ممبران تصفیه آب چیست؟

تاریخچه

در طی سال های 1950 و اوایل دهده 1960، پدیده ممبران صنعتی به عنوان روشی عملی ، برای آب شیرین کن توسعه یافت، به طوری که در سال 1965 اولین سیستم RO شهری در کالینگای کالیفرنیا، نصب شد. تا اواسط دهه 1980، اغلب شیوه های تجاری برای شیرین سازی آب لب شور استفاده شدند.

پیشرفت های اخیر که در زمینه فناوری غشایی صورت گرفته است و نیز میزان کارایی بالای آن، به کاربرد وسیع تر آن منجر شده است، به طوری که سیستم های RO در حال حاضر بیش از 50 درصد ظرفیت آب شیرین کن های دنیا را تحت پوشش قرار دادهاند. هن هل به طور گسترده ای در پروژه های شیرین سازی آب دریا ، آب لب شور و تصفیه آب استفاده شدهخ و نیز در بازار آب شیرین کن ها ، سریع ترین رشد را داشته اند.


در حال حاضر در بسیاری از واحد های عظیم آب شیرین کن دنیا، سیستم های RO به منظور شیرین سازی آب دریا استفاده می شوند. این سیستم ها ، آب با کیفیت بالا برای دیگ های خنک کننده نیروگاه های برق ، کارخانه های نوشابه سازی ، دارو سازی و سازنده نیمه هادی، تولید می کنند. شهرت سیستم های RO خانگی، باعث شده که فیلتر ممبران فرایندی کاملا شناخته شده در خانه ها باشد.

ممبران صنعتی چیست؟

تصفیه آب صنعتی یا نمک زدایی آب یک روش جدید تصفیه آب است که از فرآیند اسمز معکوس RO برای تصفیه آب استفاده می کند. دستگاه تصفیه آب صنعتی دستگاهی است که قادر است آب شور را به آب شیرین تبدیل کند. دستگاه های آب شیرین کن در مدل های آب شیرین کن خانگی، نیمه صنعتی و صنعتی ارائه می شود.

امروزه کیفیت آب مصرفی در صنایع بسیار حائز اهمیت است و تمامی صنایع به دنبال استفاده از آب سبک با نمک کم هستند. استفاده از آب های بسیار شور و سخت تاثیر مستقیمی بر کیفیت محصولات تولیدی دارد، بنابراین برای دسترسی به آب باکیفیت باید از دستگاه تصفیه آب صنعتی یا نرم کننده آب استفاده کرد.

دستگاه تصفیه آب صنعتی قابل استفاده در صنایع مختلف از جمله تولید آب آشامیدنی، صنعت فولاد، صنایع دارویی، صنایع غذایی، صنایع ماهی، صنعت طیور (صنعت طیور)، صنعت کشاورزی، صنعت خودروسازی و ... می باشد.

ویژگی های ممبران صنعتی

غشا به عنوان قلب سیستم RO و دیواره ای است که جداسازی جامدات محلول به وسیله آن صورت می گیرد. ممبران های RO از صفحه های نیمه تراوا و یا با نفوذ انتخابی از مولکول های آلی با زنجیره های طولانی یا پیلمر ها ساخته شده که به آب اجازه عبور می دهند. این خصوصیت آبدوستی به مولکول های آب اجازه می دهد که در ساختار غشا به راحتی پراکنده شده و یا به راحتی به داخل یا خارج از آن نفوذ کنند، در صورتی که عبور جامدات محلول را محدود می نماید. به طور کلی سه خصوصیت برای تعیین میزان کارایی ممبران استفاده می شود: سرعت جریان، عدم پذیرش نمک ها و بازیافت.


انواع ممبران های تصفیه آب

دو نوع از معمول ترین انواع ممبران های صنعتی آنهایی هستند که از استات سلولز (CA) و پلیمر های پلی آمید(PA) ساخته شده اند.

اولین ممبران های تجاری RO که آرایشی به صورت مارپیچی دارند، از مواد استات سلولزی ساخته شده اند. اغلب ممبران های CA امروزی از ترکیبات تری استات سلولز/ دی استات سلولز با سطح ممبران فعال و با ضخامت 1.0 تا 2 میکرون ساخته شده اند که روی لایه محافظ متخلخلی با ضخامت 100 تا 200 میکرون قرار دارند. این ممبران ها به صورت برگشتناپذیرند یا نامتقارن می باشند و تنها زمانی موثرند که روی سطح فعال آن ها محلول غلیظی به کار می رود.

از مزایای ممبران های CA مقاومت در مقابل عوامل اکسید کننده مانند کلر آزاد و کلروآمین ها در آب تغذیه کننه تا غلظت یک میلی گرم در لیتر است. این خصوصیت در جایی که احتمال گرفتگی بیولوژیکی زیاد است، اهمیت می یابد.

ساختار ممبران های صنعتی

ممبران های RO اغلب به صورت ورقه های مسطح بوده که در بین آن ها شبکه جدا کننده توری شکلی که وظیفه توزیع بهتر آب و همچنین حمایت ممبران در برابر فشار زیاد را نیز دارد، قرار میگیرد. این صفحه ها از سه طرف به هم چسبیده اند و طرف باز به استوانه سوراخ داری متصل می شود. سپس این صفحه ها به دور استوانه مرکزی سوراخ دار پیچانده شده و ساختاری غشایی را تشکیل می دهد. در عمل ، آب تغذیه کننده از یک انتهای المان غشایی با فشار واردشده و در بین سطوح فعال جریان می یابد.


فشار کارکرد سیستم

طبق تعریف، اسمز معکوس باید بر فشار اسمزی محلول غلبه نمایید. از انجا که فشار اسمزی محلول با میزان شوری آن تناسب مستقیم دارد، بنابراین شوری منبع تغذیه ، به عنوان فاکتور اولیه در تعیین فشار کارکرد سیستم فیلتر ممبران به کار می رود.

شدت جریان آب از میان غشا به مقدار فشار اضافه بر فشار اسمزی در آب ورودی بستگی دارد. بنابراین ، اگر سیستم RO در فشاری بهره برداری شود که فقط کمی بیشتر از فشار اسمزی باشد، میزان اب تولید شده کم است. همچنین چون خصوصیات نمک عبوری به فشار بستگی ندارد و در حد ثابتی باقی می ماند، کیفیت آب نفوذ کرده از غشا، پایین است. در صورت افزایش میزان فشار، میزان جریان تولیدی و نیز کیفیت آن، افزایش می یابد.

فشار کارکرد سیستم علاوه بر میزان شوری آب تغذیه کننده، به دمای آب، کیفیت آب تولید شده و مشخصات غشا نیز بستگی دارد. اغلب واحد های آب لب شور در محدوده فشار 14 تا 27 بار کار می کنند(300 تا 450 PSI) . در حالی که واحد های آب دریا معمولا در فشار 54 تا 80 بار کار می کنند (800 تا 1200).


نسبت بازیافت

اگرچه فشار کارکرد با افزایش میزان می یابد؛ اما میزان ضریب بازیافت سیستم معمولا کاهش می یابد. نسبت بازیافت معمولا براساس پتانسیل رسوب دهی آب ورودی انتخاب می شود. در صورت افزایش میزان بازیافت ، میزان غلظت نمک نیز در اب برگشتی زیاد می شود. در مقادیر بالاتر بازیافت ممکن است میزان انحلال پذیری نمک های با قابلیت انحلال کم از مقدار حداکثر تجاوز کند و به ته نشینی و رسوب آن ها در غشا RO منجر گردد.

در بعضی منابع آب زیر زمینی یا فاضلاب های صنعتی، امکان اباع بودن به وسیله یک یا چند نوع از یون ها وجود دارد. با توجه به این که در این حالت برای عملکرد بدون رسوب گذاری، میزان بازیافت بسیار پایین ضروری است، بنابراین در این موارد استفاده از RO برای تصفیه آب، اقتصادی نیست.