U tehnologiji odvajanja nanofiltracijske membrane, Donnanov efekt jedan je od najvažnijih elektrostatskih mehanizama koji objašnjava kako nanofiltracijske (NF) membrane postižu selektivno odbacivanje iona. Nanofiltracijske membrane obično nose površinski naboj, a te pozitivno ili negativno nabijene funkcionalne skupine stvaraju asimetričnu raspodjelu iona s obje strane membrane. To izravno utječe na odbacivanje soli, selektivnost dvovalentnih iona i učinak uklanjanja slabo biorazgradivih organskih tvari.
Donnanov efekt potječe od elektrostatskog odbijanja. Kada napojna voda sadrži dvovalentne ione kao što su Ca²⁺, Mg²⁺ i SO₄²⁻, njihov transport je ograničen veličinom pora nanofiltracijske membrane i površinskim nabojem membrane. Među ta dva čimbenika, površinski naboj ima dominantniju ulogu. Negativno nabijena NF membrana povećava odbojnost dvovalentnih aniona, pojačavajući odbacivanje sulfata, karbonata i drugih viševalentnih iona. Ovo je ključna prednost nanofiltracijskih membranskih sustava u poliranju komunalne vode, ponovnoj uporabi industrijske otpadne vode i selektivnom odvajanju iona. Nasuprot tome, jednovalentni ioni kao što su Na⁺ i Cl⁻ imaju slabije elektrostatsko odbijanje i stoga lakše prolaze kroz NF membrane.
Važno je da Donnanov efekt ne utječe samo na transport iona, već također mijenja elektrokemijsku ravnotežu između strane punjenja i permeata. Pod visokim -TDS uvjetima, potreba za električnom neutralnošću može natjerati određene ione na "protiv-migraciju" kroz membranu kako bi uravnotežili razlike u naboju. Ovaj jedinstveni fenomen pruža vrijedan uvid u procjenu veličine pora nanofiltracijske membrane, površinskog potencijala membrane, interakcija električnog -polja i ponašanja polarizacije koncentracije NF membrane.
U industrijskim primjenama, Donnanov efekt je vrlo važan za desalinizaciju slane vode, odvajanje metalnih iona, obradu tekstilnih otpadnih voda i koncentraciju farmaceutskih međuproizvoda. Na primjer, u pročišćavanju otpadnih voda od teških{1}}metala, negativno nabijena nanofiltracijska membrana može značajno poboljšati odbacivanje Cu²⁺ i Ni²⁺ iona putem elektrostatskog odbijanja. To omogućuje sustavu postizanje visoke učinkovitosti desalinizacije i selektivnosti pri relativno niskom radnom tlaku, smanjujući potrošnju energije i produžujući vijek trajanja membranskog modula.
Međutim, iako Donnanov efekt poboljšava učinkovitost odvajanja, on također može pojačati lokaliziranu koncentracijsku polarizaciju, povećavajući izazove u kontroli onečišćenja membrane. Kako bi se to riješilo, projekti membranskog inženjeringa često integriraju predtretman napojne vode, strategije doziranja protiv naslaga i kontinuirano praćenje transmembranskog tlaka kako bi se ublažile nuspojave i održao stabilan rad.
Općenito, Donnanov efekt temeljni je mehanizam u znanosti o nanofiltracijskim membranama. Razumijevanje njegovog utjecaja pomaže inženjerima odabrati ispravan model NF membrane, optimizirati dizajn membranskog sustava reverzne osmoze, poboljšati izvedbu modula membrane za obradu industrijske vode i postići bolju troškovno{1}}učinkovitost i radnu stabilnost-posebno kada se radi o složenim vodenim matricama.
