تصفیه آب به روش اسمز معکوس ( Revers Osmosis )
اسمز معکوس چیست؟
تصفیه آب به روش اسمز معکوس Revers Osmosis تکنولوژی فوق العاده ای می باشد که در نسل جدید دستگاه های تصفیه آب به کار گرفته شده است و می تواند آب را با بهترین کیفیت تصفیه و پاکسازی کند.این روش یک فرآبند فیزیکی جهت جداسازی محلول خالص از ناخالص است که پس از جداسازی محلولی تقریبا حلال و خالص بدست می‌آید.
امروزه با افزایش عواملی متفاوت همچون 1- آلودگی آب های زیر زمینی 2- افزایش جمعیت و توسعه صنعت های مختلف، تصفیه آب آشامیدنی با کیفیت بالا، یکی از مهم ترین دغدغه های بشر می باشد.
روش اسمز معکوس یکی از مهم ترین و بهترین روش تصفیه آب پیشرفته است . که در این مقاله به طور کامل مورد برسی قرار گرفته شده است .
اسمز چیست ؟ اسمز یه روند طبیعی برای عبور محلول با غلظت بالا از غشا نیمه تراوا است. برای مفهوم راحت از اسمزمعکوس یک مخزن آب خالص را با ممبران نیمه تراوا که به دو قسمت تقسیم شده است تصور کنید.
در این حالت آب خالص به دلیل برابر بودن اختلاف سطح شیمیایی دو قسمت از ممبران نیمه تراوا عبور نمی کند. هنگامی که نمک حلال یک قسمت اضافه شود، اختلاف سطح شیمیایی این محلول کاهش می یابد. در این مرحله آب خالص به سمت فسمت محلول نمک با عبور از ممبران حرکت می کند تا اختلاف سطح شیمیایی برابر شود.
نیمه تراوا به چه معناست؟ نیمه تراوا به ممبران هایی اشاره دارد که اجازه عبور به دسته ای از ذرات را داده و باقی مانده ذرات دیگر باقی می ماند. در واقع بیشتر ذرات از این ممبران ها رد می شوند اما سرعت و زمان عبور آن ها متفاوت است. در روش تصفیه آب به روش اسمز معکوس محلول به نسبت ذرات نامحلول همان نمک ها با سرعت بیشتری از ممبران عبور می کند. با توجه به اینکه آب خالص تولید می شود در نهایت تفکیک حلال حل شده اتفاق می افتد.
جالب است بدانید امروزه از روش RO یا همان اسمز معکوس به عنوان بهترین روش برای تصفیه آب یاد می شود. البته به گفته سازمان بهداشت جهانی WHO فیلترهای این دستگاه باید در طولانی مدت تعویض شده و به گونه ای به دستگاه سرویس شود. نکته ای دیگر که لازم است به ان توجه شود این است که فرایند اسمز طبیعی نیاز به انرژی ندارد در صورتی که در فرایند اسمز معکوس برای حرکت آب خالص به سمت محلول با شوری زیاد نیاز به انرژی داریم.
تفاوت اسمز طبیعی با اسمز معکوس چیست؟
برخی این سوال را به طور مکرر از ما می پرسند که چه تفاوتی بین اسمز طبیعی با اسمز معکوس وجود دارد؟ فرق عمده این دو روش در جهت حرکت سیال بین دو محلول، با غلظت های متفاوت است. در روش اسمز مستقیم یا طبیعی حلال از محلول دارای غلظت بالاتر از حلال، به طور طبیعی و خود به خودی به سمت محلول دارای غلظت پایین تر از حلال حرکت می کند.
ولی در فرآیند اسمز معکوس، جهت حرکت حلال توسط اعمال کردن فشار به طرف محلول دارای غلظت کمتر از حلال، معکوس می‌شود.
تاریخچه پدیده اسمزی:
انجام فرایند اسمزی با غشای نیمه تراوا به دست ژان آنتوان نولت در سال ۱۷۴۸ مشاهده شده و تا ۲۰۰ سال بعد این فرآیند تنها پدیده مشاهده شده در آزمایشگاه بود. سال ۱۹۵۰ در دانشگاه کالیفرنیا واقع در لس آنجلس نمک زدایی از آب را ابتدا با غشای نیمه تراوا مورد بررسی قرار دادند. اواسط دهه سال ۱۹۵۰، محققان دانشگاه کالیفرنیا و دانشگاه فلوریدا با همین روش از آب دریا آب شیرین تولید می کردند اما سرعت این عمل به قدری کم بود که قابل تجاری سازی نبود. در اوایل سال ۱۹۸۰ تحت تاثیر تحقیق و بررسی های انجام شده در لابراتورهای آمریکا، نخستین ممبران پلی آمیر مرکب کشف و تولید شد. ممبران های پلی آمیر نسبت به ممبران سلولزیک از جریان تراوا و نمک زدایی بالاتری برخوردار هستند. امروزه با معرفی ESPA3 توسط هیدراناتیک ها، این صنعت با کاهش بزرگی در مسیر نمک، به افزایش ۲۰ دفعه ای در جریان هر فشار روی ممبران سلولزیک اصلی رسیده است.
تصفیه آب به روش اسمز معکوس (Revers Osmosis)
در حال حاضر مناسب ترین و کامل ترین روش برای شیرین کردن آب اسمز معکوس می باشد.این روش در اکثر کارخانه های تولید نوشابه، بسته بندی آب و در صنایعی که می خواهند آب را زلال و شفاف کنند، بسیار کاربرد دارد.حتی امروزه از این روش برای تصفیه کردن آب منازل نیز استفاده می کنند و یک سیستم تصفیه آب خانگی پرطرفدار و محبوب در بین دیگر دستگاه ها به شمار می آید.
چگونگی عملکرد ممبران به روش اسمز معکوس RO
روش اسمز معکوس چیست : این روش مانند روش اسمزی (روش RO) گیاهان طراحی شده است. فرآیندی که مولکول های آب از یک غشاء با قطر ۰/۰۰۱ با فشار آب عبور می کند. در روش تصفیه آب به شیوه اسمز معکوس Reverse Osmosis ، آب با فشار از میان غشا نیمه تراوا عبور کرده که در این صورت نیترات، سایر مواد معدنی، مواد شیمیایی و میکروارگانیسم ها (اغلب باکتری ها) از آب حذف می شود. نصف تا دو سوم آب (آب پسمانده) در پشت غشا نیمه تراوا می ماند که به فاضلاب ریخته می شود. پس از این مرحله می توانید پسآب ها را به سیستم بازگردانید تا تصفیه شوند و در مصرف آب صرفه جویی گردد. هنگامی که این پسآب در یک سیکل چرخشی وارد آب می شود عملکرد و راندمان سیستم افزایش می یابد.
اساس کار تکنولوژی RO در دستگاه تصفیه آب خانگی
هنگامی که یک غشاء نیمه تراوا بین دو محلول با غلظت متفاوت قرار بگیرد، مقداری از محلول رقیق از یک طرف غشاء به طرف دیگر غشاء منتقل می‌گردد. با توجه به شکل، آب خالص از غشاء عبور کرده و وارد آب شور یا ناخالص می‌شود. در این هنگام سطح آب شور بالاتر می رود که این اختلاف سطح در دو طرف غشاء، فشاری را ایجاد می‌کند که به آن فشار اسمزی گفته می شود.در مفهوم ساده و جامع حرکت آب از سمت خالص به سمت ناخالص را پدیده اسمز معکوس می باشد.
انتخاب غشاء در روش اسمز معکوس
در سیستم های اسمزی ممبران یا غشا از حساس ترین و مهم ترین قسمت دستگاه می باشند. زیرا فشاری که وارد می شود با ضخامت غشا و ضخامت سوراخ های آن رابطه مستقیم دارد.
عوامل موثر بر کیفیت غشاء
- ضخامت غشاء
- قطر سوراخ ها
- افت فشار
- شرکت سازنده
- قیمت
هنگامی که آب به این روش تصفیه می شود کیفیت بالایی دارد به همین دلیل در اغلب صنایع بجای استفاده از سیستم های تبادل یونی از روش اسمز معکوس استفاده می کنند. چرا که مبادله کننده های یونی به علت مصرف زیاد رزین تبادل یونی و مواد شیمیایی، دارای هزینه نگه داری و راهبری بالایی می باشد.
کاربرد اسمز معکوس:
- تولید آب با درصد خلوص بالا برای صنایع میکروالکترونیک
- تولید آب برای صنایع تولید نوشابه و نوشیدنی ها
- بالابردن غلظت شیرین کننده غلات
- تصفیه پساب برای بازیافت کردن مواد مصرفی در صنایع فلزکاری و پارچه بافی
- بازیافت آب از فاظلاب صنعتی و شهری
- برای خالص سازی آب، تغلیظ و بازیافت جامدات محلول در آب
- تعویض یونی که شامل نرم کردن آب با استفاده از سدیم برای خالص سازی آب مورد نیاز بویلر با فشار کم تا متوسط (عمومی ترین کاربرد اسمز معکوس می باشد )
- تصفیه آب دریا و آب لب شور و تولید آب شیرین برای آشامیدن ( این روش در مناطق ساحلی و خاورمیانه که بحران آب شرب شیرین وجود دارد بسیار کاربرد دارد)
مراحل تصفیه آب خانگی در دستگاه های اسمز معکوس یا دستگاه های RO:
برای نوشیدن آب سالم و گوارا باید از دستگاه تصفیه آب خانگی ( با روش RO / اسمز معکوس ) استفاده کنید. آب ناخالص در این دستگاه از 6 مرحله عبور می کند تا تصفیه شود و قابل نوشیدن باشد.
مرحله اول دستگاه تصفیه آب خانگی: فیلتر الیافی
در این مرحله آب از یک فیلتر سفید رنگ از جنس پلی پروپیلن عبور می کند. منافذ این فیلتر تصفیه آب ۵ میکرون است که وظیفه حذف شن و ماسه، زنگ لوله از اب، ذارت درشت و معلق در آب را دارد. این فیلتر پس از مدتی تغییر رنگ داده و به رنگ قهوه ای و سیاه در می آید. طول عمر این فیلتر ها با توجه به نوع و میزان آب مصرفی، بین ۶ تا ۷ ماه است.
مرحله دوم ستگاه تصفیه آب خانگی: فیلتر کربن اکتیو
در این مرحله آب از فیلتر کربن اکتیو عبور می کند که رنگ آن سفید است (رنگ این فیلتر ملاک تعویض نمی باشد). این فیلتر ساخته شده از از زغال سنگ یا زغال چوب می‌باشد که طی فرآیندی پیچیده به کربن اکتیو با منافذ ریز تبدیل می‌شود. فیلتر کربن اکتیو نقش یک صافی را برای از بین بردن مواد سمی و شیمیایی ایفا می‌کند. تعویض به موقع این فیلتر به طولانی‌تر شدن عمر فیلتر اصلی دستگاه (ممبران) بسیار کمک خواهد کرد.
مرحله سوم دستگاه تصفیه آب خانگی: فیلتر کربن جامد
فیلتر مرحله سوم، فیلتر کربن بلاک نام دارد که به صورت یک استوانه متخلخل می باشد که دور آن با طوری پوشانده شده است. این فیلتر منافذی با قطر ۱ میکرون دارد و منافذش از فیلتر اول ریزتر می باشد، به همین دلیل ناخالصی های ریزتری را می تواند از آب حذف کند.
مرحله چهارم اسمز معکوس RO: فیلتر ممبران
در این مرحله آب از فیلتر اصلی دستگاه یا همان فیلتر ممبران عبور می کند که وظیفه تصفیه کامل آب را دارد. منافذ این فیلتر یکصد هزارم میکرون می باشد به این ترتیب تمام ناخالصی ها و ذرات خیلی ریز را از آب می گیرد.در انتهای استوانه ای که در این فیلتر قرار دارد دو خروجی می باشد. یک خروجی برای عبور آب تصفیه شده می باشد و خروجی دیگر ناخالصی ها را به فاضلاب منتقل می کند. هنگامی خروجی فاضلاب بگیرد، آب تصفیه نمی شود و فیلتر بعد از مدت زمان کوتاهی خراب می شود. ( روش اسمز معکوس در این مرحله توسط این فیلتر انجام می شود )، طول عمر این فیلتر ها بین ۱ تا ۲ سال است.
مرحله ی پنجم:
در این مرحله، آب تصفیه شده از فیلتر پست کربن که از جنس کربن اکتیو می باشد عبور می کند تا طعم و بوی نامطبوع آن از بین برود. هنگامی که آب توسط فیلتر ممبران کامل تصفیه می شود به داخل مخزن دستگاه هدایت می شود. آب ذخیره شده در مخزن ممکن است در مدت طولانی بو بگیرد یا خود آب بد بود باشد، این بو توسط این فیلتر از بین می‌رود. فیلتر پست کربن می بایست بعد از فیلتر ممبران تعبیه شود و طول عمر آن بر حسب مقدار مصرف؛ ۹۰۰۰ لیتر یا تقریبا ۱ سال می‌باشد.
مرحله ی ششم:
ممکن است دستگاه شما پنج مرحله ای و دارای ۵ فیلتر باشد اما برخی دستگاه های تصفیه آب دارای ۶ عدد فیلتر هستند. فیلتر ششم ممکن است آلکالاین یا مینرال باشد. فیلتر مینرال مقداری منیزیم، پتاسیم، کلسیم و دیگر مواد معدنی مورد نیاز بدن را به آب اضافه می‌کند. همانطور که گفته شد در مرحله چهارم فیلتر ممبران تمام املاح و ناخالصی ها را می گیرد. در مرحله آخر برای جبران کمبود املاح آب، استفاده از این دو فیلتر بسیار توصیه می شود.
ممکن است تا به امروز از خود پرسیده باشید : روش اسمز معکوس برای تصفیه آب چیست؟ امیدوار هستیم این مقاله پاسخ کامل و جامعی برای شما عزیزان بوده باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان در زمینه‌ی خرید دستگاه تصفیه آب خانگی و اطلاع از قیمت دستگاه اسمز معکوس به فروشگاه اینترنتی شرکت فنی مهندسی میهن تصفیه مراجعه فرمایید.
