Nanofiltration

Nanofiltration für die Wasserfilterung

Die Nanofiltrationsanlagen von EnviroDTS besitzen eine Hohlfaserkonfiguration mit einer geringen Verschmutzung. Sie können organische Stoffe und Salzgehalt (Härte) in einem einfachen Schritt aus dem Wasser entfernen. Abgesehen von einem Sieb ist keine weitere Vorbehandlung nötig. Die Membranen werden mit einem Schicht-für-Schicht-Verfahren hergestellt. Hier werden mehrere nanoskalige Schichten auf einen Membranträger aufgebracht. Diese Methode ermöglicht sehr präzise und kontrollierte Rückhalte- und Durchflusseigenschaften der Membranen.

Inhaltsverzeichnis

Anwendungen der Nanofiltration

Die Membranen sind die beste Lösung bei Farbentfernung, CSB/BSB-Entfernung, Rückgewinnung von Reinigungslösungen oder zur Färbung von Wasser mit Farbstoffen. Die Herstellung von Trinkwasser direkt aus Oberflächenwasser, die Rückgewinnung von Industrieabwasser oder die Entfernung von Medikamentenrückständen, Mikroplastik und endokrinen Substanzen aus Abwasser sind Bereiche, in denen sich die Membranen auszeichnen.

Die Module von EnviroDTS bieten eine offene, verschmutzungsarme Konstruktion ohne Verstopfung durch Abstandshalter. Diese werden auch bei anderen Nanofiltrationsmembranen meist verwendet. Zudem können die Module rückgespült werden. Die Reinigung mit Chlor bei sehr hohem oder niedrigem pH-Wert ist möglich. Aufgrund der hohen Chlortoleranz kann das Biofouling bei Anwendungen mit hohem Fouling kontrolliert werden.

Trinkwasseraufbereitung mit Nanofiltration

Die Nanofiltration eignet sich bestens als Alternative zu Enthärtungsanlagen. Auch werden Keime und Viren durch die Membrane zurückgehalten und aus dem Wasser gefiltert. Bei der Enthärtungsanlage ist die Verkeimung oft ein Problem. Dieses entsteht durch die große Oberfläche der Ionenaustauscher. 

Brunnenwasseraufbereitung

Nanofiltrationsanlagen eignen zur Trinkwassererzeugung aus Brunnenwasser. Der Vorteil der Anlagentechnik liegt darin, Schwermetalle, Viren, Keime, Sulfate, Chloride und Nitrate zurückzuhalten. Diese Stoffe können problemlos mit der Nanofiltrations- Membrantechnologie entfernt werden. Je nach Rohwasserhärte bleibt bei dieser Methode immer etwas Resthärte im Wasser zurück. Diese kann zwischen 1 und 3 °dH liegen. Das ist deutlich höher als bei Umkehrosmoseanlagen. Diese werden ebenfalls oftmals für die Enthärtung eingesetzt. Der Leitwert hier liegt, da keine Vollentsalzung besteht, mit 30 bis 80 µS/cm höher. Nach einer Nanofiltration wird üblicherweise eine Entsäuerungsanlage geschaltet. Hierbei wird auch der pH-Wert auf über 6,5 pH angehoben. Dadurch ist das gereinigte Wasser wieder mineralisiert. Das Ergebnis ist ein keimfreies Trinkwasser mit angenehmem Härtegrad unter 6°dH.

Nanofiltration in Wasserfilteranlagen

Die Nanofiltration wird zwischen den Trenngrenzen der Umkehrosmose und der Ultrafiltration einfügt. Hier wird ein Betriebsdruck zwischen 0,3 und 4,0 MPa verwendet. Die Ausschlussgrenzen sind zwischen 180 und 2000 Dalton.

Zwei Parameter bestimmen die NF Membran: Der Rückhalt ist von der Größe der Verbindungen abhängig, genauer vom Molekulargewicht. Der Rückhalt und die Permeabilität hängen allerdings auch von der elektrischen Ladung der Salze und Verbindungen in der jeweiligen Lösung ab. Auch die Wertigkeit der Salze spielen eine Rolle. Verdünnte Lösungen von einwertigen Ionen können eine Nanofiltrations-Membran ungehindert passieren. Mehrwertige Ionen wie beispielsweise Sulfat und Karbonat dagegen werden zu einem großen Teil zurückgehalten. Für Anionen steigt der Rückhalt durch die Membran in folgender Reihenfolge: Nitrat < Chlorid < Hydroxid < Sulfat < Karbonat < Phosphat. Für Kationen steigt der Rückhalt der Membran in der Reihenfolge: Proton < Natrium < Kalium < Calcium < Magnesium < Kupfer < Eisen.

Nanofiltrationsmembranen sind aus einer Trägerstruktur. Auch eine dünne selektive Schicht mit 2- oder 3-Lagen-Kompositmembran gehört zur Membran der Nanofiltration. Das Verfahren ist für viele Trennaufgaben geeignet. So beispielsweise für die Enthärtung von Betriebs-, Produkt- und Trinkwasser, die Abtrennung organischer Verunreinigungen wie Pestiziden und Insektiziden, zur Filtration von Säuren oder Laugen sowie zur Entsalzung von organischen Wertstoffen in der pharmazeutischen Industrie im Diafiltrationsmodus.

Für Anwendungen in der Wasseraufbereitung wird häufig die Spiralwickelkonfiguration verwendet. Die kompakte Bauweise mit hoher Packungsdichte ermöglicht eine Behandlung großer Volumenströme, ohne dabei viel Platz zu beanspruchen. Voraussetzung ist lediglich eine hohe Qualität der Feedlösungen in Bezug auf die Feststoffbelastung. Auch für die Diafiltration in pharmazeutischen Anwendungen kommen meistens Spiralwickelelemente zum Einsatz.

Rohrmodule werden meist für eine erhöhte Viskosität oder stark feststoffbeladene Ströme eingesetzt. Der freie Fließquerschnitt ermöglicht eine Behandlung ohne Vorbehandlung.

Richtlinien für die Nanofiltration

Installationsvorschriften, allgemeine Richtlinien oder technische Daten müssen bei der Installation einer Nanofiltration beachtet werden. Beispielsweise sollte der Aufstellungsort frostsicher sein. Die Anlage selbst ist vor Chemikalien, Farbstoffen, Lösungsmitteln und Dämpfen zu schützen. Grundsätzlich muss vor den Anlagen immer ein Trinkwasserfilter mit 50 oder 80 μm sowie ein Druckminderer vorgeschaltet werden. Auch ein Euro-Systemtrenner sollte bei der Installation vorgeschaltet werden. Für den elektrischen Anschluss muss eine Zuleitung an die Anlage gelegt werden, die nach Elektroschaltplan bauseitig aufgebaut wird. Die Anlage muss entsprechend dem Typ dimensioniert sein. Die Installation der Nanofiltrationsanlage ist ein wesentlicher Eingriff in die Trinkwasserinstallation. Daher darf sie ausschließlich von einem zugelassenen Installationsbetrieb durchgeführt werden.