Nanofiltrationsmembranen sind eine Art semipermeable Membran, die zur Trennung gelöster Substanzen aus Wasserlösungen verwendet wird. Sie arbeiten nach dem Prinzip des Größenausschlusses und der Ladungsabstoßung. Die Membran hat Porengrößen im Bereich von 1–10 Nanometern, was es ihr ermöglicht, größere Moleküle und Ionen, wie z. B. mehrwertige Ionen, effektiv herauszufiltern, während kleinere einwertige Ionen und Wassermoleküle durchgelassen werden. Dieses Verfahren ist besonders nützlich, um Wasser zu enthärten, natürliche organische Stoffe zu entfernen und die Gesamtmenge an gelösten Feststoffen im Wasser zu reduzieren.

Nanofiltrationsmembranen werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter in der Wasseraufbereitung, der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung, der Pharma- und Chemieindustrie. Bei der Wasseraufbereitung werden sie zur Entfernung von Härte, natürlicher organischer Substanz und Farbe aus dem Wasser eingesetzt. In der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung kann die Nanofiltration zur Konzentration und Entsäuerung von Fruchtsäften, zur Entfernung von Verunreinigungen aus Weinen und zur Trennung von Laktose aus Molke in der Milchindustrie eingesetzt werden. Darüber hinaus werden sie in der Pharmaindustrie zur Reinigung von Arzneimitteln und in der chemischen Industrie zur Reinigung verschiedener Lösungen eingesetzt.

Nanofiltrationsmembranen weisen im Vergleich zu anderen Membrantechnologien wie Umkehrosmose (RO) und Ultrafiltration (UF) ein einzigartiges Leistungsprofil auf. RO-Membranen haben typischerweise kleinere Porengrößen (ca. 0,1–1 nm) und können nahezu alle gelösten Salze und organischen Stoffe entfernen, während Nanofiltrationsmembranen mit etwas größeren Poren (1–10 nm) für einwertige Ionen und organische Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht durchlässiger sind. Dies macht die Nanofiltration effizienter für Anwendungen, die eine selektive Ionenentfernung erfordern, wie z. B. die Wasserenthärtung, und ist gleichzeitig weniger energieintensiv als RO. Ultrafiltrationsmembranen mit noch größeren Porengrößen (10–100 nm) werden hauptsächlich zur Entfernung größerer Partikel, Kolloide und Substanzen mit hohem Molekulargewicht verwendet und bieten im Vergleich zur Nanofiltration eine geringere Filtration gelöster Ionen.

Mehrere Faktoren können die Effizienz und Lebensdauer von Nanofiltrationsmembranen beeinflussen. Dazu gehören die Qualität des Speisewassers, der Betriebsdruck, der pH-Wert, die Temperatur und das Vorhandensein von Schmutzstoffen. Hohe Mengen an Verunreinigungen im Speisewasser können zu Verschmutzungen führen, die die Durchlässigkeit und Effizienz der Membran verringern. Die Aufrechterhaltung eines optimalen Betriebsdrucks und einer optimalen Betriebstemperatur kann die Leistung und Langlebigkeit der Membran verbessern. Auch der pH-Wert spielt eine entscheidende Rolle, da extreme pH-Bedingungen das Membranmaterial schädigen können. Regelmäßige Reinigung und Wartung sowie der Einsatz von Vorbehandlungsmethoden zur Reduzierung eindringender Verunreinigungen sind für die Verlängerung der Lebensdauer von Nanofiltrationsmembranen unerlässlich.

Nanofiltrationsmembranen sind aufgrund ihrer relativ größeren Porengröße und der hohen Konzentration an gelösten Salzen im Meerwasser im Allgemeinen nicht die erste Wahl für die Entsalzung von Meerwasser. Für die Meerwasserentsalzung werden häufiger Umkehrosmosemembranen (RO) verwendet, da sie nahezu alle gelösten Salze entfernen können und für höhere Salzgehalte ausgelegt sind. Allerdings kann die Nanofiltration in Verbindung mit RO für Vor- oder Nachbehandlungsprozesse nützlich sein, beispielsweise zur Entfernung spezifischer Verunreinigungen oder zur Anpassung des pH-Werts und der Alkalität des Wassers vor oder nach der RO-Behandlung.