Nanofiltratie & Omgekeerde osmose

Nanofiltratie

De technieken nanofiltratie en omgekeerde osmose worden beide gebruikt voor het inzetten van één- en tweewaardige ionen. Nanofiltratie is een techniek die de laatste jaren sterk in opgang is gekomen. Nanofiltratie wordt op dit moment voornamelijk toegepast bij de drinkwaterbereiding zoals ontharding, ontkleuring en het verwijderen van microverontreinigingen. In de industrie wordt nanofiltratie toegepast in processen waarbij een specifieke component dient te worden afgescheiden zoals bijv. kleurstoffen.
Nanofiltratie is een drukgedreven proces waarbij een scheiding wordt gemaakt op basis van molecuul grootte. De scheiding vindt plaats door middel van het membraan. Deze techniek wordt vooral toegepast om organische stoffen zoals microverontreinigingen en meerwaardige ionen te verwijderen. Tevens hebben nanofiltratie membranen een matige retentie voor eenwaardige zouten.

Andere nanofiltratie toepassingen zijn:
· Verwijdering van pesticiden uit grondwater;
· Verwijdering van zware metalen uit afvalstromen;
· Recyclage van afvalwater in wasserijen;
· Ontharden van water
· Nitraat verwijdering.

Omgekeerde osmose

Omgekeerde osmose is gebaseerd op het fundamentele natuurkundige streven naar evenwicht. Twee vloeistoffen met een verschillende concentratie aan opgeloste zouten die met elkaar in aanraking komen, zullen zich vermengen tot er een uniforme concentratie ontstaat. Wanneer die twee vloeistoffen gescheiden worden door een halfdoorlaatbare celwand (d.w.z de vloeistof kan er wel door, maar de zouten niet), zal de vloeistof met lage concentratie zich door de celwand naar de vloeistof met hoge concentratie verplaatsen. (Binnie e.a., 2002)

Na verloop van tijd zal het niveau van deze tweede vloeistof hoger zijn dan dat van de eerste vloeistof. Dit hoogteverschil noemt men de osmotische druk.

Door op de hoogste vloeistofkolom een hogere druk uit te oefenen dan de osmotische druk, wordt het omgekeerde effect verkregen. De vloeistof wordt door de halfdoorlaatbare celwand teruggeperst, terwijl de zouten achterblijven (Fig. 3). Op die manier kan water ontdaan worden van een groot gedeelte van de opgeloste zouten.

1 2 3

1. Water stroomt van een lage concentratie zouten naar een hoge concentratie zouten.

2. Osmotische druk is de druk die nodig is om de water stroom te stoppen en een evenwicht te creëren.

3. Door druk uit te oefenen die groter is dan de osmotische druk, kan de waterstroom omgekeerd worden; water stroomt van een hogere concentratie zouten naar een lagere concentratie zouten.

Omgekeerde osmose is een techniek die veelal in de drinkwaterindustrie wordt toegepast. Vooral de toepassing om uit zout zeewater drinkwater te bereiden is algemeen bekend. Daarnaast wordt omgekeerde osmose gebruikt voor de productie van ultrapuur water en ketelvoedingwater. Tevens wordt omgekeerde osmose toegepast in de voedingsmiddelenindustrie (concentreren van vruchtensap, suiker, koffie), in de galvanische industrie (concentreren van afvalwater stromen) en in de zuivelindustrie (concentreren van melk vóór de kaasproductie).

Een aantal omgekeerde osmose toepassingen worden hier onder opgenoemd:
· Water ontzouting;
· Productie van drinkwater;
· Productie van proceswater;
· Productie van ultrazuiver water (elektronische industrie);
· Concentratie van laagmoleculaire oplossingen in de voedings- en de zuivelindustrie.


De voorzuivering van het voedingswater voor een nano- of omgekeerde osmose installatie heeft grote invloed op de prestatie van de installatie. De benodigde voorzuivering is afhankelijk van de voedingswaterkwaliteit. Het doel van de voorzuivering is om het gehalte organisch materiaal en bacteriën te reduceren en de MFI te verlagen.

Het gehalte aan organische stof en bacteriën moet zo laag mogelijk zijn om de zogenaamde biofouling van de membranen tegen te gaan. Het aanbrengen van een voorzuivering heeft de volgende voordelen:
· Een langere levensduur van de membranen;
· Langere productietijd van de installatie is mogelijk;
· Eenvoudiger bedrijfsvoering;
· Minder personeelskosten.

Naast voorzuivering kan een chemicaliëndosering (zuur, anti-scalant) plaatsvinden om scaling, neerslag van slecht oplosbare zouten zoals: CaCO3, CaSO4, SiO2, BaSO4, etc. op het membraanoppervlak tegen te gaan. De gebruikte zuren zijn zoutzuur (HCl) en zwavelzuur (H2SO4). Zwavelzuur wordt het meeste gebruikt. Dit is een goedkoop zuur en heeft een laag verbruik. Zoutzuur wordt echter steeds meer gebruikt omdat zwavelzuur soms de vervuilingssnelheid van het membraan negatief kan beïnvloeden. Zoutzuur wordt ook gebruikt indien in het voedingswater al een hoge concentratie sulfaationen aanwezig is. Het extra doseren van zwavelzuur geeft dan een verhoogde kans op scaling van sulfaatzouten op de membranen. (Baker, 2000)

De meeste voorkomende zuiveringstechnieken en de elementen die daarbij worden gereduceerd zijn in een overzicht weergegeven (tabel 1).

Naast de genoemde methoden zijn er nog andere manieren om het voedingswater voor te zuiveren. Technieken die verder nog ingezet kunnen worden zijn desinfectie of het plaatsen van een actieve koolfiltratie eenheid voor de nano-/ omgekeerde osmose installatie.

Microfiltratie & Ultrafiltratie

Omgekeerde osmose membranen

Omgekeerde osmose reinigings chemicalien

Terug naar Membraantechnologie