ممبران اسمز معکوس ro

ممبران تصفیه آب

شاید تا به حال واژه و اصطلاح ممبران تصفیه آب به گوش شما خورده باشد. اما، اطلاعات چندانی در این باره نداشته باشید؛ ما در این مطلب تمامی مباحث مهم و اصولی مربوط به این اصطلاح را در اختیار شما خواهیم گذاشت. با ما در ادامه همراه باشید.

مفهوم و ماهیت ممبران تصفیه آب

ممبران اسمز معکوس در حقیقت همان دستگاه آب شیرین کن می باشد؛ و به واقع، یک روش نسبتا مطلوب و مورد تایید در تمامی صنایعی می باشد. که در آن ها، نیاز به آب خالص وجود خواهد داشت؛ و یا می بایست ذرات محلول را از حلال که همان آب می باشد جدا سازی نماید. در بسیاری از صنایع، از ممبران اسمز معکوس، استفاده می کنند:

  • دیگ های بخار
  • برج های خنک کننده
  • خط تولید با خلوص بالا
  • جهت استفاده مجدد از آب
  • جهت تصفیه پساب
ممبران اسمز معکوس ro

مفهوم و ماهیت ممبران اسمز معکوس در صنایع

اصطلاح ممبران صنعتی در واقع به فرآیند تصفیه آبی اطلاق می گردد که در آن از فشار، جهت معکوس نمودن جریان اسمزی آب، از درون یک غشای نیمه تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون ها، و مولکول ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب، استفاده می گردد. در دستگاه های تصفیه خانگی، غشای نیمه تراوا، فیلتر ممبران، اسمز معکوسRO  نامیده می شود. ممبران صنعتی، تحت عنوان فیلتر چهارم دستگاه تصفیه آب، نیز شناخته می شود. لازم به ذکر است که فشار مورد نیاز جهت انجام فرآیند اسمز معکوس، توسط پمپ دستگاه تصفیه آب خانگی مورد تامین قرار می گیرد.

تفاوت اسمز و اسمز معکوس

به بیانی ساده تر می توان این گونه گفت که، اسمز یک فرآیند کاملا طبیعی است که طی آن آب خالص، از طریق یک غشای نیمه تراوا از محلولی با غلظت کمتر، به محلولی با غلظت بیشتر، نفوذ می کند. اما اسمز معکوس، دقیقا عکس اسمز طبیعی خواهد بود که در آن با اعمال فشار، آب خالص یا همان حلال، از طریق یک غشای نیمه تراوا از آب تصفیه نشده که همان محلول خواهد بود، جدا شده و تصفیه می شود.

مورد استفاده از ممبران اسمز معکوس

از این دستگاه به منظور تولید آب آشامیدنی به شیوه نمک زدایی از آب های لب شور و آب های دریا و حتی آب منازل، به منظور تامین آب شرب و آشامیدنی با طعم مطلوب تر، و دفع عوامل میکروبی و بیماری زا و خطرناک به کار می رود. و در سایر صنایع اعم از صنایع زیر نیز قابل بکار گیری است و کاربرد فراوان دارد:

  • صنایع دارو سازی
  • صنایع آرایشی و بهداشتی
  • صنایع خودرو سازی
  • صنایع سازنده نیمه هادی
  • صنایع تولید برق
  • اغلب صنایع دیگر
ممبران صنعتی

مزیت ممبران اسمز معکوس

این دستگاه، عالی ترین و برترین سطح از روش های فیلتراسیون و تصفیه کنندگی موجود، در صنعت می باشد. ممبران اسمز معکوس در حقیقت به عنوان یک مانع یا یک سد، برای کلیه نمک های محلول و مولکول های غیر آلی و مولکول های آلی با وزن مولکولی تقریبی بیشتر از 100 عمل می کنند. بهتر بگوییم که تنها مولکول آلی آب به صورت آزاد از بین ممبران عبور نموده و جریان خالصی را تولید می کند و فرآیند عملی حذف نمک های حل شده، به میزان 95 تا 99 درصد انجام می پذیرد.

فشار در ممبران اسمز معکوس

فشار عملیاتی برای ممبران اسمز معکوس، غالبا به شرح زیر خواهد بود.

  • 75 پی اس آی و یا 5 بار برای آب های لب شور می باشد.
  • 1200 پی اس آی و یا 84 بار برای آب های دریا می باشد.

انواع ممبران تصفیه آب

در تمامی واحد های تصفیه آب غشایی نظیر اسمز معکوس از ممبران به عنوان قلب سیستم و دستگاه تصفیه، یاد می شود. همان گونه که اشاره شد، ممبران های اسمز معکوس، جهت تصفیه آب شور و آب دریا و همچنین، بازیابی پساب های صنعتی و شهری مورد استفاده می باشند. در دنیای پیشرفته امروز، شرکت ها و کمپانی های بی شماری، این مولفه ها را تولید و بازار های جهانی و بین المللی ارائه می کنند. اما آن چه که در این میان مهم است نوع این ممبران هاست که در زیر انواع آن ها را عنوان خواهیم نمود.

نکته: لازم به ذکر است که ممبران تصفیه آب ، بر طبق نوع آب خوراکی که قرار به تصفیه آن است، در انواع مختلفی به بازار عرضه می شود که در ادامه خواهیم گفت:

  • ممبران های sw جهت تصفیه آب دریا
  • ممبران ها Bw جهت تصفیه آب های شور

انواع ممبران اسمز معکوس بر طبق ظرفیت

ممبران صنعتی بر اساس ظرفیت سیستم به دسته های زیر تقسیم بندی می شوند:

  • در قطر 5/2 در مصارف خانگی
  • در قطر 4 جهت مصارف صنعتی
  • در قطر 8 جهت مصارف صنعتی

چگونگی عملکرد ممبران اسمز معکوس

دستگاه ممبران صنعتی دارای لایه نازک کامپوزیتی می باشد، که به واسطه وجود آن  بسیار خوب عمل می کند. و برای تصفیه آب های فشار پایین، همچون آب های شهری و نمک زدایی دریا و خالص سازی آب های لب شور و فرآیند های شیمیایی و تصفیه پساب بسیار کارا با بازدهی بسیار مطلوب خواهند بود. علاوه بر این، ممبران تصفیه آب ، عملکرد مطلوبی در دفع نمک و مواد دارد و دارای مقاومت میکرو بیولوژی خوبی نیز می باشد.

نکته: اسمز معکوس، یکی از اجزای اصلی در تصفیه آب خواهد بود و روش اولترافیلتراسیون و نانو فیلتراسیون نیز از دیگر روش های موجود در تصفیه می باشد. اما در این مقاله قصد داریم به همان روش ممبران صنعتی بپردازیم.

اجزای فیلتر ممبران ها در فرآیند تصفیه کدامند

از آن جا که ممبران صنعتی یکی از انواع فیلتر ممبران ها می باشد، بهتر است که درباره اجزای این فیلتر کمی صحبت کنیم؛ اصولا در ساختار کلی فیلتر ممبران ها، اجزای زیر نقش عمده ای دارند.

ممبران اسمز معکوس

غشای نیمه تراوا

آلاینده های با اندازه بزرگتر از 0001/0 میکرون، امکان عبور از منافذ غشای نیمه تراوا را نخواهند داشت. با استفاده از این غشا، در تصفیه آب، آلاینده هایی از قبیل موارد زیر، حذف خواهند شد:

  • نیترات
  • باکتری ها
  • قارچ ها
  • نمک های محلول و غیر محلول در آب
  • فلزات سنگین و سرطان زا در آب
  • هر نوع ذرات جامد معلق در آب با اندازه کمتر از یک نانو
  • حذف سختی آب مورد نیاز در دیگ بخار و بویلر و تجهیزات تصفیه آب بزرگ صنعتی

مجرای فاضلاب

ساختار و طراحی ممبران به گونه ایی است که تنها آب خالص اجازه عبور از منافذ آن را خواهد داشت. آب بدون آلودگی بعد از عبور از غشا وارد مجرای آب شده و از دستگاه خارج می گردد.

عملکرد فیلتر ممبران

چنانچه در بالا اشاره شد، ممبران شامل دو بخش مجرای آب و مجرای فاضلاب می باشد. که در فرآیند تصفیه آب نقش بسزایی دارند. اما در صورت کلی، عملکرد فیلتر ممبران به نحو زیر خواهد بود.

  • غشای نیمه تراوا، بعد از قرار گرفتن در اطراف میله استوانه ای، داخل محفظه ای با نام هوزینگ، فیلتر کارتریج، واقع می شود.
  • آب وارد شده به داخل هوزینگ، به شکل چرخشی اطراف فیلتر به چرخش در خواهد آمد و بر اثر چرخش آب در اطراف ممبران، آب خالص و بدون آلودگی از منافذ کوچک غشا عبور نموده و وارد مجرای آب می شود. و این آب همان آب تصفیه شده بوده و از دستگاه خارج می گردد.
  • آلاینده های شیمیایی، باکتری ها و قارچ ها و آلاینده های فیزیکی امکان عبور از غشا را به هیچ عنوان نداشته و وارد مجرای فاضلاب خواهد شد. آب قرار گرفته در این بخش به عنوان فاضلاب از دستگاه خارج خواهد شد.

غشا های استفاده شده در ممبران اسمز معکوس

سیستم بافته شده به شکل مار پیچ

در این نمونه از غشا ها، قسمت محافظ در لایه های متناوب قرار دارد و به شکل مار پیچ داخل استوانه قرار می گیرد. ماده محافظ متخلخل بوده و جهت جریان های مایع، به منزله محیط انتقال می باشد. جدا سازی محصول آب شیرین، و پساب غلیظ شده، به کمک تنظیم داخلی استوانه انجام خواهد گرفت.

سیستم های لوله ای

در آن ها، غشا و سیستم محافظ متخلخل به شکلی طراحی و تعبیه شده که درون لوله ای به قطر 125 میلی لیتر قرار گرفته اند.

غشا های فیبر تو خالی

در این نمونه، لوله هایی با قطر بسیار ریز و کوچک وجود دارند که اندازه قطر آنان، در حدود 1 میکرون و یا کمتر از این اندازه است؛ آب ورودی اغلب بر سطح خارجی ممبران قرار می گیرد. در حالی که آب ورودی به داخل ممبران نفوذ نموده و از آخر ممبران خارج می گردد.

ممبران اسمز معکوس ro

تفاوت سیستم مارپیچ و فیبر تو خالی و لوله ای

در همه سیستم های مارپیچ و فیبر تو خالی غالبا نسبت به سیستم های لوله ای، شدت جریان بیشتری از آب را تصفیه می کنند. ولی، در معرض گرفتگی از آب بیشتری به نسبت سیستم های دیگر، قرار دارند و بیشتر از دیگر سیستم ها، برای گرفتن مواد معدنی آب های آشامیدنی مورد مصرف هستند.

اما سیستم های لوله ای، جهت تصفیه فاضلاب مناسب تر می باشند. چرا که با بالا رفتن شدت جریان در لوله، گرفتگی سیستم را می توان به حداقل میزان خود برساند.

لایه های ممبران اسمز معکوس

ممبران اسمز معکوس در واقع یک فیلم نازک کامپوزیتی است که دارای سه لایه می باشد.

  • لایه محافظتی پلی استری نگهدارنده رطوبت
  • لایه داخلی از جنس پلی سولفون بسیار ریز
  • لایه بسیار نازک پلی آمید
  • امتیازات منحصر به فرد ممبران اسمز معکوس
  • عدم نیاز به انرژی حرارتی
  • ارزانی تجهیزات و لوازم جانبی
  • سرعت عمل در نصب
  • سرعت عمل در بهره برداری
  • دارای قابلیت طراحی و بهره برداری در محدوده های متغیر و متنوع از چندین لیتر در روز تا میلیون متر مکعب در روز
  • مصرف و استفاده بسیار کم مواد شیمیایی جهت شستشو
  • عدم نیاز به توقف کامل دستگاه، جهت تعمیرات و یا شستشوی دوره ای

اجزای اصلی دستگاه ممبران اسمز معکوس

این دستگاه دارای اجزای اصلی و مهمی است که در زیر بیان خواهیم نمود.

سیستم پیش تصفیه

جهت افزایش طول عمر دستگاه اسمز معکوس و افزایش باز دهی و طول عمر و افزایش بازدهی نانو فیلتراسیون، وجود پیش تصفیه مطلوب و مناسب، بسیار موثر خواهد بود. چرا که موارد و عامل های زیر را به حداقل خواهد رساند:

  • عامل جرم گرفتگی
  • عامل رسوب گرفتگی
  • عامل تخریب ممبران

مزایای نصب پیش تصفیه

باید دانست که نصب پیش تصفیه و نگهداری درست و صحیح از آن، موجب بهینه سازی و مطلوب سازی موارد ذیل خواهد شد:

  • کاهش هزینه های عملیاتی
  • باز یافت محصول
  • مطلوب تر شده کیفیت محصول
  • بالا رفتن شدت جریان محصول

اجزای دستگاه پیش تصفیه

  • صافی فشاری
  • فیلتر ذغالی
  • میکرو فیلتر
  • سختی گیر
  • تزریق مواد شیمیایی
  • فید پمپ
ممبران اسمز معکوس

سیستم اسمز معکوس

اساس کار این نوع دستگاه به این نحو می باشد که به کمک پمپ فشار قوی، فشار بالایی را ایجاد نموده و موجب می گردد که آب خوراکی از ممبران عبور نماید و به جهت دیگر تراوش کند؛ ولی نمک های محلول نمی توانند از آن جا عبور کنند. در نتیجه، در بخش خروجی دو جریان فرآیند تولید و دیگری پساب را خواهیم داشت .

اجزای سیستم اسمز معکوس

  • پمپ فشار قوی
  • ممبران
  • پرشروسل

تجهیزات و لوازم جانبی دقیق

سازنده این گونه دستگاه ها موظفند که ابزار های دقیق را در محل های مناسب خود نصب و قرار دهند تا دستگاه کارکرد و بازدهی بالایی را داشته باشد.

محدودیت های ممبران اسمز معکوس

در ادامه برخی از محدودیت های سیستم ممبران اسمز معکوس را بیان خواهیم نمود.

  • فاکتور های ممبران در محدوده pH بین 2 تا 12 به نحو مطلوبی کار می کنند.
  • حداکثر دمای مجاز آب ورودی به ممبران ، تا حدود 45 درجه سانتیگراد باید باشد.
  • حد مجاز کلر آزاد برای ممبران کمتر از 1 درصد میلی گرم در لیتر خواهد بود.

چگونگی طول عمر و ماندگاری ممبران اسمز معکوس

اینگونه انتظار می رود که ممبران اسمز معکوس ، حداقل 2 سال دارای عمر مفید باشد. اما، عامل های زیادی بر طول عمر آن ها موثر خواهند بود. از جمله این عوامل در زیر بیان خواهیم نمود.

کیفیت آب خوراکی

جهت پیشگیری از وارد شدن آسیب و صدمه های احتمالی به ممبران اسمز معکوس، و جهت افزایش عمر مفید  این سیستم، سعی کنید همیشه پیش از ورود آب خوراکی به سیستم، از پیش تصفیه های گوناگون موجود، استفاده نمایید.

طراحی درست

پر واضح است که یک طراحی صحیح و اصولی، مهم ترین عاملی است که می تواند دوام و ماندگاری ممبران اسمز معکوس را ضمانت نماید.

دقت و توجه به اهمیت نگهداری و شستشوی ممبران اسمز معکوس

این گزینه نیز در کیفیت عمر مفید و بازدهی سیستم یا دستگاه ممبران اسمز معکوس می تواند نقش اساسی را ایفا کند.

ممبران RO (33)