اسمز معکوس چیست و چه عملکردی در دستگاه های تصفیه آب دارد؟

اسمز معکوس چیست؟

در طبیعت آب رقیق همیشه تمایل دارد به سمت آب با غلظت بالاتر حرکت کند و در نهایت محلول با غلظت یکسان تبدیل میشود. به این پدیده اسمز گفته میشود. آب های استخراج شده از سفره های زیرزمینی و منابع آبی سطحی حاوی مقدار زیادی یون و املاح است. به همین دلیل غلظت آن زیاد است و باعث اختلال در عملکرد دستگاه ها در صنعت و همچنین سلامت بدن انسان میشود. اسمز معکوس روشی عکس رفتار طبیعت است که در آن غشای نیمه تراوا استفاده شده و آب غلیظ بعد از عبور از آن به آب رقیق بدون یون و املاح تبدیل میشود.

در ساخت دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس این روش از پمپ هوا برای هدایت آب با غلظت بالا به سمت ممبران و عبور از آن استفاده میشود. علاوه براین، غشاهای نیمه تراوا در آن به کار می رود که یون و املاح موجود در آب امکان عبور از منافذ آن را پیدا نمی کنند.

عملکرد اسمز معکوس در تصفیه آب

به دلیل قدرت بالای اسمز معکوس در جداسازی یون های موجود در آب، این روش در صنعت تصفیه آب کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. دستگاه هایی که از این روش استفاده می کنند تا ۹۸ درصد یون های آب را جدا می کنند و به همین دلیل خروجی آن در سطح مطلوبی از کیفیت قرار دارد. عملکرد اسمز معکوس در تصفیه آب به صورت زیر است:

• در دستگاه آب شیرین کن اسمز معکوس مخزن و یک غشای نیمه تراوا در وسط آن استفاده می شود.
• آب حاوی یون و املاح وارد دستگاه میشود.
• چون عکس رفتار اسمز باید اجرا شود، به آب با پمپ فشار وارد میشود.
• غشای نیمه تراوا آب بدون یون را از خود عبور داده و یون ها روی غشا انباشته میشوند.
• آب با غلظت کمتر و بدون یون از دستگاه خارج میشود.
• آب با غلظت بالا در سمت دیگر ممبران به عنوان پساب به محفظه مخصوص هدایت شده و در زمان مناسب تخلیه انجام میشود.

در فرآیند اسمز معکوس پمپ ها نقش بسیار مهمی دارند و متناسب با نوع دستگاه ممکن است نوع پمپ تغییر کند. با توجه به اینکه دستگاه از نوع خانگی است یا صنعتی مقدار فشار پمپ افزایش یا کاهش پیدا می کند. علاوه براین، غشای نیمه تراوای مورد استفاده در دستگاه ترکیبی از تری استات سلولوز و استات سلولوز است.

بهبود عملکرد اسمز معکوس

کارایی و میزان راندمان دستگاه هایی که از روش اسمز معکوس استفاده می کنند به پارامترهای متعددی بستگی دارد. به عنوان مثال، نوع پمپ، ممبران و تعداد آنها به شدت می تواند در این زمینه تاثیرگذار باشد. علاوه براین، روش های پیش تصفیه اعمال شده بر روی آب نیز کارایی دستگاه و فرآیند RO را تحت تاثیر قرار می دهد. برای بهبود عملکرد دستگاه های RO موارد زیر انجام میشود:

• ممبران های استفاده شده در این فرآیند به مرور با مقدار زیادی از یون و املاح احاطه میشود. به همین دلیل منافذ آن مسدود شده و آب به سختی از آن عبور می کند. به صورت دوره ای باید عملیات CIP برای شستشوی معکوس و تمیز شدن ممبران ها انجام شود.
• تعداد و نوع ممبران ها برای پیاده سازی این فرآیند باید با نوع آب و ظرفیت دستگاه تناسب داشته باشد. برای تصفیه مقدار زیاد آب تعداد ممبران ها افزایش پیدا می کند. علاوه براین، سایز منافذ ممبران نیز بر اساس کیفیت خروجی مورد نظر دستگاه تعیین می گردد. به عبارت دیگر، TDS ورودی و خروجی عامل مهمی در انتخاب نوع و تعداد ممبران ها است.
• برای جلوگیری از مسدود شدن منافذ ممبران، ابتدا پیش تصفیه روی آب انجام میشود. در مرحله پیش تصفیه ذرات معلق در آب توسط فیلترشنی جمع آوری میشود و از تجمع آنها روی غشای نیمه تراوا جلوگیری خواهد شد.
• در دستگاه های RO اجزای مختلفی از قبیل فلومتر و فشار سنج استفاده میشود و بر اساس اعداد و ارقام ارائه شده توسط آنها برای تعویض ممبران و CIP تصمیم گیری میشود. علاوه براین، با استفاده از تابلو برق می توان عملکرد سایر قطعات را نیز بررسی، کنترل و مدیریت کرد.

کاربرد اسمز معکوس در تصفیه آب

با توجه به اینکه این فرآیند قادر به جداسازی بسیاری از یون و املاح موجود در آب است، کاربرد گسترده ای دارد. برخی از موارد کاربرد این روش عبارتند از:

• تصفیه آب مرغداری
• تصفیه آب خانگی
• تصفیه آب کشاورزی
• شیرین سازی آب دریا
• تصفیه آب بیمارستان و واحدهای درمانی
• تصفیه آب نساجی و رنگرزی
• تصفیه آب کارخانه مواد غذایی
• تصفیه آب داروسازی

در انتخاب و خرید دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس برای دریافت بهترین کارایی باید به ظرفیت دستگاه، نوع و تعداد ممبران، نوع پمپ، نوع ابزار دقیق های داخلی توجه شود. در بخش های صنعتی آب ورودی بسیار زیاد است و به همین دلیل چندین ممبران باید در دستگاه به کار روند تا با سرعت بالاتری تصفیه آب انجام شود. علاوه براین، قبل از انتخاب دستگاه حتما باید آنالیز آب ورودی با دقت انجام شود و مقدار TDS و TSS تعیین گردد. اگر آب TSS بالایی داشته باشد، علاوه بر اسمز معکوس باید پیش تصفیه نیز اجرا شود. اگر TDS بیش از اندازه بالا باشد، تعداد ممبران ها افزایش پیدا می کند.

جمع بندی

اسمز معکوس RO به روشی گفته میشود که در آن آب با غلظت بالا (به دلیل مقدار زیاد یونو املاح در آن) به سمت ممبران ها هدایت میشوند تا به آب رقیق تبدیل شوند. در این فرآیند از غشای نیمه تراوا و پمپ های فشار هوا استفاده میشود تا عکس پدیده طبیعی اسمز در دستگاه های تصفیه آب پیاده سازی شود. از این روش در تصفیه آب خانگی، صنایع غذایی، بیمارستان ها و کشاورزی و غیره استفاده میشود و تا ۸۹ درصد قادر به حذف املاح و یون ها است.