اهمیت و مزایای تصفیه آب به روش اسمز معکوس
تصفیه آب به روش اسمز معکوس
وجود آلایندههای جدید و ناشناخته در محیط آبی چالشهای بزرگی را برای تصفیهخانههای آب آشامیدنی ایجاد میکند. به دلیل غلظت کم و ویژگیهای ناشناخته، این آلایندههای جدید را نمیتوان به طور مؤثر با فرایندهای تصفیه آب معمولی حذف کرد و همین مسئله اهمیت فناوریهای جدید تصفیه آب را چه از نظر فنی، اقتصادی و چه از نظر سازگاری با محیط زیست به طور فزایندهای افزایش می دهد.
این مقاله به بررسی اسمز معکوس (RO) به عنوان یکی از روشهای تصفیه آب با کارایی بالا برای تولید آب آشامیدنی با کیفیت بالا میپردازد. اگرچه غشاهای RO میتوانند تقریباً همه انواع مواد آلاینده را از آب حذف کنند، اما پیش تصفیه و اصلاح ساختار آب خوراک قبل از ورود به سیستم اسمز معکوس برای جلوگیری از گرفتگی و رسوب ماژول های غشاء همواره پیشنهاد میشود.
سیستم اسمز معکوس از یک غشای تا حدی نفوذپذیر تحتفشار استفاده میکند و معمولاً برای تصفیه آب آشامیدنی پیشرفته استفاده میشود. RO یک فرایند جداسازی فیزیکی است که در آن جریان طبیعی آب از طریق یک غشاء به سمت محلول غلیظتر با استفاده از فشار هیدرواستاتیک مثبت به منظور غلبه بر فشار اسمزی هدایت میشود.
مواد پلیمری غشاهای RO یک ساختار لایهای و شبه تار را تشکیل میدهند و مولکولهای آب باید مسیر پرپیچوخمی را از طریق غشاء طی کنند تا به سمت نفوذی غشا برسند. با عبور جریان آب از این غشا متخلخل برهمکنشهای پیچیدهای بین املاح و غشا شکل میگیرد، از جمله برهمکنشهای فضایی، برهم کنشهای الکترواستاتیکی و برهم کنشهای آبگریز-آبدوست.
در مقایسه با غشاهای دیگر، از جمله نانوفیلتراسیون (NF)، اولترافیلتراسیون (UF) و میکروفیلتراسیون (MF)، غشاهای RO (با اندازه منافذ بین 0.1 تا 1.0 نانومتر) میتوانند کوچکترین آلایندهها و یونهای تک ظرفیتی را حذف کنند.
غشاهای RO معمولاً به صورت جریان متقاطع کار میکنند و معمولاً به شکل غشاهای مارپیچی در دسترس هستند که در آن صفحات غشایی به دور یک لوله داخلی پیچیده میشوند.
مطالعاتی که در زمینه تصفیه آب به روش اسمز معکوس انجام شده است نشان میدهد که RO میتواند مواد یونی را تا حد قابلتوجهی حذف کند. ذرات موجود در منبع آب خام نگرانی عمدهای برای یک مرکز تصفیه RO هستند. چراکه وجود ذرات در آب تغذیه میتواند غشاها را آلوده کرده و راندمان حذف غشاهای RO را کاهش دهد.
جهت خرید و فروش مواد شیمیایی اسمز معکوس و همچنین دریافت مشاوره با دکتر کمیکال در ارتباط باشید.
تفاوت اسمز طبیعی و اسمز معکوس
انتشار یا نفوذ فرایندی است که طی آن مولکولها از ناحیه با غلظت بیشتر به سمت ناحیه با غلظت پایینتر حرکت میکنند. این جریانی است که در اسمز طبیعی رخ میدهد.
در اسمز، مولکولهای آب و گرادیان غلظت روی غشای نیمه تراوا به نحوی است که اجازه ورود آب را داده و عبور یونها و سایر مولکولهای بزرگتر از جمله سدیم، کلر، باکتری، گلوکز و غیره را مسدود میکند.
اسمز معکوس فناوری است که برای حذف یونها، مواد شیمیایی معدنی و سایر ناخالصیها از آب آشامیدنی استفاده میشود. در این فرایند، فشار بیشتری وارد میشود و آب را وادار میکند که برخلاف اسمز طبیعی از طریق غشای نیمهتراوا عبور کند.
اسمز معکوس بر اساس همان اصل اسمز کار میکند، اما در جهت معکوس. در این فرایند جهت جریان آب با اعمال فشار بیشتر معکوس میشود. در این روش محلول نمک تحت فشار قرار گرفته و بر روی غشای نیمه تراوا فشار داده میشود. در اینجا فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی است. بنابراین؛ مولکولها از محلول بسیار غلیظ به محلول با غلظت کمتر حرکت میکنند و به همین دلیل به آن اسمز معکوس گفته میشود.
برای درک بهتر تفاوت اسمز طبیعی و اسمز معکوس، یک غشای نیمه تراوا را در نظر بگیرید که بین آب شیرین و محلول آبی غلیظ قرار گرفته است. در اسمز طبیعی، آب شیرین از غشای نیمه تراوا عبور کرده و محلول غلیظ را رقیق میکند. در اسمز معکوس، فشار به سمت محلول آبی غلیظ اعمال میشود و مولکولهای آب مجبور میشوند از غشاء به سمت آب شیرین عبور کنند.
در شکل زیر میتوانید این تفاوت را بهتر ببینید.
مزایای آب تصفیه شده با اسمز معکوس
اسمز معکوس نسبت به سایر فناوریهای تصفیه آب کارایی بیشتری دارد. RO یکی از معدود فرایندهایی است که میتواند فاضلاب و آب دریا را به آب آشامیدنی تبدیل کند. همچنین میتواند فلوراید را در مقیاس بزرگ فیلتر کند، بنابراین؛ میتوان از آن برای منابع آبی با غلظت بالای فلوراید نیز استفاده کرد.
ما انسانها، به دلیل کیفیت پایین آب آشامیدنی با مشکلات بهداشتی زیادی روبرو هستیم. سرب، سدیم، آهن، مس، نیترات، کلسیم، منیزیم، آرسنیک، حشرهکشها، آفتکشها و آلومینیوم آلایندههای آب هستند که میتوانند سلامت ما را تحتتأثیر قرار دهند. وقتی در معرض مقادیر زیادی از این آلایندهها قرار میگیریم، ممکن است مشکلات سلامتی مختلفی را برایمان به همراه داشته باشد و اسمز معکوس یک راهحل مناسب برای اطمینان از سلامت آب آشامیدنی است.
مزایای مختلفی را میتوان برای سیستم تصفیه آب اسمز معکوس برشمرد که لیست زیر به برخی از این مزایا اشاره میکند:
– ایمنی بالا
آب آشامیدنی تصفیه شده توسط سیستم اسمز معکوس حتی برای کسانی که سیستم ایمنی پایینی دارند بهترین گزینه است.
– طعم بهتر آب
اسمز معکوس تمام آلایندههایی که میتوانند باعث ایجاد طعم و بوی نامطبوع آب شوند را حذف میکند، بنابراین؛ آب تصفیه شده به روش اسمز معکوس طعم بهتری دارد.
– مفید برای معده
آب تصفیه شده به روش اسمز معکوس هیچگونه انگل بیماریزایی ندارد در نتیجه از درد معده و مشکلات گوارشی جلوگیری میکند.
– حذف سرب
نوشیدن آب آلوده به سرب ممکن است باعث مشکلات کبدی یا کلیوی شود که با وجود سیستم تصفیه آب اسمز معکوس این نگرانی وجود ندارد.
– صرفه اقتصادی
سیستم تصفیه آب اسمز معکوس به نسبت مزایایی که دارد قیمت مناسبی دارد و معمولاً هزینههای مصرفی آن بالا نیست.
– حذف سدیم
سیستم اسمز معکوس سدیم را نیز از آب حذف میکند و این موضوع به خصوص زمانی که آب حاوی مواد سختی گیر بر پایه سدیم باشد، برای افرادی که در معرض خطر ابتلا به فشار خون هستند اهمیت بیشتری پیدا میکند.
– بهبود سلامتی
به طور کلی میتوان گفت که مصرف آب تصفیه شده به روش اسمز معکوس میتواند سلامتی شما را بهبود بخشد. RO نمکهای محلول و مواد شیمیایی موجود در آب لولهکشی را که فیلترهای دیگر آب قادر به حذف آن نیستند، حذف میکند.
بیشتر بخوانید: روش های کاهش کدورت آب
فرایند اسمز معکوس در تصفیه آب
فرایند اسمز معکوس (RO) در تصفیه آب فرایندی است که از غشایی نفوذپذیر برای حذف بعضی از مواد مانند یونها، مولکولهای ناخواسته و ذرات بزرگتر از آب آشامیدنی، استفاده میکند.
در فرایند اسمز معمولی، حلال به طور طبیعی از ناحیهای با غلظت کم (پتانسیل آب بالا) از طریق یک غشاء به ناحیهای با غلظت بیشتر (پتانسیل آب کم) حرکت میکند. نیروی محرکه حرکت حلال، کاهش انرژی آزاد سیستم است، زمانی که اختلاف غلظت حلال در دو طرف غشاء کاهش مییابد و به دلیل حرکت حلال به محلول غلیظتر، فشار اسمزی ایجاد میکند. بنابراین؛ اعمال فشار خارجی برای معکوس کردن جریان طبیعی حلال خالص، اسمز معکوس است.
در سیستم اسمز معکوس، برای غلبه بر فشار اسمزی از فشار اعمال شده استفاده میشود، این ویژگیست که باعث ایجاد اختلاف پتانسیل شیمیایی شده و در نتیجه آن میتواند فیلتر شدن رخ دهد. سیستم تصفیه آب با فرایند اسمز معکوس میتواند بسیاری از مواد شیمیایی محلول و معلق و همچنین آلایندههایی مانند باکتریها را از آب حذف کند.
سیستم RO هم در تصفیه آب فرایندهای صنعتی و هم در تولید آب آشامیدنی استفاده میشود. نتیجه این است که مواد یونی و املاح در سمتی از غشا که فشار بیشتر است باقی میماند و حلال خالص به سمت دیگر غشا حرکت میکند.
برای «انتخابی» بودن، این غشاء نباید اجازه دهد که مولکولها یا یونهای بزرگ از منافذ (سوراخها) عبور کنند، بلکه باید اجازه دهد اجزای کوچکتر محلول (مانند مولکولهای آب) براحتی از غشا عبور کنند.
اسمز معکوس (RO) با فیلتراسیون متفاوت است، زیرا مکانیسم جریان سیال از طریق اسمز در سراسر غشا است. غالبا مکانیسم حذف در فیلتراسیون غشایی، بدون توجه به پارامترهایی مانند فشار و غلظت محلول بدلیل حذف اندازه است، جاییکه منافذ 0.01 میکرومتر یا بزرگتر هستند.
در صورتیکه اسمز معکوس شامل حرکت حلال در عرض غشایی است که یا غیر متخلخل است یا از نانوفیلتراسیون با منافذ به اندازه 0.001 میکرومتر استفاده میکند. مکانیسم حذف غالب ناشی از تفاوت در حلالیت یا انتشار است و این فرایند به فشار، غلظت املاح و سایر شرایط بستگی دارد.
اسمز معکوس فرایندی شناخته شده در صنعت است که معمولاً در صنایع تصفیه آب آشامیدنی از آب دریا، حذف نمک و سایر مواد پساب از مولکولهای آب استفاده میشود. سیستم RO برای حذف جامدات محلول، رنگ، آلایندههای آلی و نیترات از جریان خوراک استفاده میشود. از این رو فناوری RO در تصفیه آب و پسماندهای خطرناک، فرایندهای جداسازی در صنایع غذایی، آشامیدنی و کاغذسازی و همچنین بازیابی مواد آلی و معدنی از فرایندهای شیمیایی به عنوان یک روش جایگزین استفاده میشود.
از آنجاییکه فرایندهای تصفیه متداول شهری، جامدات محلول آب را حذف نمیکنند، فرایند RO برای حذف جامدات محلول استفاده میشود. RO به طور فزایندهای به عنوان یک تکنیک جداسازی در صنایع شیمی و محیط زیست برای حذف مواد شیمیایی و آلایندههای آلی موجود در فاضلاب قابل استفاده میباشد.
به عنوان مثال هم اکنون سیستمهای RO برای حذف مواد آلی مانند مواد شیمیایی مضر، افزودنیهای پلاستیکی، آفتکشها، ترکیبات فعال دارویی (PhaC)، بنزن و تولوئن در صنایع استفاده میشوند. غشاهای استات سلولز و پلی آمید موجود در سیستمهای RO برای حذف نمکهای معدنی مانند سدیم کلرید و سدیم سولفات کارایی خوبی دارند.
مزایای فرایند RO
مزایای فرایند RO که آن را برای تصفیه فاضلاب آبی رقیق جذاب میکند عبارتند از:
سیستمهای RO برای طراحی و کارکرد ساده هستند، هزینه تعمیر و نگهداری پایینی دارند، و ماهیت مدولار دارند، که گسترش سیستمها را آسان میکند.
هم آلایندههای معدنی و هم آلایندههای آلی را میتوان به طور همزمان توسط فرایندهای غشایی RO حذف کرد.
سیستمهای RO امکان بازیافت جریانهای فرایند ضایعات را بدون هیچ تأثیری بر مواد فراهم میکنند.
سیستمهای RO در مقایسه با سایر فناوریها به انرژی کمتری نیاز دارند.
فرایندهای RO میتوانند به طور قابلتوجهی حجم جریانهای زباله را کاهش دهند به طوری که میتوان آنها را به طور مؤثرتر و مقرونبهصرفهتر توسط فرایندهای دیگر مانند سوزاندن تصفیه کرد.
کارخانه RO به طور معمول در دمای محیط کار میکند که باعث کاهش تشکیل رسوب و مشکلات خوردگی میشود، به دلیل استفاده از مواد ضد رسوب و پراکندگی زیستی، که هزینه تعمیر و نگهداری را کاهش میدهد.
ساختار مدولار فرایند RO انعطافپذیری را در ساخت نیروگاههای نمکزدایی در طیف وسیعی از ظرفیتها افزایش میدهد.
نیاز انرژی ویژه به طور قابلتوجهی کم محصول 3-9.4 کیلووات ساعت بر متر مکعب است.
این فرایند به صورت الکتریکی هدایت میشود، از این رو به راحتی با انرژی توسط پنلهای خورشیدی سازگار است.
علاوهبراین، سیستمهای RO میتوانند جایگزین یا همراه با سایر فرایندهای تصفیه مانند اکسیداسیون، جذب، جداسازی یا تصفیه بیولوژیکی (و همچنین بسیاری دیگر) برای تولید آب محصول با کیفیت بالا که قابل استفاده مجدد یا تخلیه باشد، استفاده شوند.
آب خوراک تصفیه نشده برای سیستمهای اسمز معکوس میتواند منجر به پوسته پوسته شدن و رسوب در سطح غشاء شود. در نتیجه، این امر باعث کاهش توان عملیاتی میشود، بر عملکرد غشاء تأثیر میگذارد و نیاز به توقف غیرقابل توجیه و تمیز کردن غشا دارد.
شرکت دکتر کمیکال مواد شیمیایی تصفیه غشایی با کارایی بالا را پیشنهاد می کند:
- آنتی اسکالانت اسمز معکوس
- پاک کنندههای غشایی اسمز معکوس
- بایوساید کنترل کننده میکروارگانیسم برای جلوگیری از رشد بیوفیلم بر روی سطوح غشا (جهت اطلاعات بیشتر به صفحه “خرید بایوساید” مراجعه کنید)
- عوامل غیرفعالکننده و کاهشدهنده کلر (آنتی اکسیدان)
بهدلیل حضور مقدار بالای کلر در مخازن نگهداری آب در صنایع دکتر کمیکال ماده شیمیایی متابی سولفیت سدیم را جهت پیش تصفیه آب ورودی به دستگاه Ro پیشنهاد میکند. همچنین بایوساید DBNPA جهت کنترل میکروارگانیسمها به صورت محلولهای 5، 10 و 20 درصد توسط دکتر کمیکال در اختیار مشتریان قرار میگیرد.
نتیجه گیری
چالشهای پیش روی بخش آب در دنیایی که هر لحظه در حال تغییر است، بر به روز رسانی فناوریهای تصفیه آب موجود تأکید میکند تا به ما امکان استفاده پایدار از منابع آب در آینده را بدهد.
پیش بینی میشود که آینده فناوری تصفیه آب بر ترکیبی از سیستمهای طبیعی و مهندسی شده برای تأمین آب آشامیدنی از طریق روشهای فنی کارآمد، از نظر مالی امکانپذیر، بر پایه منابع قابل بازیافت و روشهای سازگار با محیط زیست تمرکز می کند.
روش اسمز معکوس که بر پایه جداسازی غشایی عمل میکند یکی از مقرونبهصرفهترین و کارامدترین روشهای تصفیه آب است. اسمز معکوس (RO) یک فرایند تصفیه آب است که با فشار دادن آب از طریق غشایی که یونها را جدا میکند و 99.99 درصد از آلایندههای آب از جمله فلوراید و کلر را حذف میکند، کار میکند.
اسمز معکوس با قابلیت حذف بیشترین ناخالصیها، نسبت به تمام سیستمهای تصفیه آب موجود در بازار امروز، پادشاه سیستمهای تصفیه آب در نظر گرفته میشود.
دکتر کمیکال تأمینکننده انواع مواد شیمیایی صنعتی میباشد. جهت فروش عمده مواد شیمیایی با دکتر کمیکال تماس بگیرید.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.