb
Nanofiltration arbeitet unter einem Druckbereich von 4 bis 30 bar, je nach Anwendung und gewünschtem Trennvermögen. Der Filtrationsprozess erzeugt zwei Ströme:
- Permeat: Gereinigtes Wasser mit verringertem Salz- und Härtegehalt.
- Konzentrat: Wasser mit erhöhter Konzentration der zurückgehaltenen Stoffe.
Funktionsweise und Mechanismen
Die Nanofiltration trennt gelöste Stoffe durch Diffusion und Siebwirkung. Dabei ist sie in der Lage:
- Mehrwertige Ionen (z. B. Calcium, Magnesium) und
- Organische Moleküle (z. B. Pestizide, Huminsäuren)
effektiv zurückzuhalten. Einteilige Ionen wie Natrium und Chlorid passieren die Membran teilweise, was zu einer geringeren Rückhalterate im Vergleich zur Umkehrosmose führt.
Foto: Nanofiltrationsmodul ALMA Mem UF in Edelstahlbauweise, installiert im Technikraumcontainer ALMA Modul
Anwendungsbereiche
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Wasserenthärtung
- Entfernung von Calcium- und Magnesiumionen zur Reduzierung von Wasserhärte in industriellen Prozessen.
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Trinkwasseraufbereitung
- Zur Entfernung von Schwermetallen, Pestiziden und organischen Verbindungen bei gleichzeitiger Reduzierung des Salzgehalts.
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Lebensmittel- und Getränkeindustrie
- Konzentration von Milchproteinen und Entsalzung von Molke.
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Pharmazeutische Industrie
- Zur Aufbereitung von Prozesswasser, bei dem selektive Ionenentfernung erforderlich ist.
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Abwasserrecycling
- Zur Rückgewinnung von Wasser aus industriellen Abwässern, beispielsweise in der Textil- oder Papierindustrie.
Vorteile der Nanofiltration
- Selektive Ionenentfernung: Beibehaltung einwertiger Ionen und selektive Rückhaltung von mehrwertigen Ionen.
- Niedrigerer Betriebsdruck im Vergleich zur Umkehrosmose, was Energie einspart.
- Breites Anwendungsspektrum: Flexibel einsetzbar für unterschiedliche Wasserqualitäten und Anforderungen.
- Schutz nachgeschalteter Systeme: Reduziert Scaling und Fouling in nachfolgenden Prozessen wie der Umkehrosmose.
Foto: Individuelle Nanofiltrationsanlagen ALMA MEM UF für die industrielle Wasseraufbereitung
Herausforderungen und Wartung
Typische Probleme bei der Nanofiltration sind Fouling und Scaling, die durch Ablagerungen von organischen Stoffen oder Salzen entstehen. Zur Minimierung dieser Effekte werden folgende Maßnahmen empfohlen:
- Regelmäßige chemische Reinigung (CIP).
- Einsatz von Antiscalants zur Verhinderung von Skalierungsprozessen.
- Vorbehandlung des Wassers, z. B. durch Filtration oder chemische Konditionierung.
ALMAWATECH-Lösungen
ALMAWATECH bietet maßgeschneiderte Nanofiltrationssysteme, die speziell auf die Anforderungen industrieller Prozesse abgestimmt sind. Unsere Anlagen zeichnen sich durch hohe Effizienz, modulare Bauweise und modernste Steuerungstechnik aus. Mit unseren Pilotversuchen können wir die ideale Membrankonfiguration und Betriebsweise für Ihr spezifisches Wasseraufbereitungsprojekt bestimmen.
Fazit
Die Nanofiltration ist eine hochspezialisierte Technologie, die eine Brücke zwischen Ultrafiltration und Umkehrosmose schlägt. Sie bietet eine energieeffiziente und selektive Lösung zur Entfernung von Härtebildnern, organischen Verbindungen und mehrwertigen Ionen. Diese Vielseitigkeit macht sie zu einer Schlüsseltechnologie in der modernen Wasseraufbereitung und im industriellen Wassermanagement.
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