اسمز معکوس

تصفیه آب و تصفیه فاضلاب

اسمز معکوس

اسمز معکوس

سیستم اسمز معکوس، از جمله روشهای نوین تصفیه و نمک زدائی آب محسوب می گردد. اسمز معکوس یک فرآیند فیزیکی -جداسازی است که در این فرآیند، جریان آب خام به دو جریان آب محصول و جریان آب تغلیظ شده تقسیم می شود. به جریان غلیظ تر، آب شور و یا دورریز هم گفته می شود. در این فرآیند، آب خام ( تصفیه نشده ) توسط پمپ به داخل محفظه ای که دارای غشای نیمه تراوا(ممبران ) می باشد، رانده می شود چون تقریبا فقط آب خالص می تواند از غشاء عبور کند به این صورت آب تقریبا خالص در یک طرف غشاء و آب تغلیظ شده از ناخالصی ها در طرف دیگر قرار خواهد گرفت .

سیستم اسمز معکوس بطور عمده قادر به حذف 99% تمامی املاح محلول موجود در آب، ترکیبات آلی محلول و بیش از 98% مواد کلوئیدی و پارامترهای بیولوژیکی موجود در آب می باشد. با توجه به قابلیت بالای سیستمهای اسمز معکوس در مقایسه با سایر روشهای معمول تصفیه آب، امروزه از این سیستمها بطور گسترده ای در تصفیه آب مورد نیاز صنایع مختلف از جمله صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاههای حرارتی، صنایع فولاد، تولید آب مورد نیاز صنایع داروسازی و تولید مواد آرایشی و بهداشتی، تولید آب قابل تزریق واستفاده می گردد.

برخی مزایای استفاده از سیستمهای اسمز معکوس (RO):

*قابلیت حذف موثر تمامی املاح محلول موجود در آب

*جداسازی ترکیبات مولد رنگ، مزه و بو در آب

*قابلیت حذف تمامی آلاینده های آلی، غیر آلی و میکروبی از آب

*قابلیت تولید آب با خلوص بسیار بالا (آب مقطر) متناسب با نیاز مشتری

*عدم کاربرد ترکیبات زیان بخش برای انسان

*عدم تحمیل هر گونه آثار منفی بر محیط زیست

*مصرف پایین انرژی و راندمان بالای سیستم

*هزینه نصب، راه اندازی و نگهداری تعمیرات پایین سیستم

*قابلیت طراحی و ساخت دستگاه درون کانتینر بصورت پرتابل

*قابلیت کارکرد سیستم بصورت پیوسته، مداوم 24 ساعت در شبانه روز

سیستم‌های اسمز معکوس دامنه‌ای از آب‌های شیرین با غلظت 150 میلی‌گرم در لیتر تا آب دریا با غلظت 000,60 میلی‌گرم در لیتر را پوشش می‌دهند دلیل این گستردگی کاربرد غشاهای اسمز معکوس وجود انواع مختلفی از این غشاها از بسیار کم‌فشار، کم فشار تا غشاهای ویژه آب دریا یا غشاهای پرفشار می‌باشد. حد بالای غلظت قابل تحمل برای غشاهای اسمز معکوس 60000 میلی‌گرم در لیتر است در غلظت‌های بالاتر از این مقدار فشار اسمزی بسیار بالا و امکان تأمین چنین فشاری میسر نیست.

به طور معمول غلظت نمک در آب دریاها بین 30000 تا 40000میلی‌گرم در لیتر است. به عنوان مثال این غلظت در دریای مدیترانه حدود 35000 و در خلیج‌فارس حدود 50000 تا 60000 میلی‌گرم در لیتر می‌باشد. غلظت نمک در آبهای لب شور بین 1000 تا 10000 میلی‌گرم در لیتر و به طور معمول بین 2000 تا 3000 میلی‌گرم در لیتر است و آبهای با غلظت 100 تا 1000 میلی‌گرم در لیتر جامدات محلول جزو آبهای شیرین طبقه‌بندی می‌شوند.

در سیستم‌های اسمز معکوس به طور معمول با دو نوع سیستم یا دو نوع غشاء روبرو هستیم. غشاء‌های فشار بالا (High Pressure ) با فشار تا 80 بار که برای شیرین‌سازی آب دریا استفاده می‌شود و غشاهای فشار پایین (Low Pressure ) که برای تصفیه آبهای لب‌شور و آب رودخانه به کار می‌رود و فشار کار آنها بین 10 تا 20 بار است.

طبیعتاً میزان فشار لازم برای معکوس نمودن جریان متناسب با فشار اسمزی و به عبارت ساده‌تر متناسب با غلظت نمک می‌باشد. به همین دلیل است که برای شیرین‌سازی یا نمک‌زدائی‌ از آب شور دریا به فشار بیشتری در مقایسه با نمک‌زدائی از آبهای لب‌شور نیاز است.

فرآیند اسمز معمولی یک فرآیند طبیعی می‌باشد و در بخش‌های مختلف طبیعت رخ می‌دهد. حال اگر مطابق شکل با استفاده از فشار مصنوعی روی قسمت حاوی آب شور جریان آب را برعکس نمائیم یعنی از سمت آب شور به آب شیرین به این فرآیند، اسمز معکوس (Reverse Osmosis ) گفته می‌شود.

اسمز معکوس تصفیه آب

نحوه عبور آب از میان غشاء‌های اسمز معکوس و نانو فیلتر به خوبی مشخص نیست. اما اصلی‌ترین تئوری در این زمینه تئوری «حل شدن و انتشار» (Solution Diffusion Theory ) می‌باشد.

اسمز معکوس تصفیه آب

علت حل شدن آب در پلیمرهای غشاء می‌تواند ناشی از ایجاد پیوندهای شیمیایی ضعیف بین مولکول‌های آب با سطح غشاء باشد. با توجه به اینکه فرآیند عبور آب از میان غشاء یک فرآیند شیمیایی و فیزیکی می‌باشد، خصوصیات شیمیایی و فیزیکی غشاء مانند بار سطحی و اندازه روزنه‌ها، هر دو روی تعیین میزان توانائی عبور انتخاب آب به جای نمک‌ها از میان غشاء مؤثر هستند. البته همانطور که قبلاً نیز بیان شد نمک‌ها نیز در غشاء حل و از آن عبور می‌کنند ولی سرعت عبور نمک‌ها بسیار کمتر و ناچیزتر از سرعت و در نتیجه میزان عبور آب می‌باشد.

میزان بازیافت آب توسط اسمز معکوس مهمترین و مؤثرترین عامل در هزینه تولید آب می‌باشد و بهینه کردن آن دارای اهمیت فراوان است. علت اهمیت میزان بازیافت تأثیر آن روی کیفیت و کمیت آب شیرین تولیدی می‌باشد.با افزایش میزان بازیافت آب، غلظت نمک در سمت ورود آب به غشاء افزایش می‌یابد و چون میزان عبور نمک تابع اختلاف غلظت در دو طرف غشاء می‌باشد. در نتیجه میزان عبور نمک افزایش یافته و غلظت نمک در آب تولیدی افزایش می‌یابد در نتیجه کیفیت آب تصفیه شده افت می‌کند. همچنین کمیت آب تولیدی نیز تابع میزان بازیافت می‌باشد.

با افزایش میزان بازیافت و افزایش غلظت نمک در سمت ورود آب به غشاء، اختلاف فشار اسمزی (Dp ) افزایش می‌یابد و چون میزان فشار خالص قابل دسترس (DP-Dp ) تعیین کنده دبی عبور آب از غشاء می‌باشد، با افزایش اختلاف فشار اسمزی، میزان فشار خالص کاهش می‌یابد ودر نتیجه دبی عبور آب نیز کاهش خواهد یافت. بنابراین علاوه بر افزایش میزان عبور نمک میزان عبور آب نیز کاهش می‌یابد که خود باعث کاهش رقیق‌سازی نیز می‌شود.

به اشتراک گذاری این مطلب