تکنولوژی اسمز معکوس

تکنولوژی اسمز معکوس به این صورت است که ، آب ورودی ( تصفیه نشده ) توسط پمپ با فشار به داخل محفظه ای که دارای غشای نیمه تراوا می باشد، رانده می شود و چون ناخالصی ها تقریبا قادر به عبور از غشا نیستند، از این رو در یک طرف غشا آب تقریبا خالص ( آب شیرین ) و در طرف دیگر آن آب تغلیظ شده از ناخالصی ها ( آب شور ) وجود خواهد داشت.

هر دستگاه اسمز معکوس به صورت ساده شامل قسمت های زیر است:

1. پمپ : که بتواند فشار لازم آب ورودی به سیستم را تامین کند. ( برای آب های شور 12-25 اتمسفر و برای آب دریا 54-80 اتمسفر )
2. غشای نیمه تراوا : که مولکول های آب و گازها می توانند از آن عبور کنند.
3. شیر کنترل : در مسیر محلول تغلیظ شده ( آب شور ) برای کنترل درجه تغلیظ

البته قبل از ورود آب به داخل محفظه غشا، آب در معرض فرآیندهای مختلفی قرار می گیرد تا تصفیه مقدماتی شود مانند فیلتراسیون و …

به دو نکته در مورد پمپ در تکنولوژی اسمز معکوس توجه کنید:

• از پمپ سانتریفوژی استفاده کنید تا نوسانات سرعت آب خروجی باعث صدمه دیدن غشا نگردد.
• در ورودی پمپ، آب باید دارای فشار کافی باشد تا مشکل کاویتاسیون نداشته باشید.

به طور کلی برای کارکرد مناسب پمپ های با فشار بالا، وجود جریان مایع کافی با یک حداقل فشار در ورودی آنها ضرورت دارد. کارکرد خالی پمپ حتی برای چند لحظه باعث صدمه دیدن پروانه پمپ و خوردگی می شود.

اسمز معکوس بطور پیوسته کار می کند و می تواند املاح آب خام را تا 99% کاهش دهد. با اسمز معکوس، باکتری ها، ویروس ها و دیگر میکروارگانیسم ها یا ذرات بزرگتر از میکرون تقریبا 100% حذف می شوند اما بعلت عدم آب بندی کامل سیستم اسمزمعکوس مقدار کمی از این ناخالصی ها ممکن است از غشا عبور کرده و در آب تصفیه شده دیده شوند.

گازها می توانند 100% از غشا عبور کنند.

این فرآیند برای تهیه آب آشامیدنی از آب هایی که حاوی املاح معدنی زیاد و ناخالصی های آلی می باشد، بسیار مناسب است و حتی قادر از آب دریا با 30000PPM ناخالصی و نیز آب های شور، آب آشامیدنی تهیه کند. برای تصفیه آب های معمولی با TDS حدود 5000ppm یا بیشتر، اسمز معکوس یه روش کاملا اطمینان بخش است.

از اسمز معکوس می توان در داروسازی و پزشکی برای تهیه آب خالص و عاری از میکروارگانیسم ها به جای روش تقطیر استفاده کرد. امروزه روش اسمزمعکوس، اقتصادی ترین فرآیند برای تهیه آب آشامیدنی از آب های شور می باشد.

انواع ممبران آب شیرین کن

دو نوع از معمول ترین انواع ممبران آب شیرین کن

• استات سلولز CA
• پلی آمید PA

اولین ممبران آب شیرین کن RO که آرایشی به صورت مارپیچی دارند. از مواد استات سلولزی ساخته شده اند. اغلی غشاهای CA امروزی از ترکیبات تری استات سلولز / دی استات سلولز با سطح غشای فعال و با ضخامت 0/1 تا 2 میکرون ساخته شده اند. که روی لایه محافظ متخلخلی با ضخامت 100 تا 200 میکرون قرار دارند.

این غشاها به صورت برگشت ناپذیر یا نامتقارن می باشند و تنها زمانی موثر هستند که روی سطح فعال آن ها محلول غلیظی به کار رود.

مزایای ممبران آب شیرین کن CA

مقاومت در مقابل عوامل اکسید کننده مانند کلر آزاد و کلروآمین ها در آب تغذیه کننده تا غلظت 1 میلی گرم در لیتر است. این خصوصیت در جایی که احتمال گرفتگی بیولوژیکی زیاد است، اهمیت می یابد.

با توجه به آنکه غشاهای CA در معرض تجزیه شیمیایی و یا پدیده هیدرولیز قرار دارند، اگر چنانچه pH آب تغذیه کننده در خارج از محدوده 3/5 تا 7/5 باشد، اغلب سیستم ها به تزریق اسید نیاز دارند. تثبیت pH آب تغذیه کننده، در حد 6/5 می تواند طول عمر غشا تا 3 سال بیشتر را نتیجه دهد.

استفاده طولانی مدت از فشار بالاتر از 35 بار می تواند باعث فشردگی غیر قابل برگشت لایه متخلخل CA شود.

غشا پلی آمیدی PA

غشاهای پلی آمیدی PA برای اولین بار به شکل رشته های توخالی معرفی شدند اما در حال حاضر اغلب به صورت المان های مارپیچی استفاده می شوند. غشاهای پلی آمیدی امروزی از یک لایه نازک مواد پلی آمید آروماتیک با ضخامت 0/04 تا 0/1 میکرون تشکیل شده اند که بوسیله لایه ای با تخلخل بیشتر و با ضخامت 75 میکرون از جنس پلی سولفون به صورت کمپوزیت لایه نارک حمایت می شوند.

غشاهای pA به منظور مقاومت در برابر فشردگی اتصالات عرضی داشته و سرعت جریان در این غشاها بسیار بالاتر از غشاهای CA است.

ویژگی ممبران آب شیرین کن

ممبران آب شیرین کن بعنوان قلب سیستم RO و دیواره ای است که جداسازی جامدات محلول بوسیله آن صورت می گیرد. ویژگی ممبران آب شیرین کن RO از صفحه های نیمه تراوا و یا نفوذ انتخابی از مولکولهای آلی با زنجیره های طولانی یا پلیمرها ساخته شده که به آب اجازه عبور می دهند. این خصوصیت آبدوستی به مولکولهای آب اجازه می دهد که در ساختار غشا براحتی پراکنده شده و یا براحتی به داخل یا خارج از آن نفوذ کنند، در صورتی که عبور جامدات محلول را محدود می نمایند.

میزان کارایی ممبران آب شیرین کن

به طور کلی سه خصوصیت برای تعیین میزان کارایی غشا استفاده می شود:

• سرعت جریان
• عدم پذیرش نمک ها
• بازیافت

سرعت پراکنده شدن مولکول های آب در غشا، سرعت نفوذ غشایی نامیده می شود و به خصوصیات غشا ( ضخامت و تخلخل ) و شرایط کارکرد سیستم ( فشار تغذیه، دما و غلظت نمک ) بستگی دارد.

این سرعت به صورت میزان جریان در واحد سطح بیان می شود. بهمین نحو، سرعتی که در آن نمک ها و یا سایر مواد محلول در غشا پراکنده می شوند، سرعت نمک نامیده می شود. سرعت نمک به تفاوت غلظت بین محلول های دو طرف غشا بستگی دارد. پس زنی نمک، که ضریب پس زنی نیز نامیده می شود، بر میزان تاثیر غشا بر حذف نمک ها از محلول اشاره دارد.

میزان نمک برگشتی برای هر یون، کمی متفاوت است و کل میزان برگشتی با تقسیم اختلاف بین میزان نمک در آب تغذیه کننده و آب شیرین تولیدی بر غلظت آب تغذیه کننده بدست می آید. نسبت آب بدست آمده به صورت آب شیرین تولیدی به آب ورودی، نسبت بازیافت یا تبدیل نامیده می شود. با افزایش بازیافت، میزان غلظت نمک در جریان برگشتی و در نتیجه، فشار اسمزی نیز افزایش می یابد.

مزه آب شیرین سازی شده

صرفنظر از روش های مختلف تصفیه که به منظور تولید آب استفاده می شوند، در اغلب موارد آب شرب شهری مزه یکسان دارد. علت امر آن است که تقریبا در تمام دنیا، تصفیه آب شرب با توجه به یک سری استاندارهای مورد نیاز یکسان انجام می گردد. آب آشامیدنی باید برای مصرف بشر بی خطر باشد و تمام استاندارهای محلی، ایالتی و کشوری را تامین نماید.

انواع مزه آب

• شرط مورد نیاز معمول آن است که میزان جامدات محلول TDS آب کمتر از 500 میلی گرم در لیتر باشد. TDS فاکتور مهمی در تعیین مزه آب است. اغلب مردم به مزه نامطبوع آب در مقادیر TDS بین 500 تا 1000 میلی گرم در لیتر معترض می شوند.
• کلر بالا باعث ایجاد مزه شور در آب می گردد. حداکثر میزان کلر آب معمولا 250 میلی گرم در لیتر است.

آب شیرین کن ها میزان TDS موجود در آب را کاهش می دهند. در بیشتر موارد، بخصوص زمانی که از فرآیند تبخیری استفاده می شود، میزان آن کمتر از 25 میلی گرم در لیتر خواهد شد. در این مقادیر کم آب بی مزه بوده و مناسب شرب نیست.

اغلب واحدهای آب شیرین کن مقادیر کمی از مواد معدنی سخت، مانند کلسیم را به آب بر می گردانند تا مزه آب بهتر شود. این فرآیند تحت عنوان احیای مواد معدنی آب، نامیده می شود و میزان خورندگی آب را نیز کاهش می دهد. بعد از احیای مواد معدنی، مزه آب شیرین سازی شده از آب آشامیدنی که بوسیله سایرفرآیندها تهیه شده، غیرقابل تشخیص است.

آرایش مدول آب شیرین کن

آرایش مدول آب شیرین کن با توجه به موارد کاربرد مختلف، آرایش های مختلفی را می پذیرند. ساده ترین شکل آن استفاده از مدول منفرد است.

با افزایش ظرفیت سیستم، واحدهای اضافی، می توانند به صورت موازی اضافه شوند. در این حالت میزان کارایی سیستم از نظر کیفیت آب تولیدی و نسبت بازیافت در اصل با سیستمی که واحد منفرد دارد، برابر است.

به منظور دستیابی به نسبت بازیافت بالاتر یا آب تولیدی با کیفیت بهتر، سیستم می تواند به گونه ای مرتب شود که پساب غلیظ شده یا تولیدی از یک مرحله، بعنوان آب تغذیه کننده برای مرحله بعدی باشد.

به منظور دستیابی به نسبت بازیافت بالاتر و آب تولیدی با کیفیت بهتر سیستم باید به گونه ای مرتب شود که با استفاده از مراحل تولید پساب غلیظ شده ( شوراب ) ضریب بازیافت را افزایش داد که در این حالت پساب غلیظ شده حاصل از مرحله اول، بعنوان آب تغذیه کننده مرحله دوم استفاده می شود.