روش اسمز معکوس در تصفیه آب

زمان مورد نیاز برای مطالعه: 4 دقیقه

روش اسمز معکوس در تصفیه آب

روش اسمز معکوس در تصفیه آب(Reverse Osmosis) یکی از شیوه‌های گسترده جداسازی است، که کاربری‌های مختلفی دارد. شیرین سازی آب دریا، جداسازی مواد آلی و سمی از پساب‌های صنعتی دو مورد مهم استفاده از این تکنولوژی می‌باشد. اسمز معکوس یکی از روش‌های اصلی شیرین سازی آب در کنار روش‌هایی مانند تقطیر، الکترودیالیز، بدون یون‌سازی و… است که در مقیاس‌های آزمایشگاهی؛ شهری و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه کاربرد روش اسمزی معکوس به سال‌های 1950 بر می‌گردد که آزمایش‌هایی توسط رید و برتون در دانشگاه فلوریدای آمریکا انجام پذیرفت و نخستین غشاء اسمزی معکوس از سلولز استات ساخته شد و در اواخر سال‌های 1960 این پدیده به صورت تجاری مورد استفاده قرار گرفت.

اصول نظری پدیده اسمز معکوس

شناخته پدیده اسمز معکوس نیازمند شناسایی خاصیت اسمزی است. به طور کلی انتقال جرم از یک محیط به محیط دیگر در اثر اختلاف غلظت و یا به عبارت بهتر در اثر اختلاف پتانسیل شیمیایی، به وجود می‌آید. به عنوان مثال ظرف آبی را در نظر بگیرید که یک قطعه بلور نمک طعام به درون آن انداخته می‌شود. در بخشی از ظرف که بلور نمک وجود دارد، غلظت نمک زیاد وغلظت آب ناچیز است و در بخش دیگر ظرف غلظت نمک صفر و غلظت آب بسیار زیاد است. در اثر اختلاف غلظت، ملکول‌های بلور نمک، نفوذ به بخش دیگر را که آب است، آغاز می‌نمایند و از سوی دیگر مولکول‌های آب نیز به بخش بلور نمک نفوذ می‌کند. این عمل تا یکسان شدن غلظت آب و نمک در دو بخش ادامه می‌یابد. چون بعد از آن نیروی محرکه که همان اختلاف غلظتی است بین دو محیط وجود ندارد و به بیان دیگر حالت تعادل برقرار گردیده است.

 

پدیده اسمزی در روش اسمز معکوس در تصفیه آب

خاصیت اسمزی به عبور یک حلال از بخش محلول رقیق به بخش محلول غلظت از درون یک غشاء نیمه تراوا گفته می‌شود. برای تشریح این ویژگی، شکل بالا که نشان دهنده ظرفی شامل دو بخش و یک غشاء می‌باشد، را در نظر بگیرید. آب و یا محلول رقیق آب نمک در یک بخش، محلول غلیظ آب نمک در بخش دیگر و غشایی که تنها به ملکول آب اجازه عبور می‌دهد. غشاء از عبور یون‌های تشکیل دهنده نمک به دلیل بزرگ بودن جلوگیری می‌نماید.

درابتدا سطح مایعات در دو بخش مساوی می‌باشند به دلیل وجود تمایل به یکسان نمودن غلظت‌ها در دو بخش، مولکول‌های آب از بخش محلول رقیق از غشاء عبور نموده و به درون محلول غلیظ نفوذ می‌کند. سطح مایع در بخش غلیظ افزایش می‌یابد. جریان مولکول‌های آب از درون غشاء تا آنجا انجام می‌گیرد که اختلاف سطح مایع ( به عبارتی دیگر اختلاف فشار) در دو بخش مانع حرکت مولکول‌های آب شود. اختلاف فشار در بخش جداشده توسط غشاء که در آن از جریان خالص مولکول‌های آب جلوگیری می‌نماید، را فشار اسمزی می‌نامند. فشار اسمزی سبب ایجاد تعادل در دو بخش می‌شود. حال چنانچه فشاری بیش از فشار اسمزی به بخش محلول غلیظ وارد شود، عکس پدیده اسمزی بروز می‌کند، به عبارت دیگر مولکول‌های آب از بخش محلول غلیظ‌تر به بخش محلول رقیق‌تر جریان می‌یابد. این پدیده را اسمز معکوس می‌نامند.

از پدیده اسمز معکوس برای تصفیه آب و به عبارت کلی‌تر برای فرایند تغلیظ و جداسازی استفاده می‌شود. فشار اسمزی با غلظت املاح موجود در محلول نسبت مستقیم دارد. به عنوان مثال در محلول ابکی نمک طعام افزایش غلظت به مقدار هر میلی‌گرم در لیتر سبب زیاد شدن فشار اسمزی به میزان psi01/0 می‌شود. دقت شود که در اثر عبور مولکول‌های آب از غشاء، غلظت یون‌های محلول پشت غشاء به تدریج افزایش یافته و در نتیجه فشار اسمزی نیز زیاد می‌شود.

 

 

محاسبه فشار اسمزی روش اسمز معکوس در تصفیه آب

 فشار اسمزی ایجاد شده از املاح محلول توسط دو روش محاسبه می‌گردد.

  •  رابطه وانتف: وانتف تابعیت فشار اسمزی را متناسب با غلظت املاح محلول و دمای مطلق محلول بیان نموده است.

    ضریب فشار اسمزی در رابطه وانتف تابع غلظت املاح و دما است. برای محلول 0.1 مولار برخی از نمک‌ها در دمای C° 20 به صورت جدول زیر است.

 

  • روش فاکتور اسمزی (osmosic pressure factor)

فرمول زیر شیوه ساده‌تری  برای محاسبه فشار اسمزی توسط روش فاکتور اسمزی در اختیار می‌گذارد.

با توجه به مقادیر فاکتور اسمزی برای یون‌های مختلف در جدول زیر ، فشار اسمزی محلول محاسبه می‌شود.

 

 

محاسبه شدت جریان حلال عبوری از غشا

شدت جریان حلال عبوری از غشاء تابع تفاوت اختلاف فشار اعمال شده و فشار اسمزی محلول، سطح غشاء و ضریب نفوذ پذیری حلال در غشاء است.

محاسبه جریان عبوری ماده حل شده از غشاء

شدت جریان عبوری ماده حل شده از غشاء تابع اختلاف غلظت جزء حل شونده محلول ورودی به غشاء و محلول خروجی از غشاء، سطح غشاء و ضریب نفوذپذیری ماده حل شونده از غشاء است.

 

5/5 - (1 امتیاز)

مقالات پیشنهادی

روش های پیشرفته تصفیه فاضلاب

روش های پیشرفته تصفیه فاضلاب در سال هایی گذشته تکنولوژی ها گوناگون و روش های پیشرفته تصفیه فاضلاب متفاوتی برای تصفیه ی فاضلاب بررسی و ابداع شده است. این روش ها برای جداسازی مواد و ترکیبات مهم بکار گرفته می شوند.سیستم های تصفیه پیشرفته فاضلاب را می توان بر حسب نوع عملیات واحد یا فرایند واحد آن […]

هوادهی به آب

هوادهی به آب در تصفیه آب شهری هوادهی به آب برای کاهش مزه یا بوی نامطبوع آب مربوط به گازهای محلول ناشی از تجزیه مواد آلی یا کم کردن و یا زدودن مقادیر اضافی و نامناسب دی اکسیدکربن، هیدروژن سولفوره و غیره و یا تامین اکسیژن لازم در فرآیند آهن و یا منگنز زدایی تامین می گردد. درهوادهی […]

تصفیه پساب صنایع لبنی

تصفیه پساب صنایع لبنی تصفیه پساب صنایع لبنی به دلیل اینکه داراي دبي، بار آلي، درجه حرارت، pH و مقـدار مـواد مغـذي بسـيار خطرناک هستند.  تنظيم جريان و خصوصيات شيميايي اينگونه فاضلاب ها از اولين نيازهاي فرايند تصفيه بيولوژيكي است. تنظيم pHو دبي فاضلاب با ايجاد يك حوض متعادل سازي با زمان مانـد حـداقل 6-12h امكـان […]

هوادهی سطحی فاضلاب

هوادهی سطحی فاضلاب دو نوع هوادهی سطحی فاضلاب وجود دارد ، آنهایی که از یک لوله مکش (draft) استفاده کرده و آنهایی که فقط یک پروانه سطحی دارند. در هر دو نوع روش ، انتقال اکسیژن از طریق سطحی که از پاشیده شدن حجم زیادی مایع در بالای سطح تانک هوادهی و بواسطه گردابی شدن، […]

استاندارد پساب خروجی فاضلاب برای کشاورزی

استاندارد پساب خروجی فاضلاب برای کشاورزی ضابطه هایی كه برای استاندارد پساب خروجی فاضلاب برای کشاورزی مورد توجه قرار ميگيرد، COD پساب خروجی ، BOD ، نیتروزن و فسفات و هدايت الكتريكي آب است كه هدایت الکتریکی شاخص خـوبي بـراي غلظت كل نمكهاي محلول ميباشد. اين شاخص در واقع تعيين كننده قابليت جذب و دسترسي آب […]

پارامترهای طراحی تصفیه خانه فاضلاب

پارامترهای طراحی تصفیه خانه فاضلاب پارامترهای طراحی تصفیه خانه فاضلاب به روش فرآيند لجن فعال ، برای طراحی مکانیکال و طراحی فرایند های های تصفیه فاضلاب استفاده می شود موارد زیر  می باشد: انتخاب نوع راكتور روابط سـينتيكيقابل كاربرد زمان مانـد جامـدات و ضـوابط بارگـذاري مـورد اسـتفاده توليـد لجـن انتقـال و نيازمنديهاي اكسيژن نياز به […]

شاخص حجمی لجن

شاخص حجمی لجن شاخص حجمی لجن SVI  یا sludge volume index در یک فرآیند لجن فعال برای اندازه گیری خصوصیات ته نشینی (میلی لیتر بر گرم) مایع مخلوط یا لجن فعال مورد استفاده قرار می گیرد. شاخص حجمی لجن SVI  از تقسیم حجم جامدات معلق مایع مخلوط بر چگالی جامدات معلق مایع مخلوط محاسبه می گردد. حجم […]

کلرزنی آب استخر

کلرزنی آب استخر کلرزنی آب استخر درحال حاضر عامل اصلي گندزدایي آب استخر های شنا و پارک های آبی می باشد. و بيشترین مصرف را در گندزدایی آب و فاضلاب دارد. در ابتدا کاربرد این ماده به آب خام ورودي به تصفيه خانه و آب ورودي به صافيها، تانکهاي ذخيره و لوله هاي آب افزوده ميشد […]

پکیج تصفیه فاضلاب به روش انعقاد شیمیایی

پکیج تصفیه فاضلاب به روش انعقاد شیمیایی پکیج تصفیه فاضلاب به روش انعقاد شیمیایی یک سازه تصفیه خانه کامل است جهت تصفیه فاضلاب شیمیایی و صنعتی. این پکیج ها به صورت کامل در کارگاه شرکت دانش بنیان آبرام ساخته می شوند و برای نصب و راه اندازی به محل مورد تقاضا ارسال و در محل […]

میکروارگانیسم های فاضلاب

میکروارگانیسم های فاضلاب میکروارگانیسم های فاضلاب که با عنوان لجن فعال شناخته می شود عمل اصلی را در تجزیه بیولوژیکی فاضلاب انجام می دهند. در تمامی منابع آب سطح زمین ، باکتری ها و قارچ ها مشاهده می شوند. این امر در فاضلاب ها نیز صادق است به ویژه فاضلاب های شهری که به دلیل […]

نظرات کاربران

ارسال دیدگاه
  • دیدگاه های ارسال شده توسط شما، پس از تایید در وب سایت منتشر خواهد شد.
  • پیام هایی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • مجموع دیدگاهها: 0
  • در انتظار بررسی: 0
  • انتشار یافته: 0

هنوز دیدگاهی ثبت نشده است.

سوالی دارید؟ منتظر تماس شما هستیم

برای دریافت مشاورۀ رایگان، همین حالا با کارشناسان ما تماس بگیرید