เมมเบรนกรองนาโนคืออะไร และทำงานอย่างไร
เมมเบรนกรองนาโนเป็นประเภทของตัวกรองเมมเบรนกึ่งซึมผ่านที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดัน ซึ่งมีช่วงการแยกระหว่างอัลตราฟิลเตรชัน (UF) และรีเวิร์สออสโมซิส (RO) ในสเปกตรัมการกรองเมมเบรน มีลักษณะพิเศษคือขนาดรูพรุนในช่วงประมาณ 1 ถึง 10 นาโนเมตร ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า "นาโน" และค่าจุดตัดน้ำหนักโมเลกุล (กศน) โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 200 ถึง 1,000 ดาลตัน ช่วงขนาดนี้ทำให้เมมเบรนกรองนาโนมีประสิทธิภาพเฉพาะตัวในการคัดแยกไอออนไดวาเลนต์และหลายวาเลนต์, สารอินทรีย์ธรรมชาติ (NOM), สารมลพิษระดับไมโคร และโมเลกุลในระดับล่างสุดของช่วงสารอินทรีย์ที่ละลาย ขณะเดียวกันก็ปล่อยให้ไอออนโมโนวาเลนต์ เช่น โซเดียมและคลอไรด์ ผ่านในอัตราที่ค่อนข้างสูง ความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกสรรนี้เป็นลักษณะที่กำหนดที่ทำให้เมมเบรน NF แตกต่างจากเมมเบรน UF ทั้งสอง (ซึ่งกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่กว่าแต่ผ่านไอออนที่ละลายส่วนใหญ่) และเมมเบรน RO (ซึ่งปฏิเสธสายพันธุ์ที่ละลายเกือบทั้งหมด)
กลไกการขนส่งใน แผ่นกรองนาโน ถูกควบคุมโดยการรวมกันของการแยกขนาด (การร่อนทางกายภาพตามขนาดโมเลกุลหรือไอออนิกสัมพันธ์กับขนาดรูพรุนของเมมเบรน) การผลักด้วยไฟฟ้าสถิต (การแยกดอนแนน ซึ่งประจุพื้นผิวคงที่บนเมมเบรนจะผลักไอออนที่มีประจุเดียวกัน โดยเฉพาะไอออนหลายวาเลนท์) และการขนส่งสารละลาย-การแพร่กระจาย (โดยที่ตัวถูกละลายละลายเข้าไปและกระจายผ่านเมทริกซ์โพลีเมอร์หนาแน่นของชั้นแอคทีฟ) การมีส่วนร่วมสัมพัทธ์ของแต่ละกลไกขึ้นอยู่กับวัสดุเมมเบรนเฉพาะ ความหนาแน่นประจุที่พื้นผิว ความแรงของไอออนิกของสารละลายป้อน และตัวถูกละลายเป้าหมาย พฤติกรรมการแยกสารแบบหลายกลไกนี้ทำให้เมมเบรนนาโนฟิลเตรชันมีโปรไฟล์การเลือกที่เหมาะสมอย่างยิ่ง ซึ่งสามารถนำไปใช้เพื่อให้บรรลุการแยกสารได้ เช่น การทำน้ำให้อ่อนตัวลงในขณะที่ยังคงรักษาเกลือโมโนวาเลนต์ไว้สำหรับกระบวนการขั้นปลายน้ำ ซึ่งทั้ง UF และ RO ไม่สามารถจับคู่กันในเชิงเศรษฐกิจได้
โครงสร้างและวัสดุ: เมมเบรนกรองนาโนทำมาจากอะไร
ประสิทธิภาพของเมมเบรนกรองระดับนาโนนั้นถูกกำหนดโดยพื้นฐานโดยโครงสร้างทางกายภาพและลักษณะทางเคมีของวัสดุที่เป็นส่วนประกอบ เมมเบรน NF สมัยใหม่มีโครงสร้างคอมโพสิตที่ไม่สมมาตรในระดับสากล ซึ่งหมายความว่าประกอบด้วยชั้นที่แตกต่างกันหลายชั้น — แต่ละชั้นทำหน้าที่เฉพาะ — แทนที่จะเป็นฟิล์มที่เป็นเนื้อเดียวกันเพียงชั้นเดียว
สถาปัตยกรรมคอมโพสิตฟิล์มบาง (TFC)
สถาปัตยกรรมเมมเบรนกรองนาโนที่โดดเด่นในการใช้งานเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันคือโครงสร้างคอมโพสิตฟิล์มบาง (TFC) ซึ่งประกอบด้วยสามชั้น ชั้นที่ใช้งานอยู่ชั้นบนสุดเป็นฟิล์มโพลีเอไมด์หนาแน่นบางพิเศษ (โดยทั่วไปมีความหนา 50–200 นาโนเมตร) ที่เกิดขึ้นจากการพอลิเมอไรเซชันระหว่างผิวโดยตรงบนพื้นผิวของชั้นรองรับ ชั้นโพลีเอไมด์นี้มีฟังก์ชันการแยกนาโนฟิลเตรชัน — เครือข่ายโพลีเมอร์ที่เชื่อมโยงขวางจะกำหนดขนาดรูพรุน ประจุที่พื้นผิว และคุณลักษณะการคัดแยกตัวถูกละลาย ใต้ชั้นแอคทีฟเป็นชั้นรองรับที่มีรูพรุนขนาดเล็ก ซึ่งมักจะหล่อจากโพลีซัลโฟน (PSf) หรือโพลีอีเทอร์ซัลโฟน (PES) ซึ่งให้ความเสถียรทางกลสำหรับชั้นแอคทีฟที่เปราะบาง ในขณะเดียวกันก็มีความต้านทานไฮดรอลิกน้อยที่สุด ชั้นล่างสุดเป็นผ้าโพลีเอสเตอร์ไม่ทอที่ให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างโมดูลเมมเบรนและความสามารถในการจัดการระหว่างการผลิตและการปฏิบัติงาน ประสิทธิภาพการแยกสารของเมมเบรนนาโนฟิลเตรชัน TFC เกือบทั้งหมดถูกกำหนดโดยเคมีและความหนาของชั้นโพลีเอไมด์ที่ทำงานอยู่ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมสูตรผสมโพลีเมอไรเซชันระหว่างผิวจึงเป็นแง่มุมที่ได้รับการดูแลอย่างใกล้ชิดขององค์ความรู้ในการผลิตเมมเบรน
วัสดุเมมเบรนทางเลือก
ในขณะที่โพลีเอไมด์ TFC เป็นวัสดุหลักสำหรับเมมเบรนนาโนฟิลเตรชันเชิงพาณิชย์ในการบำบัดน้ำ แต่ก็มีการใช้วัสดุทางเลือกเมื่อต้องการความต้านทานต่อสารเคมี ความทนทานต่ออุณหภูมิ หรือลักษณะการแยกตัวที่เฉพาะเจาะจง เมมเบรนนาโนฟิลเตรชันของเซลลูโลสอะซิเตต (CA) ให้ความทนทานต่อคลอรีนที่ดี — มีข้อได้เปรียบเหนือโพลีเอไมด์ซึ่งมีความไวอย่างมากต่อไบโอไซด์ออกซิไดซ์ — แต่มีความทนทานต่อ pH ที่จำกัดและช่วงอุณหภูมิการทำงานที่แคบกว่า เยื่อโพลีเอเทอร์ซัลโฟนที่มีซัลโฟเนต (SPES) มีประจุพื้นผิวเป็นลบคงที่สูงกว่าโพลีเอไมด์มาตรฐาน ทำให้มีประสิทธิภาพในการคัดแยกซัลเฟตและแอนไอออนหลายวาเลนท์อื่นๆ ได้ดีขึ้น เมมเบรนนาโนฟิลเตรชันเซรามิก — โดยทั่วไปแล้วคืออลูมินา (Al₂O₃), ไททาเนีย (TiO₂) หรือเซอร์โคเนีย (ZrO₂) ที่มีพื้นผิวที่ใช้งานได้ — ให้ความเสถียรทางเคมีและความร้อนเป็นพิเศษ ทำให้เหมาะสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง การกรองตัวทำละลาย และการใช้งานที่อุณหภูมิสูงซึ่งเมมเบรนโพลีเมอร์จะเสื่อมสภาพ เมมเบรน NF แบบเซรามิกมีราคาสูงกว่าวัสดุทางเลือกแบบโพลีเมอร์อย่างมีนัยสำคัญ แต่ให้อายุการใช้งานที่วัดได้ในทศวรรษ แทนที่จะเป็นปีในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง
สิ่งที่เมมเบรนกรองนาโนลบออก: ลักษณะการปฏิเสธ
โปรไฟล์การปฏิเสธของเมมเบรนนาโนฟิลเตรชัน — สิ่งที่กำจัดและสิ่งที่ผ่าน — มีความแตกต่างมากกว่าเมมเบรน UF หรือ RO และเป็นหนึ่งในเหตุผลหลักในการระบุ NF เหนือทางเลือกเหล่านั้น การทำความเข้าใจว่าเมมเบรนนาโนฟิลเทรชันชนิดใดที่เก็บรักษาไว้เทียบกับสิ่งที่ซึมผ่านเมมเบรนนั้นถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจับคู่เทคโนโลยีให้เหมาะกับการใช้งานที่เหมาะสม
- ไอออนไดวาเลนต์และมัลติวาเลนต์ (การปฏิเสธสูง): เมมเบรนกรองนาโนปฏิเสธแคลเซียม (Ca²⁺), แมกนีเซียม (Mg²⁺), ซัลเฟต (SO₄²⁻), คาร์บอเนต (CO₃²⁻) และไอออนไดเวเลนต์อื่นๆ ในอัตราที่โดยทั่วไปจะสูงกว่า 90–98% สิ่งนี้ทำให้เมมเบรน NF เป็นเทคโนโลยีหลักในการทำให้น้ำอ่อนตัว (ขจัดแคลเซียมและแมกนีเซียมที่ก่อให้เกิดความกระด้างโดยไม่ต้องแลกเปลี่ยนไอออนทางเคมี) กำจัดซัลเฟตในน้ำที่ผลิตน้ำมันและก๊าซ และการป้องกันตะกรันในระบบทำความเย็นและหม้อไอน้ำทางอุตสาหกรรม
- อินทรียวัตถุธรรมชาติและสารฮิวมิก (การปฏิเสธสูง): กรดฮิวมิก กรดฟุลวิค และอินทรียวัตถุธรรมชาติ (NOM) ซึ่งเป็นสารตั้งต้นหลักของผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อในระบบน้ำดื่มที่มีคลอรีน ถูกเมมเบรน NF คัดแยกอย่างมีประสิทธิภาพในอัตรา 85–99% ขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลและลักษณะประจุ นี่เป็นแรงผลักดันหลักสำหรับการนำเมมเบรน NF มาใช้ในการบำบัดน้ำดื่ม โดยที่การกำจัด NOM จะช่วยลดทั้งการก่อตัวของผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อและสี
- สารมลพิษขนาดเล็กและสารปนเปื้อนที่เกิดขึ้นใหม่: ยาฆ่าแมลง ยา สารประกอบรบกวนต่อมไร้ท่อ (EDC) และสิ่งปนเปื้อนอินทรีย์อื่นๆ ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่าประมาณ 200–300 ดาลตัน จะถูกปฏิเสธอย่างมากโดยเยื่อกรองนาโน การปฏิเสธสารมลพิษระดับจุลภาคนั้นขึ้นอยู่กับขนาดโมเลกุล ความไม่ชอบน้ำ และประจุ โดยที่โมเลกุลที่มีประจุและใหญ่กว่าจะถูกปฏิเสธอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าสารประกอบขนาดเล็กที่ไม่มีประจุ และไม่ชอบน้ำ
- ไอออนเดี่ยว (การปฏิเสธบางส่วนถึงต่ำ): ต่างจากเมมเบรน RO ตรงที่เมมเบรน NF ส่งผ่านไอออนโมโนวาเลนต์ส่วนที่มีนัยสำคัญ เช่น โซเดียม (Na⁺) โพแทสเซียม (K⁺) และคลอไรด์ (Cl⁻) อัตราการปฏิเสธของ NaCl โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 10–70% สำหรับเมมเบรน NF มาตรฐาน เทียบกับ 95–99.5% สำหรับเมมเบรน RO ไอออนโมโนวาเลนต์แบบคัดเลือกนี้ถูกนำไปใช้ในการใช้งาน เช่น การแปรรูปผลิตภัณฑ์จากนม (ซึ่งต้องรักษาสมดุลของแร่ธาตุในขณะที่แลคโตสและโปรตีนมีความเข้มข้น) และในน้ำอ่อนตัว (โดยที่ Na⁺ ได้รับอนุญาตให้ผ่านได้ ในขณะที่ Ca²⁺ และ Mg²⁺ ถูกปฏิเสธ)
- ไวรัสและแบคทีเรีย (การปฏิเสธสูงตามการยกเว้นขนาด): ไวรัส (20–300 นาโนเมตร) และแบคทีเรีย (0.5–10 ไมโครเมตร) มีขนาดใหญ่กว่าขนาดรูพรุนของเมมเบรน NF อย่างมาก และถูกปฏิเสธโดยสิ้นเชิงโดยการแยกขนาด เมมเบรน NF จึงเป็นอุปสรรคทางจุลชีววิทยาที่สำคัญในการใช้งานกับน้ำดื่มและน้ำในกระบวนการ
นาโนฟิลเตรชัน เทียบกับ อัลตราฟิลเตรชัน เทียบกับ รีเวอร์ส ออสโมซิส: การเลือกเมมเบรนที่เหมาะสม
การเลือกระหว่างเมมเบรนกรองนาโน อัลตร้าฟิลเตรชัน และรีเวิร์สออสโมซิสเป็นหนึ่งในการตัดสินใจที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุดในการออกแบบระบบแยกเมมเบรน แต่ละเทคโนโลยีมีรูปแบบความสามารถ ช่วงแรงดันในการทำงาน และความต้องการพลังงานที่แตกต่างกัน และตัวเลือกที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับว่าสารละลายชนิดใดที่ต้องถูกกำจัดออก ซึ่งจะต้องคงไว้ และงบประมาณพลังงานของระบบและต้นทุนการดำเนินงานที่อนุญาต
| พารามิเตอร์ | การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชั่น (UF) | นาโนฟิลเตรชั่น (NF) | รีเวอร์สออสโมซิส (RO) |
| ขนาดรูขุมขน | 1–100 นาโนเมตร | 0.5–10 นาโนเมตร | <0.5 นาโนเมตร (หนาแน่น) |
| MWCO | 1,000–300,000 ดาต้า | 200–1,000 ดาต้า | <100 ดา |
| แรงดันใช้งาน | 0.5–5 บาร์ | 3–20 บาร์ | 10–80 บาร์ |
| การปฏิเสธไอออนไดเวเลนต์ | ต่ำ (<20%) | สูง (90–98%) | สูงมาก (>98%) |
| การปฏิเสธไอออนแบบโมโนวาเลนต์ | ต่ำมาก (<5%) | ต่ำถึงปานกลาง (10–70%) | สูง (95–99.5%) |
| NOM / การปฏิเสธสารอินทรีย์ | ปานกลาง (ขึ้นอยู่กับขนาด) | สูง (85–99%) | สูงมาก (>99%) |
| การใช้พลังงาน | ต่ำ | ต่ำ–moderate | สูง |
| การลด TDS | น้อยที่สุด | ปานกลาง (บางส่วน) | ใกล้จะสมบูรณ์แล้ว |
นาโนฟิลเตรชันเป็นตัวเลือกที่ต้องการเมื่อเป้าหมายคือการกำจัดความกระด้าง, NOM, ซัลเฟต หรือสารมลพิษขนาดเล็กออกจากอาหารที่มีความเค็มต่ำถึงปานกลางโดยไม่มีต้นทุนด้านพลังงานและการกำจัดแร่ธาตุของ RO โดยสมบูรณ์ ไม่เหมาะสมเมื่อจำเป็นต้องมีการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลอย่างสมบูรณ์หรือการปฏิเสธไอออนโมโนวาเลนต์ในระดับสูง และต้องใช้พลังงานมากกว่า UF ทำให้ UF เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเมื่อจำเป็นต้องกำจัดอนุภาค คอลลอยด์ และจุลินทรีย์เท่านั้นโดยไม่ต้องกำจัดไอออนที่ละลายน้ำ
การใช้งานที่สำคัญของระบบเมมเบรนกรองนาโน
เมมเบรนกรองนาโนถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย โดยแต่ละอุตสาหกรรมใช้ประโยชน์จากลักษณะการคัดแยกแบบเลือกสรรของเมมเบรนที่แตกต่างกัน การใช้งานต่อไปนี้แสดงถึงการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่สำคัญที่สุดของเทคโนโลยีเมมเบรน NF ในปัจจุบัน
การทำให้น้ำดื่มอ่อนตัวและการกำจัด NOM
การบำบัดน้ำดื่มสำหรับเทศบาลเป็นการใช้งานเดียวที่ใหญ่ที่สุดสำหรับเมมเบรนนาโนฟิลเตรชัน ในการบำบัดน้ำผิวดิน เมมเบรน NF จะกำจัดสารอินทรีย์ตามธรรมชาติ สี สารประกอบรสชาติและกลิ่น ยาฆ่าแมลง และสารตั้งต้นผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อ ซึ่งทั้งหมดนี้ได้รับการควบคุมอย่างไม่เพียงพอโดยกระบวนการจับตัวเป็นก้อน การตกตะกอน และกระบวนการกรองทรายแบบเดิมๆ ในการบำบัดน้ำบาดาล เมมเบรน NF ถูกนำมาใช้โดยเฉพาะเพื่อทำให้น้ำอ่อนตัวลง โดยการกำจัดความกระด้างของแคลเซียมและแมกนีเซียมจะขจัดความจำเป็นในการทำให้สารเคมีอ่อนตัวด้วยปูนขาวหรือโซเดียมคาร์บอเนต ลดการใช้สารเคมี การเกิดตะกอน และความซับซ้อนในการดำเนินงาน ความต้องการพลังงานสำหรับการบำบัดน้ำ NF โดยทั่วไปคือ 0.3 ถึง 0.8 kWh ต่อลูกบาศก์เมตรสำหรับน้ำใต้ดินที่มีความเค็มต่ำ นั้นต่ำกว่า RO อย่างมาก ทำให้ NF เป็นเทคโนโลยีเมมเบรนที่ต้องการซึ่งไม่จำเป็นต้องแยกเกลือออกจากน้ำทะเลทั้งหมด
ผลิตภัณฑ์นมและการแปรรูปอาหาร
นาโนฟิลเตรชันมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์นม โดยจะใช้เพื่อทำให้หางนมเข้มข้นและนมแทรกซึม เวย์กำจัดแร่ธาตุบางส่วน และนำแลคโตสกลับมาใช้ใหม่ ในกระบวนการผลิตเวย์ เมมเบรน NF มุ่งความสนใจไปที่เวย์เจือจางจากการผลิตชีส ซึ่งช่วยลดปริมาณและต้นทุนการขนส่งก่อนการระเหยขั้นปลายน้ำและการทำแห้งแบบพ่นฝอย ในเวลาเดียวกัน การที่เกลือโมโนวาเลนต์ผ่านบางส่วน (Na⁺, K⁺, Cl⁻) ผ่านเมมเบรน NF ในขณะที่ยังคงรักษาแลคโตสและโปรตีนไว้ ทำให้เกิดการขจัดแร่ธาตุในระดับหนึ่ง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีการลดแร่ธาตุลง 25–35% ซึ่งจะช่วยปรับปรุงโปรไฟล์รสชาติของเวย์โปรตีนเข้มข้นและส่วนผสมสำหรับนมผงสำหรับทารก ในการผลิตไวน์ เมมเบรน NF ใช้สำหรับการลดปริมาณแอลกอฮอล์และทำให้ทาร์เตรตคงตัว ในการแปรรูปน้ำตาล NF จะถูกนำไปใช้ในการทำให้บริสุทธิ์และทำให้กระแสกระบวนการเข้มข้น ในการใช้งานด้านอาหารทุกประเภท เมมเบรนต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเกี่ยวกับวัสดุที่สัมผัสกับอาหาร และทำความสะอาดได้ด้วยสารฆ่าเชื้อเกรดอาหาร
การแปรรูปยาและเทคโนโลยีชีวภาพ
ในการผลิตยา เมมเบรนนาโนฟิลเตรชันใช้สำหรับความเข้มข้นและการทำให้ส่วนผสมออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรม (API) บริสุทธิ์ การกำจัดสิ่งเจือปนและผลพลอยได้จากปฏิกิริยา การแลกเปลี่ยนตัวทำละลาย และการแยกเกลือของโปรตีนและสารละลายเปปไทด์ ความสามารถของเมมเบรน NF ในการรักษาโมเลกุลในช่วง 200–1,000 ดาลตันในขณะที่ส่งเกลือและตัวทำละลายที่มีขนาดเล็กลง ทำให้พวกมันมีคุณค่าอย่างยิ่งในการทำให้ยาปฏิชีวนะ เปปไทด์ และยาที่มีโมเลกุลขนาดเล็กบริสุทธิ์ เมมเบรน NF เกรดเภสัชกรรมต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะของสารสกัดและสารชะล้างที่เข้มงวด และได้รับการตรวจสอบภายใต้กรอบการทำงานด้านกฎระเบียบ เช่น แนวปฏิบัติของ FDA 21 CFR หรือ EMA แนวโน้มของการผลิตอย่างต่อเนื่องในการผลิตยากำลังผลักดันให้มีการนำกระบวนการเมมเบรนมาใช้เพิ่มมากขึ้น รวมถึงการกรองนาโน เพื่อทดแทนโครมาโทกราฟีแบบแบทช์และขั้นตอนการระเหย
การบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมและการนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่
เมมเบรนกรองนาโนใช้ในการบำบัดน้ำเสียทางอุตสาหกรรมเพื่อกำจัดโลหะหนัก สีย้อม และสารมลพิษอินทรีย์ขนาดเล็กออกจากสิ่งทอ การชุบด้วยไฟฟ้า และของเสียจากกระบวนการทางเคมี ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ เมมเบรน NF จะกำจัดสีย้อมที่เกิดปฏิกิริยา (น้ำหนักโมเลกุล 300–1,500 ดา) ออกจากน้ำทิ้งของโรงย้อมด้วยอัตราการปฏิเสธที่สูงกว่า 95% ทำให้สามารถบรรลุขีดจำกัดการปล่อยและนำน้ำในกระบวนการกลับมาใช้ใหม่ได้ ในเหมืองแร่และโลหะผสมน้ำ เยื่อ NF จะแยกซัลเฟตออกจากกระแสกระบวนการแบบเลือกสรร ช่วยให้สามารถจัดการซัลเฟตได้โดยไม่ต้องแยกเกลือออกจาก RO อย่างสมบูรณ์ การนำลิเธียมกลับมาจากน้ำเกลือ — การใช้งานที่เติบโตอย่างรวดเร็วซึ่งขับเคลื่อนโดยความต้องการเทคโนโลยีแบตเตอรี่ — ใช้เมมเบรน NF เพื่อคัดเลือกผ่านลิเธียมไอออน (โมโนวาเลนท์) ในขณะที่ปฏิเสธแมกนีเซียมไอออน (ไดวาเลนต์) ทำให้สามารถแยกสารที่ยากทางเคมีและมีราคาแพงด้วยวิธีอื่น
การบำบัดน้ำที่ผลิตน้ำมันและก๊าซ
แท่นขุดเจาะน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่งใช้การฉีดน้ำทะเลเพื่อรักษาแรงดันในอ่างเก็บน้ำ แต่น้ำที่ฉีดจะต้องได้รับการบำบัดเพื่อกำจัดไอออนซัลเฟต เพื่อป้องกันการก่อตัวของตะกรันแบเรียมซัลเฟตและสตรอนเซียมซัลเฟตในอ่างเก็บน้ำ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการกำจัดซัลเฟตหรือการบำบัดการลดซัลเฟต (SRT) เมมเบรนกรองนาโนเป็นเทคโนโลยีมาตรฐานสำหรับการกำจัดซัลเฟตนอกชายฝั่ง โดยคัดแยกซัลเฟต (SO₄²⁻ ซึ่งเป็นไอออนไดวาเลนต์) ในอัตราที่สูงกว่า 99% ในขณะที่ผ่านโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) และหลีกเลี่ยงการลงโทษด้วยแรงดันออสโมติกของการแยกเกลือออกจาก RO อย่างสมบูรณ์ ระบบ NF นอกชายฝั่งจะต้องมีขนาดกะทัดรัด ทนทานต่อการกัดกร่อน สามารถทำงานกับแหล่งจ่ายไฟที่ไม่เสถียร และทนทานต่อการปนเปื้อนทางชีวภาพในสภาพแวดล้อมน้ำทะเลที่อบอุ่นและอุดมด้วยสารอาหาร
การกำหนดค่าโมดูลเมมเบรนสำหรับระบบกรองนาโน
เมมเบรนนาโนฟิลเตรชันถูกรวมไว้ในภาชนะรับความดันในลักษณะโมดูลเมมเบรน ซึ่งเป็นส่วนประกอบมาตรฐานที่ให้พื้นที่เมมเบรนขนาดใหญ่ในบรรจุภัณฑ์ขนาดกะทัดรัดและทนทานทางกลไก เข้ากันได้กับท่อกระบวนการแรงดันสูง การเลือกการกำหนดค่าโมดูลส่งผลต่อความกะทัดรัดของระบบ ความง่ายในการทำความสะอาด ความเสี่ยงต่อการเปรอะเปื้อน และต้นทุนการเปลี่ยน
โมดูลแผลเกลียว
โมดูลแผลแบบก้นหอยเป็นรูปแบบที่โดดเด่นสำหรับระบบนาโนฟิลเตรชันเชิงพาณิชย์ในการบำบัดน้ำ การแปรรูปอาหารและการใช้งานทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ โมดูล NF แผลเป็นเกลียวถูกสร้างขึ้นโดยการประกบเมมเบรนแผ่นแบนระหว่างตาข่ายตัวเว้นระยะฝั่งฟีด 2 ชั้นกับผ้าพาหะฝั่งเพอมิเอต จากนั้นจึงม้วนชุดประกอบให้แน่นรอบท่อรวบรวมเพอร์มิเอตที่มีรูตรงกลาง องค์ประกอบทรงกระบอกที่เกิดขึ้น ซึ่งโดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5, 4 หรือ 8 นิ้วและยาว 40 นิ้ว จะถูกบรรจุลงในภาชนะรับความดันที่ได้มาตรฐาน น้ำป้อนเข้าสู่ปลายด้านหนึ่งของโมดูล ไหลไปตามช่องป้อนสเปเซอร์ และซึมผ่านเมมเบรนและเกลียวเข้าด้านในไปยังท่อรวบรวมส่วนกลาง โมดูลพันเกลียวให้ความสมดุลที่ดีที่สุดของความหนาแน่นในการบรรจุ (พื้นที่เมมเบรนต่อปริมาตรโมดูล) ต้นทุนต่อหน่วยพื้นที่ และการกำหนดมาตรฐาน แต่โมดูลเหล่านี้ไวต่อการเปรอะเปื้อนของอนุภาค และต้องมีการบำบัดล่วงหน้าที่ดีเพื่อให้บรรลุฟลักซ์การออกแบบและเป้าหมายอายุการใช้งาน
โมดูลไฟเบอร์กลวง
โมดูลนาโนฟิลเตรชันแบบเส้นใยกลวงประกอบด้วยเส้นใยเจาะละเอียดหลายพันเส้น (เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในปกติ 0.5–2 มม.) มัดรวมและปลูกในเปลือกทรงกระบอก การป้อนสามารถป้อนเข้าด้านใน (ด้านลูเมน) ของเส้นใยหรือด้านนอก (ด้านเปลือก) ขึ้นอยู่กับการใช้งานและความเสี่ยงในการเปรอะเปื้อน ฟีดจากด้านในออกให้การกระจายการไหลที่ดีขึ้นและการทำความสะอาดไฮดรอลิกได้ง่ายขึ้น ในขณะที่ฟีดจากด้านนอกให้ความทนทานต่อการเปรอะเปื้อนที่ดีกว่าสำหรับกระแสน้ำที่มีความขุ่นสูง โมดูล NF แบบเส้นใยกลวงมีความหนาแน่นในการอัดตัวที่สูงมาก และสามารถล้างกลับได้ ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในการดำเนินงานที่สำคัญสำหรับการควบคุมการเปรอะเปื้อน แต่จะอ่อนแอต่อการแตกหักของเส้นใยภายใต้แรงดันไฟกระชากหรือสภาวะการป้อนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมากกว่าโมดูลแบบแผลเกลียว
โมดูลแบบท่อและแบบเพลทและเฟรม
โมดูล NF แบบท่อ ซึ่งมีเมมเบรนถูกหล่อไว้ที่ด้านในของท่อรองรับที่มีรูพรุน ใช้สำหรับกระแสป้อนที่มีความหนืดสูง มีความขุ่นสูง หรือมีอนุภาคจำนวนมาก ซึ่งจะทำให้แผลเป็นเกลียวหรือโมดูลเส้นใยกลวงเหม็นอย่างรวดเร็ว เป็นเรื่องปกติในการแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม (ความเข้มข้นของน้ำผลไม้ ผลิตภัณฑ์จากนม) การบำบัดน้ำเสียจากเยื่อและกระดาษ และการแปรรูปทางเคมีทางอุตสาหกรรม การกำหนดค่าเพลทและเฟรมเป็นการออกแบบโมดูลที่ทนต่อการเปรอะเปื้อนมากที่สุด เนื่องจากแผ่นเมมเบรนแบบเรียบสามารถทำความสะอาดด้วยกลไกได้ แต่มีความหนาแน่นของการอัดตัวต่ำและต้นทุนสูง และใช้เฉพาะสำหรับการใช้งานเฉพาะกลุ่มเท่านั้นที่ความทนทานต่อการเปรอะเปื้อนเป็นตัวกำหนดคุณภาพระดับพรีเมียม สำหรับการใช้งาน NF ขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ โมดูลบาดแผลแบบเกลียวในภาชนะรับแรงดันมีความคุ้มค่าที่สุดและเป็นทางเลือกมาตรฐานของอุตสาหกรรม
การเปรอะเปื้อนในเมมเบรนกรองนาโน: สาเหตุ การป้องกัน และการทำความสะอาด
การปนเปื้อนของเมมเบรน — การสะสมของวัสดุบนหรือภายในเมมเบรนที่ลดฟลักซ์ของเพอร์มิเอต และอาจเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะการคัดแยก — คือความท้าทายในการปฏิบัติงานส่วนกลางในระบบนาโนฟิลเตรชันใดๆ การจัดการการเปรอะเปื้อนอย่างมีประสิทธิภาพมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาผลผลิตของระบบ การบรรลุอายุการใช้งานการออกแบบสำหรับส่วนประกอบเมมเบรน และการควบคุมต้นทุนการดำเนินงาน การทำความเข้าใจประเภทของการเปรอะเปื้อนและกลยุทธ์การป้องกันและแก้ไขที่เหมาะสมสำหรับแต่ละประเภทถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้ปฏิบัติงานระบบ NF
- การเปรอะเปื้อนคอลลอยด์และอนุภาค: อนุภาคแขวนลอย คอลลอยด์ และตะกอนละเอียดบนพื้นผิวเมมเบรนและในช่องป้อนตัวเว้นระยะ ช่วยเพิ่มความต้านทานไฮดรอลิกและลดฟลักซ์ การป้องกันอาศัยการปรับสภาพล่วงหน้าที่มีประสิทธิผล — การแข็งตัว/การจับตัวเป็นก้อน การกรองมัลติมีเดีย หรือการปรับสภาพ UF — เพื่อลดดัชนีความหนาแน่นของตะกอน (SDI) ของฟีด NF ให้ต่ำกว่า 5 (ถ้าจะให้ดีต่ำกว่า 3) การทำความสะอาดด้วยสารละลายกรด pH ต่ำตามด้วยสารละลายอัลคาไลน์ที่มีค่า pH สูง โดยทั่วไปจะช่วยคืนฟลักซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพหลังจากเกิดคราบคอลลอยด์
- ความเปรอะเปื้อนแบบอินทรีย์: อินทรียวัตถุธรรมชาติ สารฮิวมิก และผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ที่ละลายน้ำได้จะดูดซับกับพื้นผิวชั้นแอคทีฟโพลีเอไมด์ที่ไม่ชอบน้ำของเมมเบรน NF ทำให้เกิดชั้นที่เปรอะเปื้อนซึ่งลดการปฏิเสธทั้งฟลักซ์และการปฏิเสธ NOM การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของเมมเบรน TFC NF เพื่อเพิ่มความสามารถในการชอบน้ำ — ผ่านการกราฟต์ PEG (โพลีเอทิลีนไกลคอล) การเคลือบสวิตเตอร์ไอออนิก หรือการออกซิเดชันบนพื้นผิว — เป็นงานวิจัยเชิงรุกเพื่อลดการเปรอะเปื้อนของสารอินทรีย์ การทำความสะอาดอัลคาไลน์ด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ที่ pH 11–12 เป็นวิธีการทำความสะอาดมาตรฐานสำหรับการเปรอะเปื้อนแบบอินทรีย์ เสริมด้วยสารลดแรงตึงผิวหรือสารคีเลตสำหรับคราบฝังแน่น
- การปรับขนาด (การเปรอะเปื้อนอนินทรีย์): การตกตะกอนของเกลือแร่ที่ละลายได้น้อย เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต แคลเซียมซัลเฟต แบเรียมซัลเฟต ซิลิกา และอื่นๆ บนพื้นผิวเมมเบรนและในช่องด้านข้างที่มีความเข้มข้นเกิดขึ้นเมื่อความเข้มข้นเฉพาะที่ของไอออนที่ก่อรูปเป็นตะกรันเกินกว่าผลิตภัณฑ์ที่สามารถละลายได้ (Ksp) การปรับขนาดจะถูกควบคุมโดยการทำงานที่อัตราการคืนสภาพที่ต่ำกว่าเกณฑ์การปรับขนาด การเติมสารเคมีต้านตะกรันลงในฟีด การปรับ pH ของฟีด (ความเป็นกรดจะยับยั้งระดับคาร์บอเนต) และการทำความสะอาดเป็นประจำด้วยกรด (กรดไฮโดรคลอริกหรือกรดซิตริก) เพื่อละลายตะกรันแร่ที่สะสมอยู่
- คราบจุลินทรีย์: การก่อตัวของไบโอฟิล์ม — การตั้งอาณานิคมของพื้นผิวเมมเบรนและตัวเว้นระยะป้อนโดยแบคทีเรียและการหลั่งของสารโพลีเมอร์นอกเซลล์ (EPS) — ถือเป็นรูปแบบที่ยากที่สุดของการเปรอะเปื้อนของเมมเบรน NF เนื่องจากการเติมไบโอไซด์อย่างต่อเนื่องไม่สามารถทำได้ด้วยเมมเบรนโพลีเอไมด์มาตรฐาน (ซึ่งมีความไวต่อคลอรีน) และเนื่องจากฟิล์มชีวะโดยธรรมชาติแล้วจะกำจัดได้ยากเมื่อสร้างแล้ว กลยุทธ์การควบคุมการปนเปื้อนทางชีวภาพ ได้แก่ การฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวี การให้ไบโอไซด์แบบไม่ออกซิไดซ์ (ไอโซไทอาโซลิโนน, DBNPA) การทำความสะอาดแบบออฟไลน์เป็นประจำด้วยสารละลายทำความสะอาดแบบไบโอไซด์และอัลคาไลน์ และการจัดการคุณภาพทางชีวภาพของน้ำป้อนอย่างระมัดระวังผ่านการบำบัดต้นน้ำ
พารามิเตอร์หลักสำหรับการระบุและการเลือกเมมเบรนกรองนาโน
เมื่อเลือกเมมเบรนกรองนาโนสำหรับการใช้งานเฉพาะ จะต้องประเมินและจับคู่พารามิเตอร์ประสิทธิภาพและการทำงานต่อไปนี้กับข้อกำหนดของกระบวนการ การใช้ข้อกำหนดเฉพาะพาดหัวเดียว เช่น การปฏิเสธ NaCl โดยไม่ตรวจสอบชุดพารามิเตอร์ทั้งหมด เป็นสาเหตุที่พบบ่อยของการระบุข้อกำหนดที่ไม่ถูกต้อง
- การตัดน้ำหนักโมเลกุล (MWCO): ค่า MWCO ซึ่งโดยทั่วไปกำหนดเป็นน้ำหนักโมเลกุลที่สามารถปฏิเสธตัวถูกละลายอ้างอิงได้ 90% (เช่น โพลีเอทิลีนไกลคอลหรือเดกซ์แทรน) บ่งชี้ถึงขนาดรูพรุนที่มีประสิทธิผลของเมมเบรน และกำหนดขีดจำกัดน้ำหนักโมเลกุลล่างของสายพันธุ์ที่คงไว้ สำหรับการกำจัดมลพิษระดับจุลภาค ให้ตรวจสอบว่าสิ่งปนเปื้อนเป้าหมายมีน้ำหนักโมเลกุลอยู่เหนือ MWCO ของเมมเบรน สำหรับการประยุกต์ใช้การแยกส่วนแบบเลือกสรร ให้เลือก MWCO ที่อยู่ระหว่างน้ำหนักโมเลกุลของสปีชีส์ที่จะแยก
- การซึมผ่านของน้ำบริสุทธิ์ (PWP): แสดงเป็นลิตร/ตร.ม./ชม./บาร์ (LMH/บาร์) PWP ระบุว่าน้ำไหลผ่านเมมเบรนได้ง่ายเพียงใดภายใต้แรงดันหนึ่งหน่วย PWP ที่สูงขึ้นจะช่วยลดแรงดันในการทำงานที่จำเป็นเพื่อให้ได้ฟลักซ์ที่กำหนด ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานโดยตรง อย่างไรก็ตาม เมมเบรน PWP ที่สูงมากมักจะมีขนาดรูพรุนที่มีประสิทธิภาพมากกว่าและการปฏิเสธไอออนต่ำกว่า ดังนั้นจึงมีข้อต้องแลกระหว่างความสามารถในการซึมผ่านและความสามารถในการคัดเลือกซึ่งจะต้องสมดุลสำหรับแต่ละการใช้งาน
- การปฏิเสธไอออนไดเวเลนต์: สำหรับการใช้งานในการทำให้อ่อนลงและกำจัดซัลเฟต การปฏิเสธ Ca²⁺, Mg²⁺ และ SO₄²⁻ ภายใต้สภาวะการทดสอบที่เป็นตัวแทนของเคมีของน้ำป้อน (ความแรงของไอออนิก pH อุณหภูมิ) เป็นพารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่สำคัญที่สุด การปฏิเสธไอออนไดเวเลนต์ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากความแข็งแรงของไอออนิกของฟีด — ความแข็งแรงของไอออนิกที่สูงขึ้นจะบีบอัดชั้นไฟฟ้าสองชั้นที่พื้นผิวเมมเบรน และลดประสิทธิภาพการแยก Donnan ซึ่งลดการปฏิเสธเมื่อเทียบกับค่าที่วัดได้ในสารละลายทดสอบเจือจาง
- ช่วงแรงดันใช้งานและแรงดันใช้งานสูงสุด: ตรวจสอบว่าเมมเบรนสามารถทำงานที่แรงดันเมมเบรนที่ต้องการเพื่อให้ได้ฟลักซ์เป้าหมายและการกู้คืนน้ำป้อนเฉพาะของคุณ และไม่เกินแรงดันใช้งานสูงสุดภายใต้สภาวะการทำงานปกติหรือที่ไม่ปกติใดๆ แรงดันใช้งานที่มากเกินไปจะบีบอัดโครงสร้างรองรับเมมเบรน และอาจทำให้ชั้นที่ใช้งานอยู่เสียหายอย่างถาวร
- ค่า pH และความทนทานต่อสารเคมี: ยืนยันว่าวัสดุเมมเบรนเข้ากันได้ทางเคมีกับช่วง pH ของน้ำป้อน ความเข้มข้นของสารเคมีในการทำความสะอาด และสารเคมีในกระบวนการใดๆ ที่มีอยู่ในฟีด โดยทั่วไป เมมเบรนโพลีเอไมด์ NF ได้รับการจัดอันดับสำหรับการทำงานต่อเนื่องที่ pH 3–10 และการทำความสะอาดระยะสั้นที่ pH 1–13 ความทนทานต่อคลอรีนสำหรับโพลีเอไมด์มาตรฐานนั้นต่ำมาก — โดยทั่วไปแล้วจะน้อยกว่า 0.1 ppm ในการทำงานต่อเนื่อง — และกำหนดให้น้ำป้อนถูกกำจัดคลอรีนก่อนระบบ NF
- ช่วงอุณหภูมิ: ความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนจะเพิ่มขึ้นประมาณ 2-3% ต่อองศาเซลเซียสของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นอุณหภูมิในการทำงานของน้ำป้อนจึงส่งผลกระทบอย่างมากต่อฟลักซ์และแรงดันในการทำงานที่ต้องการ ตรวจสอบว่าเมมเบรนได้รับการจัดอันดับสำหรับช่วงอุณหภูมิการป้อนจริง รวมถึงการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล เมมเบรน NF โพลีเมอร์ส่วนใหญ่มีอุณหภูมิการทำงานต่อเนื่องสูงสุดที่ 40–45°C; การดำเนินการที่เกินขีดจำกัดนี้จะช่วยเร่งการบดอัดและการย่อยสลายของชั้นที่ใช้งานอยู่
ความก้าวหน้าและแนวโน้มใหม่ในเทคโนโลยีเมมเบรนกรองนาโน
เทคโนโลยีเมมเบรนกรองนาโนเป็นส่วนสำคัญของการวิจัยด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมกระบวนการ โดยได้รับแรงผลักดันจากความจำเป็นสองประการในการปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกสารและลดการใช้พลังงานในการบำบัดน้ำและการแปรรูปทางอุตสาหกรรม การพัฒนาที่สำคัญหลายประการกำลังกำหนดรูปแบบผลิตภัณฑ์และระบบเมมเบรน NF รุ่นต่อไป
เมมเบรนนาโนคอมโพสิตและเมทริกซ์ผสม
การผสมผสานอนุภาคนาโนที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเข้ากับชั้นโพลิเอไมด์แอคทีฟหรือโครงสร้างรองรับโพลีเมอร์จะสร้างเมมเบรน NF นาโนคอมโพสิตที่มีคุณสมบัติเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเมมเบรน TFC ทั่วไป กรอบ Zeolitic imidazolate (ZIFs), กรอบโลหะอินทรีย์ (MOFs), แผ่นกราฟีนออกไซด์ (GO), ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) และอนุภาคนาโน TiO₂ ล้วนถูกรวมเข้ากับชั้นแอคทีฟเมมเบรน NF พร้อมรายงานการปรับปรุงความสามารถในการซึมผ่าน (บางครั้งอย่างมาก) การเลือกสรร ประสิทธิภาพการกันเพรียง ความสามารถในการทำความสะอาดตัวเองด้วยแสง และกิจกรรมต้านเชื้อแบคทีเรีย แม้ว่าความก้าวหน้าหลายประการเหล่านี้ได้รับการแสดงให้เห็นในระดับห้องปฏิบัติการแล้ว แต่การขยายขนาดการผลิตเมมเบรนนาโนคอมโพสิตให้เป็นปริมาณเชิงพาณิชย์ ขณะเดียวกันก็รักษาการปรับปรุงประสิทธิภาพที่พบในห้องปฏิบัติการยังคงเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมที่สำคัญ ซึ่งกลุ่มวิจัยและบริษัทสตาร์ทอัพหลายแห่งกำลังทำงานอย่างแข็งขันเพื่อเอาชนะ
เมมเบรนที่ใช้ Aquaporin และเมมเบรนชีวภาพ
โปรตีนช่องทางน้ำทางชีวภาพที่เรียกว่าอะควาพอรินช่วยให้สามารถขนส่งน้ำโดยแทบไม่เสียดสีผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ด้วยความสามารถในการเลือกสรรที่สูงมาก การรวมโปรตีนของอะควาพอรินเข้ากับชั้นไลปิดสังเคราะห์หรือเมมเบรนบล็อกโคโพลีเมอร์จะสร้างเมมเบรน NF แบบเลียนแบบชีวภาพที่มีการซึมผ่านของน้ำสูงเป็นพิเศษ — มีขนาดสูงกว่าเมมเบรนโพลีเมอร์ทั่วไปหลายชั้น — ในขณะที่ยังคงการปฏิเสธไอออนที่ดีเยี่ยม เมมเบรน NF ที่ใช้ Aquaporin ได้รับการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์โดยบริษัทหลายแห่ง และมีจำหน่ายสำหรับการทำน้ำให้บริสุทธิ์และการแปรรูปยาโดยเฉพาะ แม้ว่าในปัจจุบันจะมีต้นทุนระดับพรีเมียมที่สูงและมีข้อจำกัดในช่วงแรงดันในการทำงานและความทนทานต่อสารเคมีที่จำกัดการใช้งานที่การซึมผ่านที่ยอดเยี่ยมทำให้ต้นทุนเพิ่มเติมสมเหตุสมผล
การกู้คืนทรัพยากรแบบวงปิดด้วยระบบ NF
นอกเหนือจากการกำจัดสิ่งปนเปื้อนแบบง่ายๆ ยังมีการมุ่งเน้นที่เพิ่มมากขึ้นในการใช้เมมเบรนนาโนฟิลเตรชันเป็นเครื่องมือสำหรับการนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่ โดยดักจับไอออนอันมีค่า สารประกอบอินทรีย์ หรือน้ำจากลำธารของกระบวนการที่อาจถูกปล่อยทิ้งเป็นของเสีย การนำลิเธียมและแร่ธาตุที่สำคัญอื่นๆ กลับมาจากน้ำเกลือความร้อนใต้พิภพและน้ำทิ้งจากเหมือง การนำฟอสเฟตกลับมาใช้ใหม่จากน้ำเสียเพื่อใช้เป็นปุ๋ยทางการเกษตร และการนำกรดอะมิโนและสารเคมีชนิดพิเศษกลับมาใช้ใหม่จากน้ำซุปจากการหมัก ล้วนเป็นการใช้งานที่เกิดขึ้นใหม่ โดยความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกสรรของเมมเบรน NF ช่วยให้สามารถดึงทรัพยากรออกมาได้ในเชิงเศรษฐกิจ แนวทาง "เศรษฐกิจหมุนเวียนที่ใช้เมมเบรน" นี้ปรับโครงสร้างนาโนฟิลเตรชันจากต้นทุนการบำบัดเป็นขั้นตอนกระบวนการสร้างมูลค่า ปรับปรุงกรณีทางเศรษฐกิจสำหรับการลงทุนระบบ NF และสอดคล้องกับแนวโน้มด้านกฎระเบียบและความยั่งยืนไปสู่การปล่อยของเหลวเป็นศูนย์และการกู้คืนทรัพยากรในการจัดการน้ำอุตสาหกรรม
