
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 آبشیرینکن است. به واقع، استفاده از این دستگاه یک روش نسبتا مطلوب و مورد تایید در تمامی صنایعی که نیاز به آب خالص دارند میباشد. وظیفه این دستگاه این است که ذرات محلول را از حلال که همان آب میباشد جدا سازی نماید.
در بسیاری از صنایع، از ممبران اسمز معکوس، استفاده میشود:
- دیگهای بخار
- جهت تصفیه پساب
- برجهای خنک کننده
- خط تولید با خلوص بالا
- جهت استفاده مجدد از آب
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 یونها، و مولکولها و ذرات بزرگتر حل شده در آب، استفاده میگردد. در دستگاه های تصفیه خانگی، غشای نیمه تراوا، فیلتر ممبران یا اسمز معکوسRO نامیده میشود. ممبران صنعتی، تحت عنوان فیلتر چهارم دستگاه تصفیه آب، نیز شناخته میشود. لازم به ذکر است که فشار مورد نیاز جهت انجام فرآیند اسمز معکوس، توسط پمپ دستگاه تصفیه آب خانگی مورد تامین قرار میگیرد.
تفاوت اسمز و اسمز معکوس
به بیان سادهتر میتوان 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 میکند. 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 میشود.
موارد استفاده از ممبران اسمز معکوس
از دستگاه ممبران به منظور تولید آب آشامیدنی به شیوه نمک زدایی از آبهای لب شور و آبهای دریا و حتی آب منازل، به منظور تامین آب شرب و آشامیدنی با طعم مطلوبتر و دفع عوامل میکروبی و بیماری زا و خطرناک به کار میرود. همچنین از این دستگاه در سایر صنایع اعم از صنایع زیر نیز استفاده میشود.
- صنایع تولید برق
- صنایع دارو سازی
- اغلب صنایع دیگر
- صنایع خودرو سازی
- صنایع آرایشی و بهداشتی
- صنایع سازندهی نیمه هادی

مزیت ممبران اسمز معکوس
کارکرد این دستگاه، عالیترین و برترین سطح از روشهای فیلتراسیون و تصفیه کنندگی موجود، در صنعت میباشد. ممبران اسمز معکوس در حقیقت به عنوان یک مانع یا یک سد، برای کلیه نمکهای محلول و مولکولهای غیر آلی و آلی با وزن مولکولی تقریبی بیشتر از 100 عمل میکند. بهتر است بگوییم که تنها مولکول آلی آب به صورت آزاد از بین ممبران عبور نموده و جریان خالصی را تولید میکند. به این صورت فرآیند عملی حذف نمکهای حل شده، به میزان 95 تا 99 درصد انجام میپذیرد.
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 میباشد.
- 1200 پی اس آی و یا 84 بار برای آب های دریا میباشد.
انواع ممبران تصفیه آب
در تمامی واحد های تصفیه آب غشایی نظیر اسمز معکوس از ممبران به عنوان قلب سیستم و دستگاه تصفیه، یاد میشود. همان گونه که اشاره شد، ممبرانهای اسمز معکوس، جهت تصفیه آب شور و آب دریا و همچنین، بازیابی پسابهای صنعتی و شهری مورد استفاده میباشند. در دنیای پیشرفته امروز، شرکتها و کمپانیهای بی شماری، این مولفهها را تولید و در بازارهای جهانی و بین المللی ارائه میکنند. اما آن چه که در این میان مهم است نوع این ممبران هاست که در زیر انواع آنها 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 میشود که در ادامه به آن خواهیم پرداخت:
- ممبران های sw جهت تصفیه آب دریا
- ممبران ها Bw جهت تصفیه آب های شور
فهرست مطالب
انواع ممبران اسمز معکوس بر طبق ظرفیت
ممبران صنعتی بر اساس ظرفیت سیستم به دستههای زیر تقسیم بندی میشود:
- قطر 5/2 (مصارف خانگی)
- قطر 4 (مصارف صنعتی)
- قطر 8 (مصارف صنعتی)
چگونگی عملکرد ممبران اسمز معکوس
دستگاه ممبران صنعتی دارای لایه نازک کامپوزیتی میباشد. وجود این لایه نازک عملکرد این دستگاه را به شدت ارتقا بخشیده است. برای تصفیه آب های فشار پایین، همچون آب های شهری، نمک زدایی دریا، خالص سازی آب های لب شور، فرآیند های شیمیایی و تصفیه پساب از بازدهی خوبی برخوردار است. علاوه بر این، ممبران تصفیه آب ، عملکرد مطلوبی در دفع نمک و مواد دارد و دارای مقاومت میکروبیولوژی خوبی نیز میباشد.
نکته: اسمز معکوس، یکی از اجزای اصلی در تصفیه آب است. روش اولترافیلتراسیون و نانو فیلتراسیون نیز از دیگر روش های موجود در تصفیه میباشد. اما در این مقاله قصد داریم به همان روش ممبران صنعتی بپردازیم.
اجزای فیلتر ممبرانها در فرآیند تصفیه کدامند
از آن جا که ممبران صنعتی یکی از انواع فیلتر ممبرانها میباشد، بهتر است که درباره اجزای این فیلتر کمی صحبت کنیم. اصولا در ساختار کلی فیلتر ممبرانها، اجزای زیر نقش عمده ای دارند.

غشای نیمه تراوا
آلاینده هایی 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
- قارچها
- باکتریها
- فلزات سنگین و سرطان زا در آب
- نمک های محلول و غیر محلول 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 دارد. آب بدون آلودگی بعد از عبور از غشا وارد مجرای آب شده و از دستگاه خارج میگردد.
عملکرد فیلتر ممبران
چنانچه در بالا اشاره شد، ممبران شامل دو بخش مجرای آب و مجرای فاضلاب میباشد. این مجراها 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 استوانهای، داخل محفظهای با نام هوزینگ، فیلتر کارتریج، واقع میشود.
- 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 میشود. این آب همان آب تصفیه شده بوده و از دستگاه خارج میگردد.
- آلایندههای شیمیایی، باکتریها و قارچها و آلایندههای فیزیکی امکان عبور از غشا را به هیچ عنوان نداشته و وارد مجرای فاضلاب خواهند شد. آب قرار گرفته در این بخش به عنوان فاضلاب از دستگاه خارج خواهد شد.
غشاهای استفاده شده در ممبران اسمز معکوس
سیستم بافته شده به شکل مارپیچ
در این نمونه از غشاها، قسمت محافظ در لایه های متناوب قرار دارد و به شکل مار پیچ داخل استوانه قرار میگیرد. جدا سازی محصول آب شیرین و پساب غلیظ شده، به کمک تنظیم داخلی استوانه انجام خواهد گرفت.
سیستمهای لولهای
در آنها، غشا و سیستم محافظ متخلخل به شکلی طراحی و تعبیه شده که درون لولهای به قطر 125 میلی لیتر قرار گرفتهاند.
غشاهای 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 میگیرد. در حالی که آب ورودی به داخل ممبران نفوذ نموده و از آخر ممبران خارج میگردد.

تفاوت سیستم مارپیچ و فیبر تو خالی و لولهای
همه سیستم های مارپیچ و فیبر تو خالی غالبا نسبت به سیستم های لولهای، شدت جریان بیشتری از آب را تصفیه میکنند. ولی در معرض گرفتگی بیشتری به نسبت سیستم های دیگر قرار دارند. همچنین بیشتر از دیگر سیستمها، برای گرفتن مواد معدنی آب های آشامیدنی مورد قرار میگیرند.
اما سیستم های لولهای، جهت تصفیه فاضلاب مناسب تر میباشند. چرا که با بالا رفتن شدت جریان در لوله، گرفتگی سیستم را میتوان به حداقل میزان خود رساند.
لایههای 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
- سرعت عمل در نصب
- عدم نیاز به انرژی حرارتی
- سرعت عمل در بهره برداری
- ارزانی تجهیزات و لوازم جانبی
- مصرف و استفاده بسیار کم مواد شیمیایی جهت شستوشو
- عدم نیاز به توقف کامل دستگاه، جهت تعمیرات و یا شستوشوی دورهای
- دارای قابلیت طراحی و بهره برداری در محدوده های متغیر و متنوع از چندین لیتر در روز تا میلیون متر مکعب در روز
اجزای اصلی دستگاه ممبران اسمز معکوس
این دستگاه دارای اجزای اصلی و مهمی است که در زیر به آنها خواهیم پرداخت.
سیستم پیش تصفیه
جهت افزایش طول عمر دستگاه اسمز معکوس و افزایش بازدهی، طول عمر و 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 تخریب ممبران
- عامل رسوب گرفتگی
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:
- بازیافت محصول
- کاهش هزینه های عملیاتی
- بالا رفتن شدت جریان محصول
- مطلوب تر شده کیفیت محصول
اجزای دستگاه پیش تصفیه
- فید پمپ
- میکرو فیلتر
- سختی گیر
- فیلتر ذغالی
- صافی فشاری
- تزریق مواد شیمیایی

سیستم اسمز معکوس
اساس کار این نوع دستگاه به این نحو میباشد که به کمک پمپ فشار قوی، فشار بالایی را ایجاد نموده و موجب میگردد که آب خوراکی از ممبران عبور نماید و به جهت دیگر تراوش کند؛ ولی نمکهای محلول نمیتوانند از آن جا عبور کنند. در نتیجه، در بخش خروجی دو جریان فرآیند تولید و دیگری پساب را خواهیم داشت .
اجزای سیستم اسمز معکوس
- ممبران
- پرشروسل
- پمپ فشار قوی
تجهیزات و لوازم جانبی دقیق
سازنده این گونه دستگاهها موظفند که ابزارهای دقیق را در محلهای مناسب خود قرار دهند تا دستگاه کارکرد و بازدهی بالایی داشته باشد.
محدودیتهای ممبران اسمز معکوس
در ادامه برخی از محدودیت های سیستم ممبران اسمز معکوس را بیان خواهیم نمود.
- حد مجاز کلر آزاد برای ممبران کمتر از 1 درصد میلی گرم در لیتر خواهد بود.
- فاکتورهای 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.
چگونگی طول عمر و ماندگاری ممبران اسمز معکوس
اینگونه انتظار میرود که ممبران اسمز معکوس ، حداقل 2 سال دارای عمر مفید باشد. اما، عوامل زیادی بر طول عمر آن ها موثر خواهد بود. از جمله این عوامل در زیر بیان خواهیم نمود.
کیفیت آب خوراکی
جهت پیشگیری از وارد شدن آسیب و صدمات احتمالی به ممبران اسمز معکوس، و جهت افزایش عمر مفید این سیستم، سعی کنید همیشه پیش از ورود آب خوراکی به سیستم، از پیش تصفیههای موجود، استفاده نمایید.
طراحی درست
پر واضح است که یک طراحی صحیح و اصولی، مهم ترین عاملی است که میتواند 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 میتواند نقش اساسی ایفا کند.
سوالات متداول ممبران صنعتی
عمر مفید فیلترهای ممبران تحت تأثیر تعدادی متغیر است. ممبرانهای صنعتی طولانی مدت توسط کالیبر آب ورودی، تمیز کردن و نگهداری سریع و همچنین تنظیم صحیح سیستم تصفیه آب تضمین میشوند. در صورت شکست هر یک از این سناریوها، فیلتر ممبران فوراً از بین میرود. فیلترهای غشایی Konfetok با در نظر گرفتن فاکتورهای ذکر شده میتوانند حداقل به مدت پنج سال به طور مداوم در شرایط معین کار کنند.
رسوب ممبرانها به طور کلی چهار علت اصلی دارد. گل در جریان آب ورودی مهمترین عنصر است. عامل مهم دیگر ذرات معلق هستند. سومین عنصر حیاتی نیز مربوط به رشد باکتریها است. رسوب میتواند توسط مواد آلی مانند نفت نیز ایجاد شود.
برای جلوگیری از رسوب غشای فیلتر غشایی، معمولاً توصیه میشود از تجهیزات پیش تصفیه قبل از سیستم RO استفاده شود. استفاده از هر دو دستگاه علاوه بر کسب نتایج بهتر، عمر مفید آنها را افزایش میدهد. هنگامی که آب سخت برای اولین بار از تجهیزات پیش تصفیه عبور میکند، نمک های موجود میتوانند رسوب کنند و به یک مشکل بزرگ تبدیل شوند.
Clean in place یا عملیات CIP نام کوتاه شستوشوی غشا در کارخانههای آب شیرین کن صنعتی است. سیستمهای تصفیه آب اغلب دچار گرفتگی ناشی از میکرو ارگانیسم ها و ذرات آلاینده میشوند. انسدادهای ایجاد شده توسط این ذرات را میتوان با شستوشوی معمول ممبرانهای نمک زدایی برطرف کرد.
از آنجایی که با شستشوی معمولی از ایجاد کریستال یا رسوب جلوگیری میشود، فیلترهای ممبران عمر مفید قابل توجه بیشتری دارند. فیلترهای غشایی ته نشین شدن تدریجی و لایه به لایه را تجربه میکنند. شستشوی فیلتر ممبران متناسب با هر لایه با استفاده از مواد مناسب به همین دلیل ضروری است.
برای شستوشو و نگهداری غشاهای اسمز معکوس باید مراحل زیر انجام شود:
- هنگام پوشیدن دستکش پلاستیکی توصیه می شود با غشا تماس بگیرید.
- قبل از برداشتن غشاها، سیستم را طبق دستور سازنده شستشو دهید.
- از محلول متا بی سولفیت سدیم و پلی پروپیلن با درصد غلظت مشخص بر اساس توصیه های سازنده برای دور نگه داشتن غشاها از سیستم استفاده کنید.
- به مدت یک ساعت، غشاها باید به صورت عمودی زیر آب قرار گیرند.
- غشاها را پس از خارج کردن از محلول در کیسه های در بسته نگهداری کنید. رطوبت غشا بدون نیاز به قرار دادن محلول در کیسههای نگهداری برای دوام آن کفایت میکند.
- هر سه ماه یکبار یک بازرسی چشمی و اندازه گیری pH انجام دهید. سطح pH نباید کمتر از 3 باشد. اگر متوجه رشد بیولوژیکی شدید، روش فوق را تکرار کنید.
یک تکنیک برای ارزیابی کیفیت آب، شاخص چگالی سیلت است. این روش شامل شمارش مقدار کلوئیدها و ذرات معلق در آبی است که وارد سیستم اسمز معکوس میشود. در واقع، این شاخص نشان میدهد که ماشین آلات پیش تصفیه چقدر خوب عمل میکنند. استاندارد ASTM D 4189-95 روش دقیق آزمایش و اندازه گیری TDS را مشخص میکند.
عنصر اصلی موثر بر میزان وجود این شاخص، منبع آب ورودی است. تجهیزات پیش تصفیه مورد نیاز نخواهد بود زیرا آب چاه عمیق دارای مقدار شاخصی در حدود 3 است که نیاز به آن را نفی میکند. آب روزمین دارای شاخص 6 است، به این معنی که برای جلوگیری از آسیب رساندن به غشا، تجهیزات پیش تصفیه مورد نیاز است. علاوه بر این، از آنجا که مقدار این شاخص برای آب دریا به طور قابل توجهی بالاتر خواهد بود، پیش تصفیه بسیار مهم است.
نرمکنندههای آب غشایی یا تصفیهکنندههای آب صنعتی از فیلتراسیون غشایی استفاده میکنند، یک تکنیک جداسازی فیزیکی بر اساس اندازهها و خواص مختلف مولکولها. اختلاف فشار بین دو طرف یک غشاء خاص به عنوان موتور در این نوع از نرم کنندهها عمل میکند. با استفاده از فناوری فیلتراسیون غشایی میتوانید هزینههای کلی تولید را کاهش دهید و در عین حال کیفیت محصول را بهبود بخشید.
آیا اسمز معکوس RO معایبی هم دارد؟؟
سلام روز بخیر.
معمولا از اسمز معکوس RO در فشار بالا نباید استفاده کرد و اینکه باکتری های زیادی در سطح فیلتر آن قرار می گیرد که طعم و بو را تغییر می دهد.
سلام و عرض ادب. عمر فیلتر ممبران ها حدودا چقدر است؟
سلام روز بخیر.
اگر TDS خروجی ممبران پایین باشه و میزان آبدهی آن مطلوب باشه میشه گفت بین 2 تا 5 سال، که گاهی اوقات با رعایت این دو شرط به 10 سال هم می رسد.
با سلام. وقت بخیر. ببخشید فیلتر ممبران ها با اختلاف فشار و اختلاف غلظت هم کار می کنند؟
سلام روز بخیر
با تشخیص فشار و غلظت ناخالصی که در آب وجود دارد میتوان جلوی ناخالصی هارو گرفت در نظر داشته باشید که قطر مولکول آب 0.005 میکرومتره و قطر باکتری موجود در آّب 0.02 میکرومتر است. وآن سوراخ ها جوری طراحی شده که فقط قطر مولکول آب از ممبران ها رد می شود