اساس کار اسمز معکوس

زمان مورد نیاز برای مطالعه: 6 دقیقه

اساس کار اسمز معکوس

اساس کار اسمز معکوس بدين نحو است كه اگر در دو سوي يك غشاي نيمه تراوا دو محلول با غلظتهاي متفـاوت داشته باشيم، قاعدتاً حلال از سمت محيط رقيقتر به سمت محيط غليظ تر در سوي ديگر غشاي نيمـه تـراوا بـه حركت در خواهد آمد. اين پديده كه تحت فشار اسمزي واقع مي شود را اسمز گويند. اگر فشاري بيش از فشـار اسمزي را به محلول غليظ تر وارد كنيم حلال از طريق غشاء نيمه تراوا از محيط با غلظت زياد به سمت محيط با غلظت كم حركت كرده كه اين پديده را اسمز معكوس گويند. در نمودار زیر مقایسه انواع فیلتر های تصفیه آب نشان داده شده است : 

 

 

تاریخچه سیستم های اسمز معکوس

از زمان ظهور و توسعه و استفاده عملیاتی و کاربردی گسترده از سیستم های اسمز معکوس (Reverse Osmosis)  یا (RO)  و سیستم های الترافیلتراسیون (ultrafiltration(UF)) در اواخر 1950 و اوایل 1960 ، گسترده استفاده از این تجهیزات بسیار توسعه یافته است. در ابتدا ، سیستم های اسمز معکوس (Reverse Osmosis) برای شیرین کردن آب دریا و آب های شور و بد مزه استفاده می شود. افزایش تقاصا برای سیستم های اسمز معکوس در صنایعی مانند صنایع بسته بندی آب آشامیدنی ، صنایعی برای بهینه سازی و کاهش مصرف انرژی ، کنترل آلودگی و صنعت بازیافت مواد از جریان های فاضلاب ، کاربرد های جدید و اقتصادی پیدا کرده است. سیستم های RO و NF ، در صورت استفاده به صورت جداگانه یا به صورت ترکیبی یا با سیستم های تبادل یونی، باعث کاهش هزینه ها و  افزایش راندمان تصفیه می گردد.  شکل زیر فرآیند های مورد استفاده برای تصفیه آب بر اساس مقدار نمک موجود در آب را نشان می دهد.

دستگاه تصفیه آب RO

 

به علاوه ، پیشرفت هایی در زمینه بیوتکنولوژی ، صنایع دارویی  همگام با توسعه  صنعت ممبران ها باعث شده است که ممبران ها به عنوان بخش اصلی سیستم جداسازی (Seperation) باشد. سیستم های اسمز معکوس در مقایسه با سیستم های تقطیری تصفیه باعث کاهش مصرف انرژی شده است. به صورت کلی ، ممبران های RO امکان حذف نمک های موجود در آب با راندمان بالایی دارد به طوریکه فشار زیادی بر روی تجهیزات تامین فشار وارد نشده و هزینه های عمومی نگه داری سیستم بالا نرود. فناوری ممبران های نانوفیلتراسیون ، یک ظرفیت انتخاب محدوده حذف نمک ها (کاتیون ها و آنیون ها)  و ترکیبات مختلف در فشار های پایین را می دهد.

فناوری های مختلف فیلتراسیون که در حال حاضر در سیستم های تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد، بر اساس سایز ذرات حذف شده از آب خام ورودی دسته بندی می شود. ماکرو فیلتراسیون های متعارف برای حذف مواد معلق به این شکل می باشد که با عبور آب خام از بستر فیلتر به صورت عمودی کار می کند. کل آب از بستر فیلتر عبور می کند و تنهای یک جریان خروجی از پایین بستر خارج می گردد. مثل هایی از این فیلتر ها  ، شامل فیلتر های کارتریجی ،فیلتر های شنی و فیلتر های چند لایه می باشد.  طرفیت جداسازی ماکروفیلتراسیون محدود به ذرات نامحلول با قطر ذرات بیشتر از 1 میکرومتر می گردد.

برای حذف ذارت کوچک و نمک های محلول ممبران های فیلتراسیون کراس فلو(Crossflow membrane filtration) مورد نیاز است. ممبران های فیلتراسیون کراس فلو با استفاده از جریان پرفشار تغذیه ای که به صورت موازی در سطح ممبران جریان دارد ، عمل می کند.  بخشی از این جریان از ممبران عبور می کند و مقداری از جامدات و ذرات را در پشت ممبران به جا می گذارد که در واقع نمک ها و املاح موجود در آب هستند که باقی می ماند. به دلیل اینکه جریان پایداری از سطح ممبران عبور می کند ، ذرات حذف شده تجمیع نمی گردد  و با جریان concentrate  از سیستم خارج می شود.  بنابراین ، یک جریان آب خام ورودی به سیستم به دو بخش تقسیم می شود ، آبی که از ممبران عبور می کند با عنوان Permeate water  و آبی که از سیستم خارج می شود تحت عنوان concentrate water.

روش کار سیستم های اسمز معکوس (RO)

 

پدیده اسمز زمانی رخ می دهد که جریان آب خالص از یک محلول رقیق (محلول با املاح کمتر) از طریق یک ممبران (غشا یا یک پوسته) به سمت محلول غلیط (محلول با املاح بیشتر یا محلول شور) حرکت می کند. فرآیند اسمز در شکل زیر نشان داده شده است که یک غشا نیمه تراوا بین دو آب رقیق و غلیط قرار داده شده است. نیمه تراوا به این معنا که ممبران فقط برای سایز مشخصی از ذرات موجود در آب قابل نفوذ است نه برای همه اجزا موجود در آب. فرض کنید این ممبران فقط برای عبور مولکول های آب نفوذ پذیر (تراوا) است نه برای املاح نمک موجود در آب. بنابراین ، محلول غلیظ در یک طرف ممبران و محلول رقیق در طرف دیگر ممبران قرار می گیرد. این ممبران اجازه می دهد که فقط مولکلول های آب از یک طرف ممبران به طرف دیگر نفوذ کنند. و نمک ها و املاح محلول امکان عبور را ندارند.

به عنوان یک اصل طبیعی ، این سیستم ، در مسیر تعادل خواهد رفت. و این تعادل تاجایی پیش خواهد رفت که غلظت مایع ها در دو طرف ممبران یکسان شود. تنها راه ممکن برای رسیدن به تعادل این است که آب از قسمت رقیق (با غلظت نمک کمتر) به سمت آب در قسمت غلیط (با غلظت نمک بیشتر) حرکت کند تا زمانی که غلظت نمک متعادل شود.

اين نوع ممبران ها به مولكول هاي حلال اجازه عبور مي دهد ولي مانع از انتقال املاح و نمک ها به آن سوي ممبران مي شود. ممبران به كار رفته در فرآیند اسمز معكوس داراي مانعي متراكم در شبكه پليمري است كه بيشترين جداسازي در آن انجام مي شود و در عين حال از عبور مواد حل شده مثل يون هاي نمكي جلوگيري مي كند.  علاوه بر ممبران، بايد فشار بالايي را به آب ناخالص اعمـال كرد كـه معمولا بين 40تا 70برابر فشار هوا در سطح دريا است. شكل زیر اساس کار اسمز معکوس را بصورت شماتيك نشان ميدهد.

اساس کار اسمز معکوس

آب ورودي ، به وسيله خارج كردن ذرات جامد معلق، تنظيم pH و قرار دادن يك مانع براي جلوگيري و كنترل گرفتگي منافذ غشائي به وسيله ذراتي نظير: سولفات كلسيم، ازبيش تصفيه مي شود تا متناسب با اندازه منافذ غشاها شود.در مرحله بعد پمپ، فشار آب ورودي را به اندازه اي بالا مي برد تا مناسب با منافذ غشاء و ميزان نمك موجود در آب ورودي شود. آب حاصل از فرآيند نمك زدائي از غشاهاي نفوذپذيرعبور مي كنند در حالي كه اين غشاها منابع عبور نمك هاي محلول مي شوند.

عبور آب ورودي از غشاء منجربه توليد جريان آب شيرين و جريان آب شور تغليظ شده مي شود. از آنجائي كه غشاها نمي توانند كاملاً مـانع عبور نمك هاي محلول در آب شوند، درصد ناچيزي از نمك از غشا عبور مي كند و در آب حاصل باقي مي ماند. نحوه قرار گرفتن غشاهاي مارپيچي و رشته اي كوچك تو خالي از رايج ترين غشاهاي مـورد استفاده مي باشند. معمـولاً غشاها را از استات سلوز، پلي آميدهاي آروماتيك و يا امروزه از تركيبات با لايه نازكي ازپليمرو پلي سولفات ها مي سازند.

از هر دو نـوع غشا براي نمك زدائي بشور و آب دريا استفاده مي شود. گرچه نوع غشا و ساختمان مجراي فشار بسته به فشارهاي عملياتي مختلف مورد استفاده براي همه دو نوع آب متفاوت مي باشد. قبل از انتقال آب حاصل از غشـا بـه سيسـتم توزيع و مصرف آن به عنوان آب آشاميدني بايد pH آن تنظيم و گندزدائي شود. آب حاصل از ميان ستون تهويـه عبور مي كند و pH ان تقريباً از 5به 7 افزايش مي يابد. در بيشتر مواقع آب حاصل در مخزن ذخيـره مي شود تا بعدها مورد استفاده قرار گيرد. مواد معدني نيز بايستي جهت افزايش TDSبه آب خروجي اضافه و مجـدداً گندزدائي گردد.

 

5/5 - (1 امتیاز)

مقالات پیشنهادی

انواع بو فاضلاب

انواع بو فاضلاب انواع بو فاضلاب در تاسیسات تصفیه و انتقال فاضلاب متفاوت است که این بوها با توجه به شرایط و موقعیت های مختلف معانی متفاوت دارد. در غلظت های پایین معمولا استرس فیزیولوژیکی ناشی از بو اهمیت دارد تا آسیبی که به بدن انسان می رساند. در جدول زیر چند نمونه از بوهایی […]

پکیج تصفیه فاضلاب شهری

پکیج تصفیه فاضلاب شهری پکیج تصفیه فاضلاب شهری به صورت پیش ساخته بوده و در محل نصب می گردد. معمولا جنس بدنه پکیج ها یا از جنس پلی اتیلنی بوده یا اینکه از جسن آهنی و یا کامپوزیت و بتنی ساخته می شود. ویژگی مهم بدنه پکیج باید به گونه ای باشد که موجب خوردگی […]

کف تصفیه فاضلاب

کف تصفیه فاضلاب کف تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال ، بر اثر تغییر دست کم یکی از شرایط بهره برداری ایجاد می شود.در یک فرآیند لجن فعال ممکن است یکی از شرایط بهره برداری یا ترکیبی از شرایط بهره برداری عامل مولد کف باشد. حضور کف تصفیه فاضلاب در فرآیند لجن فعال در نتیجه […]

انواع روش های تصفیه فاضلاب

انواع روش های تصفیه فاضلاب انواع روش های تصفیه فاضلاب بر اساس کیفیت فاضلاب خام ورودی و همچنین بر اساس دبی فاضلاب جهت تصفیه متفاوت خواهد بود. روش های تصفیه فاضلاب به  انواع روش های زیستی و روش های شیمیایی و فیزیکی تقسیم بندی می شوند. انتخاب نوع روش بسیار بستگی به شاخص های کیفیت […]

رابطه بین COD و BOD

رابطه بین COD و BOD رابطه بین COD و BOD متفاوت است. کاربرد نتیجه آزمایش COD  به تنهایی در را هبری تصفیه‌خانه مستلزم این است که آزمایش COD  و  BOD به موازات هم اجرا شده باشد. نتیجه ای که از این آزمایش به دست می آید اجازه خواهد داد که در هر تصفیه‌خانه بتوان رابطه […]

گندزدایی فاضلاب با uv

گندزدایی فاضلاب با uv در گندزدایی فاضلاب با uv ، یک دسته از اشعه uv  به داخل سلول باکتری های نفوذ می کند و در فعالیت سلولی اختلال ایجاد می کند و روی DNA سلول اثر می گذارد و اجازه تکثیر به سلول را نمی دهد. پرتو UV دو رشته DNA  سلول را از هم جدا […]

زمان ماند اختلاط سریع

زمان ماند اختلاط سریع زمان ماند اختلاط سریع بايد به اندازه اي باشد كه زمان كافي براي پخش همگن مواد شيميايي در آب و زمان كافي براي اينكه لخته ها به يك تعادل در اندازه برسند،را فراهم نمايد. به اين ترتيب زمان اختلاط سريع را تنها با انجام مطالعات آزمايشگاهي و يا استفاده از تجربيات موجود […]

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 […]

تصفیه فاضلاب به روش MBR

تصفیه فاضلاب به روش MBR : پکیج تصفیه فاضلاب به روش MBR ،  يك سيستم پیش ساخته تصفيه فاضلاب يكپارچه است. از تركيب فرآيند تصفيه بيولوژيكي (لجن فعال) با يك سيسـتم ممبراني مستغرق تشكيل شده است. اين فرآيند با ادغام واحدهاي ته نشـيني (زلال سازي) ، هـوادهي و فيلتراسيون در يك راكتور، جايگزين فرآيند هاي […]

تئوری جذب سطحی

تئوری جذب سطحی بسیاری از زائدات صنعتی دارای مواد آلی مقاومی است که حذف آنها بوسیله فرآیند تئوری جذب سطحی به مراتب ساده تر فرآیند های بیولوژیکی متداول است. بعنوان مثال می توان از ABS و بعضی مواد آلی با حلقه های ناهمگون نام برد. این مواد را اغلب می توان بوسیله جذب سطحی روی […]

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