اسمزمعكوس 

اسمزمعكوس (Reverse Osmosis) فرايند تصفيه آبي است كه در آن از فشار براي معكوس نمودن جريان اسمزي آب از درون يك غشاي نيمه‌تراوا براي توليد آب خالص و حذف يون‌ها، مولكول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده مي‌شود. اگر يك غشاي نيمه‌تراوا بين دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گيرد آب به صورت طبيعي و تحت خاصيت اسمزي از غلظت پايين‌تر به غلظت بالاتر جريان پيدا ميكند. اين پديده تا هنگامي كه پتانسيل‌هاي شيميايي دو طرف برابر گردند ادامه دارد. در حالت تعادل اختلاف فشار بين دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزي است. اگر فشاري برابر با اختلاف فشار اسمزي به محلول غليظ‌تر اعمال گردد جريان آب قطع ميشود. در صورتي‌كه فشار اعمال شده بيشتر از فشار اسمزي باشد، جهت جريان طبيعي آب، معكوس ميگردد.

در اين روش آب با فشار از ميان غشايي گذرانده مي‌شود كه نيترات و ساير مواد معدني و بسياري از مواد شيميايي و ميكروارگانيسم‌ها (عمدتاً باكتري‌ها) را حذف مي‌كند. نيم تا دو سوم آب پشت اين غشا باقي مي‌ماند كه به عنوان آب پسمانده (Concentrate) دور ريخته مي‌شود. مي‌توان پسماند خروجي را مجدداً به سيستم بازگرداند تا در مصرف آب صرفه جويي به عمل آيد. اگر پسآب خروجي كه نيم تا دو سوم آب را تشكيل مي‌دهد در يك سيكل چرخشي وارد شود مي‌توان راندمان سيستم را افزايش داد.

همچنين بهترين روش نمك زدائي از آب‌هاي شور استفاده از فرايند اسمزمعكوس مي‌باشد، زيرا سيستم پيچيده‌اي نداشته و راهبري آن قابليت كنترل بيشتري از ديگر روش‌ها دارا مي‌باشد و با توجه به توسعه روش‌هاي پيشرفته توليد غشاهاي پليمري، به‌كارگيري اين روش، توجيه بيشتري دارد.

كارخانه آب شيرين كني به روش اسمز معكوس

صنايع امروز براي تصفيه آب مورد استفاده در بخش‌هاي توليد بخار و فرايند خود از سيستم اسمزمعكوس به فراواني استفاده مي‌كنند. اساس كار اين دستگاه‌ها بر عبور مولكول‌هاي غير يوني مثل آب از يك غشاء با روزنه‌هاي بسيار ريز بنا شده‌است. اين غشاءها به صورتي ساخته شده‌اند كه مولكول‌هاي خنثي را به راحتي از خود عبور مي‌دهند. به همين دليل آب ورودي به سيستم، كه داراي املاح مختلف است به آب تقريباً خالص تبديل مي‌گردد. در سيستم اسمزمعكوس، جريان ورودي يا خوراك (Feed) به دو جريان آب تصفيه شده (Permeate) و پساب غليظ (Concentrate) يا (Brine) تبديل مي‌شود. سيستم اسمزمعكوس كه به واسطه فيلتري كه به آن ممبران يا غشاء گفته مي‌شود عمليات جداسازي مولكول را انجام مي‌دهد. به اين صورت كه غشاء يا لايه‌هاي به هم تابيده شده به دور يك لوله استوانه اي كه بيشتر از جنس پلاستيك است با روزنه‌هايي كه اندازه آن‌ها از يك ده هزارم ميكرون كوچكتر هستند آلاينده‌هاي آب را جداسازي مي‌كند. اين آلاينده‌هاي آب شامل نيترات، انگل، باكتري، قارچ، سموم كشاورزي، نمك و ساير املاح محلول آلوده‌كننده مي‌باشند.

اساس كار اسمزمعكوس

اگر يك غشاء نيمه تراوا (Semi-Permeable Membrane) بين دو محلول با غلظت هاي متفاوت قرار گيرد، مقداري از حلال (رقيق) از يك طرف غشاء به طرف ديگر منتقل مي شود. غشاء معمولا از جنس استات سلولوز و يا پلي آميد است. البته امروزه غشاء را از مخلوط استات سلولوز و تري استات سلولوز مي سازند.جهت طبيعي حركت حلال به گونه اي است كه محلول غليظ تر، رقيق مي شود.

اگر به سيستم اجازه رسيدن به تعادل داده شود، در آن صورت سطح آب نمك ( آب حاوي ناخالصي ) از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. اين اختلاف سطح در دو طرف غشاء را فشار اسمزي مي گويند. در واقع تنها مولكولهاي آب قادر به عبور از غشاء نيمه تراوا هستند.

تكنولوژي اسمز معكوس در دستگاه هاي تصفيه آب خانگي

هر دستگاه تصفيه آب اسمزمعكوس ( خانگي و يا صنعتي ) به صورت ساده شامل قسمتهاي زير است:

• غشاء نيمه تراوا ( ممبرين )
• پمپي كه بتواند فشار لازم آب ورودي به سيستم را تامين كند.
• خروجي پساب ( فاضلاب )

در دستگاههاي اسمزمعكوس خانگي ، آب خام ( تصفيه نشده ) پس از عبور از سه فيلتر اوليه ( پيش فيلتر ها ) و انجام تصفيه اوليه ، با فشار پمپ وارد محفظه اي كه حاوي ممبرين RO است مي شود. ممبرين از چندين لايه غشاء نيمه تراوا كه به دور يك لوله مركزي پيچيده شده اند تشكيل شده است.

اولترافيلتراسيون 

UF طي يك فرآيند فيزيكي ذرات جامد را براساس اندازه آن ها از مايع جداسازي مي كند.

(Ultrafiltration(UF يك فرآيند فيلتراسيون غشايي شبيه به اسمز معكوس Reverse Osmosis ميباشد كه با استفاده از فشار هيدرواستاتيك آب را از ميان يك غشاي نيمه نفوذپذير عبور مي دهند. اندازه منافذ غشاي اولترافيلتراسيون معمولاً 103 – 106 دالتون است. اولترافيلتراسيون (UF) يك مانع تحت فشار براي جامدات معلق ، باكتري ها ، ويروس ها ، اندوتوكسين ها و ساير عوامل بيماري زا براي توليد آب با خلوص بسيار بالا و چگالي لجن پايين است.

اولترافيلتراسيون (UF) نوعي فيلتراسيون غشايي است كه در آن فشار هيدرواستاتيك مايع را بر روي يك غشاي نيمه نفوذ پذير عبور مي دهد. مواد جامد معلق و املاح با وزن مولكولي بالا حفظ مي شوند ، در حالي كه آب و املاح كم وزن مولكولي از غشاء عبور مي كنند. اولترافيلتراسيون اساساً با اسمز معكوس ( آب شيرين كن صنعتي ) ، ميكروفيلتراسيون يا نانوفيلتراسيون متفاوت نيست ، مگر از نظر اندازه مولكولهايي كه آن را حفظ مي كند.

نحوه عملكرد اولترافيلتراسيون

اولترافيلتراسيون از الياف توخالي مواد غشايي استفاده مي كند و آب خوراك يا درون پوسته يا در لامپ الياف جريان مي يابد. مواد جامد معلق و املاح با وزن مولكولي بالا حفظ مي شوند ، در حالي كه آب و املاح كم وزن مولكولي از غشاء عبور مي كنند. اولترافيلتراسيون اساساً با اسمز معكوس ، ميكروفيلتراسيون يا نانوفيلتراسيون متفاوت نيست ، مگر از نظر اندازه مولكولي كه آن را حفظ مي كند. هنگامي كه از لحاظ استراتژيك با ساير فن آوري هاي تصفيه در يك سيستم آب كامل تركيب مي شود ، UF براي از بين بردن كلوئيدها ، پروتئين ها ، باكتري ها ، پيروژن ها ، پروتئين ها و ماكرومولكول هاي بزرگتر از اندازه منافذ غشاء از آب ايده آل است.

مزايا

• عدم نياز به مواد شيميايي (منعقد كننده ها ، لخته ها ، ضد عفوني كننده ها ، تنظيم pH)
• فيلتراسيون ذرات براساس اندازه ذرات آن ها
• كيفيت خوب و ثابت آب تصفيه شده از نظر حذف ذرات و ميكروب ها
• فضاي اشغالي اندك
• اتوماسيون ساده
• سازگار با محيط زيست

اولترافيلتراسيون چه تركيباتي را حذف مي كند؟

• اندوتوكسين ها
• پلاستيك
• پروتئين ها
• سيليس
• سيل
• دود
• ويروس ها

نگهداري و بهره برداري

سيستم هاي اولترافيلتراسيون داراي فيلترهاي غشايي بسيار ريز ميباشند كه بايد به درستي تميز شوند. فرآيند تميز كردن مورد استفاده بستگي به اين دارد كه آيا از سيستم UF براي از بين بردن آلاينده هاي آلي يا معدني يا حتي هر دو استفاده مي شود. براي از بين بردن آلاينده هاي آلي پروتكل تميز كردن كلي براي تميز كردن غشاهاي لوله اي استفاده از مواد شوينده قليايي متوسط با فوم كم در 0.6٪ تا 1٪ براي حداكثر 40 تا 60 دقيقه است. براي از بين بردن آلاينده هاي غير آلي بهترين روش شست و شو با اسيد سيتريك با غلظت حداكثر 3.0٪ است. اسيد بايد به مدت 1 تا 3 ساعت گردش كند. از اسيد هيدروكلريك نيز مي توان براي تميز كردن غشاها استفاده كرد ، همانطور كه مي تواند اسيد اگزاليك ، سولفوريك و نيتريك باشد.