Oct. 11, 2025
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La nanofiltración se refiere a un proceso de membrana especial que rechaza solutos disueltos en el rango de tamaño aproximado de 1 nanómetro (10 Angstroms), de ahí el término "nanofiltración".
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En lo que respecta al tamaño y peso de los solutos que las membranas de nanofiltración rechazan, NF opera en el ámbito entre ósmosis inversa (RO) y ultrafiltración (UF): se rechazan moléculas orgánicas con pesos moleculares superiores a 200 - 400. Las membranas de nanofiltración pueden rechazar eficazmente, entre otros contaminantes:
También rechaza ciertas sales solubles. Específicamente, NF rechaza sales disueltas en el rango del 20 - 98 por ciento. Las sales que tienen aniones monovalentes (por ejemplo, cloruro de sodio o cloruro de calcio) tienen rechazos del 20 - 80 por ciento, mientras que las sales con aniones divalentes (por ejemplo, sulfato de magnesio) tienen rechazos más altos del 90 - 98 por ciento. Las presiones transmembrana son típicamente de 50 - 225 psi (3.5 - 16 bar).
La membrana de nanofiltración ideal tiene una permeabilidad al agua muy alta, pero la permeabilidad ideal de los solutos puede ser cercana a cero o algún valor más alto, dependiendo del soluto y la aplicación. Por ejemplo, una aplicación puede requerir una permeabilidad cercana a cero para pesticidas y una permeabilidad del 50 por ciento para iones de calcio.
Las aplicaciones típicas de los sistemas de membranas de nanofiltración incluyen:
Al igual que las membranas de ósmosis inversa, las membranas de nanofiltración se utilizan en sistemas de separación que emplean presión aplicada para superar efectivamente la presión osmótica del sistema, invirtiendo el flujo de un solvente a través de una membrana semipermeable desde un área de mayor concentración de soluto a un área de menor concentración. Este flujo "invertido", junto con el grado de permeabilidad de la membrana de nanofiltración, resulta en solutos demasiado grandes para pasar a través de la membrana, permaneciendo en el lado de mayor concentración de la membrana, mientras que el agua más pura que contiene solutos deseados o aceptables fluye a través.
Las membranas de nanofiltración son similares a las membranas de RO en otro aspecto: se utilizan en configuraciones de flujo cruzado. El flujo cruzado ayuda a minimizar la acumulación de solutos que no pueden pasar a través de la membrana semipermeable contra la membrana. En términos muy simples, en el flujo cruzado, un flujo presurizado de agua de alimentación fuerza al agua de menor concentración a través de la membrana NF, mientras que el flujo ahora aislado de agua de mayor concentración se mueve a lo largo de la superficie de la membrana, llevando consigo las sales rechazadas y otras impurezas. El agua purificada se denomina permeado, mientras que el agua de mayor concentración se llama concentrado o rechazo.
La nanofiltración es un proceso de filtración que utiliza una membrana nanoporo, que se emplea en aguas con bajos sólidos disueltos totales. Su propósito es eliminar iones polivalentes, además de desinfectar el agua al retener materia orgánica.
El proceso utiliza una membrana controlada por presión, cuya capacidad para repeler moléculas iónicas o moleculares se sitúa entre la ultrafiltración y la ósmosis inversa. Las membranas de nanofiltración, sean orgánicas o cerámicas, pueden ser densas o porosas. Las membranas de nanofiltración pueden aumentar el espacio de vacío, o nanovoid, disponible para el transporte (Baker; Van der Bruggen; Crespo).
Los tamaños de estos nanocuerpos que forman la transición entre películas microporosas y densas pueden estar en el rango de 0.5 - 1 nm (Baker). Se cree que las membranas de nanofiltración tienen un valor límite nominal entre 100 y 200 Da.
En comparación con la ultrafiltración y la ósmosis inversa, la nanofiltración es un proceso difícil de definir y describir (Van der Bruggen et al.; Geens et al.). Las propiedades específicas de las membranas de nanofiltración son principalmente una combinación de muy alta capacidad de remoción (>99%) para iones multivalentes, combinada con baja a moderada capacidad de remoción (90%) para iones monovalentes.
Los compuestos orgánicos tienen una masa molecular mayor que las membranas. El mecanismo de transporte de masa depende en gran medida de la estructura de la membrana y de las interacciones entre la membrana y las moléculas de transporte. La eficiencia de separación puede controlarse mediante efectos de tamiz (donde el tamaño de los nanoporos y el tamaño de las partículas de soluto juegan un papel importante) o las propiedades de disolución y difusión de las partículas de soluto.
En el caso de las partículas cargadas, el campo eléctrico tiene un cierto efecto de transporte. Tres parámetros son importantes para el rendimiento de un dispositivo de nanofiltración: permeabilidad del disolvente o flujo de la membrana, remoción de soluto y rendimiento o recuperación. Consideremos las expresiones más importantes que pueden predecir la eficiencia de separación de la nanofiltración.
La nanofiltración es una tecnología de filtración de flujo cruzado. El tamaño de poro de la membrana es aproximadamente de 1 nm, y la presión para utilizarla (75 psi) es menor que la de la ósmosis inversa (150 psi).
El mayor inconveniente de este sistema es que permite el paso de iones monovalentes.
El proceso de nanofiltración es capaz de bajar la concentración de sólidos disueltos totales, aunque en menor medida que la ósmosis inversa.
La nanofiltración puede ser utilizada en diversas aplicaciones tales como:
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Todas estas aplicaciones mencionadas específicamente son a base de agua, pero la nanofiltración no se limita al tratamiento de suspensiones acuosas. De hecho, una de las instalaciones de NF más grandes está instalada en una refinería de petróleo crudo para la separación de aceite. En su revisión sobre la nanofiltración de disolventes orgánicos, Boam y Nozari indican que muchos procesos de separación en sistemas orgánicos consumen mucha energía y que la NF podría ser una alternativa económica que ahorra mucha energía (en comparación con la destilación, por ejemplo). En los sistemas de tratamiento de agua, la nanofiltración utiliza materiales poliméricos hidrofílicos como polieter sulfonas, poliamidas y derivados de celulosa. Estos materiales pierden rápidamente su estabilidad cuando se exponen a disolventes orgánicos. Como resultado, se han desarrollado membranas especiales con un rendimiento similar a los sistemas acuosos, y ahora se utilizan para el intercambio de disolventes, recuperación de disolventes y separación, recuperación de catalizadores y eliminación de metales pesados. Aunque los sistemas de nanofiltración y ósmosis inversa comparten el mismo diseño y aplicaciones operativas, existen algunas diferencias significativas entre ellos. La principal diferencia es que la nanofiltración no es tan rigurosa como la ósmosis inversa. Opera a baja presión de agua y no elimina completamente iones cargados individuales del agua como lo hacen las membranas de ósmosis inversa. Mientras que los sistemas de ósmosis inversa pueden eliminar hasta el 99% del cloruro y sodio, las membranas de nanofiltración normalmente eliminan solo entre el 50-80%. Este porcentaje depende del tipo de material y del proceso de fabricación de la película. Sin embargo, debido a su efectividad para eliminar iones multivalentes, la nanofiltración es la opción preferida para eliminar la dureza del agua sin afectar los sólidos disueltos totales, en lugar de la ósmosis inversa. Fuente: https://es.cnswatertreatment.com/topics/chemical-engineering/nanofiltration Última modificación: 24 de marzo, Si desea aprender más, visite nuestro sitio web sistemas de nanofiltración(de, ru, fr)(uk, es, vi).Diferencia entre nanofiltración y ósmosis inversa
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