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

طراحی هیدرولیکی فیلتراسیون آب

طراحی هیدرولیکی فیلتراسیون آب طراحی هیدرولیکی فیلتراسیون آب پيچيده است و معادلات تجربي متعددي براي پيش بيني افت ارتفاع در بستر تميز صافي ها پيشنهاد می شود. همچنين روش هاي متعددي براي تخمين افت ارتفاع صافي هاي گرفته موجود مي باشد. پارامتر های زیر در در طراحی هیدرولیکی فیلتراسیون آب تاثیر گذار است. افت ارتفاع در بستر […]

طراحی سیستم uasb

طراحی سیستم uasb طراحی سیستم uasb یا راکتور لایه لجن بی هوازی با جریان رو به بالا به طور کلی شامل 5 مرحله زیر است. این سیستم تصفیه بی هوازی که متشکل از حالت های uasb رو به بالا و اصلاحات طرح اولیه و راکتور بافل دار بی هوازی و راکتور لایه لجن سیال بی هوازی […]

زمان ماند سلولی

زمان ماند سلولی یا MCRT زمان ماند سلولی یا MCRT ، زمانی (معمولا بر حسب روز) است که جامدات یا باکتری ها در فرآیند لجن فعال باقی می مانند. زمان ماند سلولی یا زمان ماند جامدات یا SRT نیز خوانده میشود. برای محاسبه دقیق زمان ماند سلولی یا MCRT باید مقدار جامدات معلق (بر حسب پوند) موجود […]

اكسيداسيون بيولوژيكي هوازي

اكسيداسيون بيولوژيكي هوازي اكسيداسيون بيولوژيكي هوازي بمنظور حذف BOD در تعدادي از فرآيندهاي تصفيه فاضلاب مانند رشد معلق هوازي يا رشد چسبيده (فـيلم ثابـت) انجـام مي گيرد. در هر دو فرآيند، زمان تماس كافي بين فاضـلاب و ميكروارگانيـسم هـاي هتروتـروف، اكـسيژن كافي و مواد مغذي مورد نياز است. در حين تجزیه بيولوژيكي اوليه مـواد آلـي، بـيش […]

روشهای گندزدایی آب آشامیدنی

روش های گندزدایی آب آشامیدنی هدف از ارائه روشهای گندزدایی آب آشامیدنی ، کشتن پاتوژن ­ها و اسپورهای مقاوم غیر ضروری به وسیلۀ مواد شیمیایی، ازن و اشعۀ فرابنفش (UV) است. پاتوژن­ها میکروارگانیسم­ های بیماری ­زا هستند. شایان ذکر است که نباید مفهوم گندزدایی را با مفهوم استریلیزه کردن اشتباه کنیم، زیرا استریلیزه کردن به […]

تصفیه فاضلاب سمی

تصفیه فاضلاب سمی از ستونهای کربن فعال برای تصفیه فاضلاب سمی یا غیر قابل تجزیه بیولوژیکی و نیز بعنوان تصفیه پیشرفته پس از اکسیداسیون بیولوژیکی استفاده می شود. وقتی مواد آلی قابل تجزیه (bod) در پساب وجود داشته باشد، فعالیت بیولوزیکی ، کربن را احیا کرده و بدین طریق ظرفیت ظاهری جذب کربن بالا می رود. […]

پدیده ضربه قوچ در پمپ

پدیده ضربه قوچ در پمپ پدیده ضربه قوچ در پمپ ، پس از توقف ناگهاني موتور تلمبه، ابتدا سرعت تلمبه شروع به كاهش مي نمايد. در اين زمان تنها انرژي كه سبب ادامه دوران تلمبه ميشود، انرژي جنبشي قسمتهاي چرخنده موتور، تلمبه و مايع در حال حركت مي باشد. به علت آنكه اين انرژي كمتر از […]

تصفیه فاضلاب صنعتی به روش اکسیداسیون شیمیایی

تصفیه فاضلاب صنعتی به روش اکسیداسیون شیمیایی تصفیه فاضلاب صنعتی به روش اکسیداسیون شیمیایی یکی از روش های نوین برای تصفیه فاضلاب هایی می باشد که به روش های معمول قابل تصفیه نیستند. عموم تصفیه خانه های فاضلاب به روش لجن فعال فعالیت دارند. لجن فعال یک فعالیت زیستی می باشد و در صورت حضور […]

فرایند لجن فعال

فرایند لجن فعال : فرايند رشد چسبيده با فيلم ثابت  یکی از فرآیند های مهم در فرایند لجن فعال می باشد که  در يك فرايند بيولوژيكي با فيلم ثابت، ميكروارگانيسم ها به يك ماده جامد، جايي كه به آنهـا غلظـت نسبتاً بالايي از مواد آلي مي رسد، مي چسبند و تشكيل يك لايه زيستي به نـام […]

پلی آلومینیوم کلراید

پلی آلومینیوم کلراید پودر پلی آلومینیوم کلراید (پَک)،با نام ­های تجاری پلی آلومینیوم کلراید، آلومینیوم کلروهیدرات، آلومینیوم اُکسی­کلرید و OXAدرایران، مورد استفاده قرار می­ گیرد. پلی آلومینیوم کلراید (PAC) یا آلومینیوم کلراید هیدراته یک منعقدکننده پلیمری معدنی می باشد که با به کارگیری تکنولوژی نوین در ساخت در دهه های اخیر تولید شده. پلی آلومینیوم […]

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