مراحل تصفیه آب به روش اسمز معکوس

رودسان – تصفیه آب به روش سیستم اسمز معکوس ( RO )  – در این مطلب مراحل تصفیه آب به روش اسمز معکوس یا Reverse Osmosis را بررسی می کنیم

اسمز معکوس چیست

اسمز معكوس، تكنولوژی مدرنی است كه آب را برای مصارف متعددی از جمله نیمه رساناها، خوراك پزی، تكنولوژی زیستی، داروها، تولید برق، نمك زدایی آب دریا و آب خوردنی شهری، تصفیه می نماید.
از اولین آزمایشاتی كه در سال ۱۹۵۰ انجام شد طی آن هر ساعت چند قطره آب تولید می شد، امروزه نتیجه صنعت اسمز معكوس در تولید مشترك جهانی به بیشتر از ۷/۱ میلیون گالن در هر روز رسیده است.
با افزایش روز افزون تقاضاها برای آب خالص (تصفیه شده) ، رشد صنعت اسمز معكوس در قرن اینده با افزایش روبه رو خواهد شد.

مراحل تصفیه آب به روش اسمز معکوس

 

دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس

پیشینه تاریخی اسمز معکوس

تحقیق در مورد اسمز معكوس در سال ۱۹۵۰ در دانشگاه فلوریدا، جائیكه رید و بوتون كه توانستند خاصیت نمك زدایی ممبرن استات سلولز را شرح دهند، آغاز شد.
لوب و سوریرجان، گسترش تكنولژی اسمز معكوس را با ایجاد نخستین ممبرن استات سلولز نا متقارن ادامه دادند.
تحقیق در مورد این پیشرفت خوب و امیدوار كننده منجر به ایجاد پیكر بندی بهتر و جدیدتر اجزای اسمز معكوس شد، به طوریكه امروزه این صنعت اكثرا اجزای مارپیچ فنری و در برخی موارد اجزای فیبر توخالی را تولید می كنند. دراوایل سال ۱۹۸۰ تحقیق و بررسی در لابراتوارهای دولتی آمریكا، منجر به تولید نخستین ممبرن پلی آمیر مركب شد. این ممبرن ها عمدتاً نسبت به ممبرن های سلولزیك، از جریان تراوش و نمك زدایی بالاتری برخوردارند.
امروزه با معرفی ESPA3 توسط هیدراناتیك ها، این صنعت با ترتیب كاهش بزرگی در مسیر نمك، به افزایش ۲۰ دفعه ای در جریان هر فشار بر روی ممبرن های سلولزیك اصلی رسیده است.

نیمه تراوا چیست

نیمه تراوا به ممبرنی اشاره می كند كه بطور انتخابی به اقسام خاصی اجازه عبور میدهد در حالیكه الباقی گونه ها باقی می مانند.
در واقع بیشتر گونه ها از ممبرن خواهند گذشت اما با سرعت متفاوت و قابل توجه.
در اسمز معكوس، محلول (آب) با سرعت بیشتری نسبت به ذرات نامحلول (نمكها) از ممبرن ها عبور میكنند، با توجه به اینكه آب خالص تولید میشود، پیامد نهایی این است كه تفكیك حلال حل شده روی می دهد. در برخی موارد عدم آبیاری باعث غلیظ شدن نمك می شود.

اسمز چیست

اسمز یك روش و شیوه نرمال(طبیعی) شامل عبور یك محلول غیلظ از میان مانع ممبرن نیمه تراوا می باشد. یك مخزن آب خالص را با ممبرن نیمه تراوا كه به دو قسمت تقسیم شده، تصور كنید. آب خالص در مقایسه با دو قسمت یك ممبرن نیمه تراوا ایده آل در فشار و دما برابر از میان ممبرن ها عبور نمی كند، زیرا اختلاف سطح شیمیایی دو قسمت برابر است.

اگر نمك قابل حل به یك قسمت اضافه شود، اختلاف سطح شیمیایی این محلول نمك كاهش پیدا می كند. استمراراً قسمت آب خالص از میان ممبرین به سمت قسمت محلول نمك حركت می كند تا تعادل اختلاف سطح شیمیایی احیاء گردد.
در شرایط علمی، دو قسمت مخزن از لحاظ اختلاف سطح شیمیایی شان تفاوت دارند و محلول، از طرف اسمز، اختلاف سطح شیمیایی اش را در كل سیستم همسان می سازد. تعادل زمانی برقرار می شود كه ناهمسانی و تفاوت فشار هیدرواستاتیك ناشی از تغییرات گنجایش حجم در قسمت، با فشار اسمزی برابر می شود. فشار اسمزی، یك تناسب خاصیت محلول به غلظت نمك و استقلال ممبرن است.

اسمز معكوس چیست

در مخزن، آب به سمت قسمت نمك دار ممبرن حركت می كند تا تعادل برقرار شود. بكارگیری فشار خارجی برای همسان سازی قسمت محلول نمك با فشار اسمزی همچنین باعث برقراری تعادل خواهد شد.
فشار مضاعف باعث افزایش اختلاف سطح شیمیایی آب موجود در محلول نمك می شود و سبب عبور حلال به سمت قسمت آب خالص می گردد. زیرا در آن حالت دارای اختلاف سطح شیمیایی پائین تری می باشد.
این پدیده اسمز معكوس نامیده می شود.

نیروی محرك شیوه اسمز معكوس، فشار كاربردی است. مقدار انرژی مورد نیاز برای تفكیك اسمزی مستقیماًً به میزان شوری حلال مربوط می شود. بنابراین، انرژی بیشتری برای تولید مقدار یكسان آب از حلال با غلظت بالای نمك لازم است.

اسمز معكوس چگونه كار میكند

برای درك اسمز معكوس بهتر است با اسمز نرمال شروع كنیم. بر طبق دیكشنری وبستر هریام، اسمز به معنای حركت و جنبش حلال از ممبرن نیمه تراوا (مثل سلول زنده) به داخل محلول بسیار غلیظ شده ای است كه تمایل به همسان سازی غلظت حل شده روی دو طرف ممبرن دارند. این یك تعریف صحیح محسوب می شود.

در سمت چپ، بشر پر از آب قرار دارد و مخزنی كه در آب نیمه غوطه ور است. همانطور كه انتظار دارید سطح آب در مخزن به اندازه سطح آب در بشر است.
در آنجا، انتهای مخزن به ممبرن نیمه تراوا چسبیده است و مخزن با محلول نمكی نیمه پر است و در آن غوطه ور است. در ابتدا سطح محلول نمك و آب برابر است اما با گذشت زمان، وقایع غیر منتظره ای روی میدهد.
آب داخل مخزن افزایش می یابد. این افزایش را به فشار اسمزی نسبت می دهند.
ممبرین نیمه تراوا ممبرنی است كه برخی از اتم ها یا مولكول ها را عبور می دهد، اما مانع عبور بقیه می گردد.
ممبرن است اما تقریبا برای هر چیزی كه ما معمولاً از آن عبور می دهیم، ناتراوا می باشد.
مثال ممبرن نا تراوا، آستر روده های شما یا دیوار سلول استgore-texاز یك ممبرن نیمه تراوا معمول دیگر است.
ساختارgore-tex شامل لایه نسبتاً نازك پلاستیكی است كه در داخل آن میلیونها روزنه كوچك ایجاد كرده اند. روزنه ها برای عبور بخار آب از آن به اندازه كافی بزرگ هستند اما برای جلوگیری از عبور آب مایع به اندازه كافی كوچكند.
ممبرن به غیر از مولكول های نمك به مولكول های آب اجازه عبور میدهد.
یك روش برای درك فشار اسمزی این است كه مولكول های آب را بر روی دو طرف ممبرن تصور كنید.
این تصور در تضاد باBrownian motion است.
بر روی قسمت نمكی، بعضی از روزنه ها با اتم های نمك مسدود شده اند اما در قسمت آب خالص چنین چیزی وجود ندارد.
بنابراین آب بیشتری از قسمت آب خالص عبور می كند، چون روزنه های بیشتری برای عبور آب خالص در قسمت آب خالص وجود دارد.

آب موجود در قسمت نمكی افزایش می یابد تا یكی از این دو حالت روی دهد:

  1. غلظت نمك در دو طرف ممبرن مساوی شود، البته در این مورد این حالت روی نمی دهد، چون آب خالص در یك قسمت و آب شور در طرف دیگر وجود دارد.
  2. همانطور كه ارتفاع ستون آب شور افزایش می یابد فشار آب نیز افزایش پیدا می كند تا اینكه فشار اسمزی برابر شود. در این نقطه اسمز متوقف خواهد شد.

به هر حال، اسمز دلیل این مسئله است كه نوشیدن آب شور(مثل آب اقیانوس) شما را خواهد كشت. زمانیكه آب شور وارد معده تان می شود، فشار اسمزی، آب را به بیرون بدنتان هدایت میكند، تا نمك در داخل معده شما رقیق شود، بنابر این شما آب بدنتان را از دست می دهید(آب بدنتان خشك می شود) و می میرید.

در اسمز معكوس، هدف این است كه از ممبرن به گونه ای استفاده شود كه شبیه فیلتری برای تولید آب قابل نوشیدنی آب شور(یا آب آلوده دیگر) عمل نماید.

آب شور روی یك طرف ممبرن گذاشته می شود و فشار برای متوقف كردن اعمال می شود.

سپس وارونه میشود، یعنی جریان اسمزی روی میدهد، در مجموع این كار فشار زیادی میگیرد و نسبتاً كند پیش میرود اما به هر حال این كار انجام می شود.

همچنین ببینید

فیلتر ORP دستگاه تصفیه آب چیست؟

رودسان – فیلتر ORP دستگاه تصفیه آب چیست؟ کاربرد : طعم فوق العاده ای به …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.