เมมเบรนกรองนาโนเป็นเมมเบรนกึ่งซึมผ่านชนิดหนึ่งที่ใช้สำหรับแยกสารที่ละลายออกจากสารละลายน้ำ พวกเขาทำงานบนหลักการของการยกเว้นขนาดและการขับไล่ประจุ เมมเบรนมีขนาดรูพรุนในช่วง 1-10 นาโนเมตร ซึ่งช่วยให้กรองโมเลกุลและไอออนขนาดใหญ่ เช่น ไอออนหลายวาเลนต์ออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันก็ปล่อยให้โมโนวาเลนต์ไอออนและโมเลกุลน้ำขนาดเล็กกว่าไหลผ่านได้ กระบวนการนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการทำให้น้ำอ่อนตัว กำจัดอินทรียวัตถุตามธรรมชาติ และลดปริมาณของแข็งที่ละลายในน้ำทั้งหมด

เมมเบรนกรองนาโนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานต่างๆ รวมถึงการบำบัดน้ำ การแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม ยา และอุตสาหกรรมเคมี ในการบำบัดน้ำ ใช้สำหรับกำจัดความกระด้าง สารอินทรีย์ธรรมชาติ และสีออกจากน้ำ ในการแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม การกรองนาโนสามารถใช้เพื่อทำให้น้ำผลไม้เข้มข้นและลดความเป็นกรด ขจัดสิ่งเจือปนจากไวน์ และแยกแลคโตสออกจากเวย์ในอุตสาหกรรมนม นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมยาเพื่อทำให้ยาบริสุทธิ์ และในอุตสาหกรรมเคมีเพื่อทำให้สารละลายต่างๆ บริสุทธิ์

เมมเบรนกรองนาโนมีโปรไฟล์ประสิทธิภาพที่เป็นเอกลักษณ์เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีเมมเบรนอื่นๆ เช่น รีเวิร์สออสโมซิส (RO) และอัลตราฟิลเตรชัน (UF) โดยทั่วไปเมมเบรน RO จะมีรูพรุนเล็กกว่า (ประมาณ 0.1-1 นาโนเมตร) และสามารถกำจัดเกลือและสารอินทรีย์ที่ละลายได้เกือบทั้งหมด ในขณะที่เมมเบรนนาโนฟิลเตรชันที่มีรูพรุนขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อย (1-10 นาโนเมตร) สามารถซึมผ่านไอออนโมโนวาเลนต์และสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำได้ดีกว่า สิ่งนี้ทำให้การกรองนาโนมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการใช้งานที่ต้องการการกำจัดไอออนแบบเลือกสรร เช่น การทำน้ำอ่อนตัว ในขณะที่ใช้พลังงานน้อยกว่า RO เยื่อกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันที่มีรูพรุนขนาดใหญ่กว่า (10-100 นาโนเมตร) ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อขจัดอนุภาคขนาดใหญ่ คอลลอยด์ และสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง โดยให้การกรองไอออนที่ละลายน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับนาโนฟิลเตรชัน

ปัจจัยหลายประการอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเมมเบรนกรองนาโน ซึ่งรวมถึงคุณภาพน้ำป้อน แรงดันใช้งาน ระดับ pH อุณหภูมิ และการมีอยู่ของสารที่เปรอะเปื้อน สารปนเปื้อนในปริมาณมากในน้ำป้อนอาจทำให้เกิดการเปรอะเปื้อน ซึ่งจะลดความสามารถในการซึมผ่านและประสิทธิภาพของเมมเบรน การรักษาแรงดันและอุณหภูมิในการทำงานที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของเมมเบรนและอายุการใช้งานที่ยืนยาวได้ ระดับ pH ยังมีบทบาทสำคัญเช่นกัน เนื่องจากสภาวะ pH ที่รุนแรงอาจทำให้วัสดุเมมเบรนเสื่อมสภาพได้ การทำความสะอาดและบำรุงรักษาเป็นประจำ รวมถึงการใช้วิธีการปรับสภาพล่วงหน้าเพื่อลดสิ่งปนเปื้อนที่เข้ามา ถือเป็นสิ่งสำคัญในการยืดอายุการใช้งานของเมมเบรนกรองนาโน

โดยทั่วไป เมมเบรนกรองนาโนไม่ใช่ตัวเลือกหลักสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล เนื่องจากมีรูพรุนที่ใหญ่กว่าและมีเกลือที่ละลายในน้ำทะเลมีความเข้มข้นสูง สำหรับการกรองน้ำทะเล เมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส (RO) มักใช้กันมากกว่า เนื่องจากสามารถกำจัดเกลือที่ละลายได้เกือบทั้งหมด และได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับระดับความเค็มที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตาม นาโนฟิลเทรชันสามารถมีประโยชน์ร่วมกับ RO สำหรับกระบวนการเตรียมการบำบัดหรือหลังการบำบัด เช่น การกำจัดสิ่งปนเปื้อนจำเพาะหรือการปรับ pH และความเป็นด่างของน้ำก่อนหรือหลังการบำบัด RO