Màng lọc nano là một loại màng bán thấm được sử dụng để tách các chất hòa tan khỏi dung dịch nước. Chúng hoạt động theo nguyên tắc loại trừ kích thước và lực đẩy điện tích. Màng này có kích thước lỗ trong khoảng 1-10 nanomet, cho phép nó lọc hiệu quả các phân tử và ion lớn hơn, chẳng hạn như các ion đa hóa trị, đồng thời cho phép các ion hóa trị một nhỏ hơn và phân tử nước đi qua. Quá trình này đặc biệt hữu ích để làm mềm nước, loại bỏ chất hữu cơ tự nhiên và giảm tổng chất rắn hòa tan trong nước.

Màng lọc nano được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau, bao gồm xử lý nước, chế biến thực phẩm và đồ uống, dược phẩm và công nghiệp hóa chất. Trong xử lý nước, chúng được sử dụng để loại bỏ độ cứng, chất hữu cơ tự nhiên và màu sắc khỏi nước. Trong chế biến thực phẩm và đồ uống, quá trình lọc nano có thể được sử dụng để cô đặc và khử axit trong nước ép trái cây, loại bỏ tạp chất khỏi rượu vang và tách đường sữa ra khỏi váng sữa trong ngành công nghiệp sữa. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng trong dược phẩm để tinh chế thuốc và trong công nghiệp hóa chất để tinh chế các dung dịch khác nhau.

Màng lọc nano có đặc tính hiệu suất độc đáo khi so sánh với các công nghệ màng khác như thẩm thấu ngược (RO) và siêu lọc (UF). Màng RO thường có kích thước lỗ nhỏ hơn (khoảng 0,1-1 nm) và có thể loại bỏ gần như tất cả các muối hòa tan và chất hữu cơ, trong khi màng lọc nano, có lỗ chân lông lớn hơn một chút (1-10 nm), dễ thấm hơn đối với các ion hóa trị một và chất hữu cơ trọng lượng phân tử thấp. Điều này giúp quá trình lọc nano hiệu quả hơn cho các ứng dụng yêu cầu loại bỏ ion có chọn lọc, chẳng hạn như làm mềm nước, trong khi lại ít tiêu tốn năng lượng hơn RO. Màng siêu lọc, với kích thước lỗ thậm chí còn lớn hơn (10-100 nm), chủ yếu được sử dụng để loại bỏ các hạt lớn hơn, chất keo và các chất có trọng lượng phân tử cao, cung cấp ít khả năng lọc các ion hòa tan hơn so với lọc nano.

Một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu quả và tuổi thọ của màng lọc nano. Chúng bao gồm chất lượng nước cấp, áp suất vận hành, độ pH, nhiệt độ và sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm. Mức độ ô nhiễm cao trong nước cấp có thể gây tắc nghẽn, làm giảm tính thấm và hiệu quả của màng. Duy trì áp suất và nhiệt độ vận hành tối ưu có thể cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của màng. Độ pH cũng đóng một vai trò quan trọng vì điều kiện pH khắc nghiệt có thể làm suy giảm vật liệu màng. Việc vệ sinh và bảo trì thường xuyên cũng như sử dụng các phương pháp tiền xử lý để giảm chất gây ô nhiễm là điều cần thiết để kéo dài tuổi thọ của màng lọc nano.

Màng lọc nano nói chung không phải là lựa chọn chính để khử muối trong nước biển do kích thước lỗ rỗng tương đối lớn hơn và nồng độ muối hòa tan trong nước biển cao. Để khử muối trong nước biển, màng thẩm thấu ngược (RO) được sử dụng phổ biến hơn vì chúng có thể loại bỏ gần như tất cả muối hòa tan và được thiết kế để xử lý độ mặn cao hơn. Tuy nhiên, lọc nano có thể hữu ích khi kết hợp với RO cho các quá trình tiền xử lý hoặc sau xử lý, chẳng hạn như loại bỏ các chất gây ô nhiễm cụ thể hoặc điều chỉnh độ pH và độ kiềm của nước trước hoặc sau khi xử lý RO.