Nanofiltrazione (NF)

Principio fisico

La nanofiltrazione è un processo a membrana con cutoff intermedio tra ultrafiltrazione e osmosi inversa. Il meccanismo di separazione è duplice: setacciatura sterica per le molecole non cariche (cutoff molecolare 200–1.000 Dalton) e repulsione elettrostatica di Donnan per gli ioni, dovuta alla carica superficiale negativa della membrana. Per questo motivo le membrane NF trattengono molto bene gli ioni bivalenti (ad alta carica) e meno bene quelli monovalenti.

Specifiche tecniche

Cutoff: 200–1.000 Dalton, indicativamente 0,001 µm. Pressione operativa molto inferiore alla RO grazie alla minore pressione osmotica del sistema (i monovalenti passano).

• Pressione di esercizio: 3–10 bar in addolcimento, 8–20 bar nella rimozione di contaminanti organici.
• Recupero: 70–90 %, anche oltre con due stadi.
• Reiezione durezza: 85–95 %.
• Reiezione NaCl: 30–60 % (utile in addolcimento ma non in dissalamento).
• Flusso permeato: 20–35 L/m²h.

Configurazione

Identica all’osmosi inversa: moduli a spirale avvolta in pressure vessels con uno o più elementi in serie. La compatibilità meccanica è totale, e in molti impianti industriali RO e NF si scambiano sullo stesso skid.

Pre-trattamento

Pre-trattamento simile alla RO ma meno severo perché la maggior parte degli scaling minerali (in particolare quelli legati ai bivalenti) è gestita dalla membrana stessa. Resta obbligatoria la declorazione, la rimozione dei solidi sospesi (5 µm) e il controllo del SDI (< 5).

Vita utile e fouling

Le membrane NF soffrono soprattutto di fouling organico da sostanze umiche e da biofilm. La vita utile è di 4–7 anni in applicazioni di addolcimento, 3–5 anni nella rimozione di contaminanti organici complessi. Il monitoraggio del flusso normalizzato e della perdita di carico differenziale è la pratica standard, conformemente alle indicazioni dell’ASTM D4516.

Pulizia CIP

CIP analoga alla RO ma con tempi di lavaggio leggermente più brevi e con meno frequenza (2–3 volte l’anno tipiche). Si parte sempre dal lavaggio alcalino a pH 11–12, segue il lavaggio acido a pH 2–3 con acido citrico. Risciacquo finale con permeato fino a conducibilità stabile.

Costi

A parità di portata un impianto NF costa in genere meno di un’osmosi inversa equivalente, perché lavora a pressioni più basse e recupera più acqua. Le voci di esercizio sono l’energia della pompa, i lavaggi chimici e la sostituzione periodica delle membrane. Il confronto economico con un addolcitore a resine va fatto caso per caso: la NF non consuma sale ma scarica una parte dell’acqua come concentrato.

Quando usarla

La nanofiltrazione è la scelta giusta quando l’obiettivo è abbattere la durezza, rimuovere sostanze umiche (acque colorate da bacini superficiali) o ridurre pesticidi e microinquinanti organici, mantenendo una mineralizzazione residua gradevole al palato. Non è adatta per il dissalamento né per un abbattimento spinto dei nitrati, che in parte passano. Sui PFAS la reiezione è buona per molti composti, ma variabile per quelli a catena più corta: l’efficacia va verificata con un’analisi sull’acqua trattata.

Nanofiltrazione o osmosi inversa: come decidere dall’analisi

La scelta dipende da cosa c’è da togliere. Se il problema è la durezza elevata o una colorazione da sostanza organica, e sodio, cloruri e nitrati sono nella norma, la NF è sufficiente e lascia un’acqua meno «vuota». Se invece l’analisi mostra nitrati vicini al limite di 50 mg/L, arsenico oltre 10 µg/L o salinità alta (conducibilità elevata, cloruri, sodio), serve una membrana più selettiva come l’osmosi inversa.

Nel referto guarda quindi insieme durezza, conducibilità, nitrati, cloruri, sodio e, se pertinenti, arsenico e PFAS. Dopo l’installazione ripeti le stesse misure sull’acqua trattata: la durezza in uscita dice subito se la membrana sta lavorando come previsto.