معرفی کمپانی NX Filtration: این شرکت هلندی در سال 2016 تاسیس و بعد از مدت کوتاهی به یکی از پیشروهای تحقیق، توسعه و تولید جدیدترین ممبران های تصفیه آب و پساب تبدیل شده است. تمرکز اصلی این شرکت در جهت پاسخ به نیاز روزافزون دنیا برای ارائه راه حل هایی جهت تولید آب پاک و صنایع پایدار است. مهمترین هدفی که این شرکت در تولیدات محصولات خود در نظر میگیرد، کاهش هرچه بیشتر مصرف انرژی در طول فرآیندهای تصفیه آب و پساب می باشد.این شرکت بخصوص به دلیل تولید انواع ممبران های هالوفایبر(hollow fiber) در انواع مقیاس های نانوفیلتراسیون(NF)، اولترافیلتراسیون(UF) و میکروفیلتراسیون(MF) در دنیا شناخته می شود. جنس غشاهای تولید توسط این شرکت از PES(پلی اترسولفون: PolyEtherSulfone) که با ساختار شیمیایی خود در حین داشتن خاصیت نیمه تراوایی بالا، مقاومت بسیار مناسبی در برابر ایجاد انواع رسوبات بخصوص بیوفیلم ها از خود نشان می دهد.
نقطه عطف موفقیت این شرکت در تولید ممبران های نانوفیلتراسیون با ساختار فیبر توخالی(هالو فایبر) بوده که این تکنولوژی پلی میان اولترافیلتراسیون سنتی و اسمز معکوس در نظر گرفته شده و در اصطلاح نانوفیلتراسیون مستقیم(Direct Nanofiltration) نامیده می شود. نانوفیلتراسیون مستقیم قابلیت استفاده در انواع صنایع و واحدهای تصفیه آب و پساب را داشته و نتایج خوبی را از خود نشان می دهد. این تکنولوژی برای اولین بار در دنیا توسط شرکت NX Filtration انجام گرفته و تا پیش از این غشاهای نانوفیلتراسیون از نوع hollow fiber تولید نمی شدند که در ادامه به اهمیت، موارد استفاده و چگونگی تولید این غشاها اشاره می کنیم.
نانوفیلتراسیون مستفیم چیست؟
اصطلاح نانو فیلتراسیون مستقیم (ٔDirect Nanofiltration) برای اولین بار توسط شرکت NX Filtration استفاده شد. این نام به تکنولوژی پیشرفته ای اشاره دارد که توسط این کمپانی ایجاد شده و ممبران هایی با پیشوند dNF به بازار عرضه شدند که از این تکنولوژی بهره می برند. دلیل اصلی انتخاب این نام عدم نیاز به پیش تصفیه برای این دسته از غشاهاست. بر خلاف نانوفیلترهای سنتی که بسیار مستعد تجمع رسوبات هستند و به طور گسترده دچار گرفتگی می شوند، ممبران های dNF بسیار در برابر تجمع رسوبات مقاوم بوده به طوری که نیازی به پیش تصفیه برای محافظت از آنها نیست و از این جهت اصطلاح نانو فیلتراسیون مستقیم به آنها اطلاق شده که مرحله پیش تصفیه برای این ممبران ها حذف شده است. یکی از علل اصلی عدم تجمع رسوبات در این ممبران ها استفاده از ساختار hollow fiber برای تولید این ممبران هاست که بهره گیری از این ساختار برای تولید نانو فیلتر پیش از این امکان پذیر نبود. غشاهای نانوفیلتر دارای منافذ بسیار کوچکی در حدود 0.001 - 0.01 میکرو متر هستند تا خاصیت نیمه تراوایی و قدرت انتخابی بالایی برای عبور مولکول های آب داشته باشند. به همین دلیل نازک بودن غشاهای نانوفیلتر برای عبور دهی مناسب آب بسیار اهمیت دارد. چرا که در صورت ضخیم بودن لایه های غشایی، عبور مولکول های آب از منافذ ریز دو چندان شده و سیستم کارآمدی مناسبی را نخواهد داشت. از طرف دیگر اصولا ممبران های هالوفایبر با توجه به ساختار خود ضخامت بیشتری نسبت به سایر ساختارها داشته و به همین دلیل استفاده از ممبران های هالوفایبر برای نانوفیلتراسیون چالش برانگیز خواهد بود. در نتیجه به صورت سنتی از ساختار spiral wound یا flat plate برای ممبران های نانو فیلتراسیون استفاده می شود. شکل زیر انواع ساختارهای ممبران ها ی موجود در بازار را نشان میدهد که هر کدام مزیت ها و محدودیت های خاص خود را دارند:
دلیل تمرکز بر روی غشاهای هالوفایبر برای استفاده از نانوفیلتراسیون، مزیت های زیادی است که این ساختار دارد. غشاهای هالوفایبر به دلیل وجود کانال های آب و شستشوی مناسب توسط جریان آب، رسوبات بسیار کمتری را نسبت ساختاری مانند spiral wound می پذیرند. همچنین این غشاها دارای سطح فعال بالایی برای فرآیند فیلتراسیون داشته و مقاومت بسیار خوبی در برابر انواع مواد شیمیایی از خود نشان می دهند. به این دلایل ممبران های هالوفایبر به طور گسترده در انواع صنایع و واحدهای تصفیه بخصوص در مواردی که آب تغذیه بار آلودگی و کدورت بالایی داشته باشد مفید خواهند بود. از طرف دیگر غشاهای spiral wound به دلیل داشتن منافذ بسیار کوچک یکپارچگی بسیار بهتری نسبت به غشاهای هالوفایبر داشته و در نتیجه خاصیت نیمه تراوایی بهتری را از خود نشان می دهند. غشاهای spiral wound و hollow fiber از معمول ترین غشاهای مورد استفاده در واحدهای تصفیه محسوب می شوند.
شرکت nx filtration راهی برای تولید ممبران های نانو فیلتراسیون با ساختار hollow fiber پیدا کرده تا مزیت های نانو فیلتراسیون و هالوفایبر را در کنار هم قرار داده و بیشترین بهره وری را در فرآیندهای تصفیه آب و پساب ایجاد کند. میزان خاصیت نیمه تراوایی این تکنولوژی جدید تا حدی به اسمز معکوس رسیده و در عین حال با اندازه منافذی بزرگتر از غشاهای اولترافیلتراسیون قادر به حذف مواد آلی محلول و بسیاری از باکتری ها و ویروس ها خواهد بود. این فرآیند در مواردی مناسب است که فرآیند اولترافیلتراسیون برای تصفیه آب کافی نبوده و در عین حال اسمز معکوس فرآیندی بیش از حد نیاز می باشد. به همین دلیل تکنولوژی نانو فیلتراسیون مستقیم به عنوان فرایندی بین اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون در نظر گرفته شده که می تواند کاستی ها و محدودیت های هر دو روش را جبران و برطرف کند. شکل زیر اندازه منافذ انواع غشاها و قابلیت هر کدام در حذف پارامترهای آلودگی آب را نمایش می دهد:
نحوه ساخت و عملکرد ممبران های نانوفیلتراسیون مستقیم
ممبران های نانو فیلتراسیون مستقیم از نظر ساختار و نحوه تولید هم با ممبران های نانوفیلتراسیون و هم ساختارهای هالوفایبر معمول فرق می کنند و بنحوی تولید می شوند که بتوان این دو تکنولوژی را در کنار هم قرار داد. در درجه اول جنس غشاهای dnf با سایر غشاها متفاوت است. اصولا ممبران های نانوفیلتراسیون از یک لایه پلی آمید(PA) یا سلولز استات(CA) ساخته شده اند در حالی که جنس غشاهای dnf محصول شرکت nx filtration از پلی اتر سولفون(PES) بوده که خاصیت نیمه تراوایی بسیار بهتری از خود نشان داده و در عین حال به دلیل ساختار شیمیایی مخصوص، رسوبات کمتری بر روی سطح آن تجمع می کند. همین لایه فعال است که با خاصیت انتخابی خود مهمترین تفاوت را در فرآیند تولید غشاهای dnf با سایر ممبران های هالوفایبر ایجاد می کند. این لایه طی فرآیندی به نام پلیمریزاسیون یا coating به ساختار یک ممبران هالوفایبر اضافه شده تا میزان انتخاب گری را تا حد زیادی بالا ببرد. مهمترین قسمت این غشا برای عملی شدن این فرآیند همین لایه های بسیار نازک نیمه تراوا بوده که امکان ایجاد تولید ساختار هالوفایبر با ضخامت بسیار پایین را فراهم کرده است.
ممبران های نانو فیلتراسیون مستقیم، مهمترین محصول شرکت nx filtration محسوب می شوند که به دلیل خاصیت های منحصر بفرد خود در طیف گسترده ای از صنایع و واحدهای تصفیه آب و پساب شهری و پیش تصفیه آب دریا برای شیرین سازی به وسیله اسمز معکوس مورد استفاده قرار می گیرند. این ممبران ها در مدل ها و ابعاد بسیار متنوع تولید شده اند. جهت اطلاعات بیشتر در مورد غشاهای MF،UF و dNF محصولات شرکت nx filtration به صفحه اختصاصی هر کدام از مدل ها مراجعه کنید.