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

تصفیه پساب آبکاری

تصفیه پساب آبکاری تصفیه پساب آبکاری ناشی از وان های آبکاری و وان های اسید (Pickling) فرآوری فلز دارای فلز مس بالایی می باشند. مس می تواند در فاضلاب های حاصل از فرآیند های کارخانجات مواد شیمیایی مختلف نیز که در آنها نمک های مس یا کاتالیزور مس بکار می رود وجود داشته باشد. مس […]

فرايند رشد چسبيده

فرايند رشد چسبيده : فرايند رشد چسبيده ، فرآیند هایی هستند که در آنها ازيک محيط واسطه جامد استفاده مي شود، به صورتي که بـر روي ايـن محيط ميکروارگانيزم ها بصورت چسبيده و متصل به بستر (محيط) رشد مي يابند و با عبور جريـان حـاوي مواد آلاينده ، اين مواد جذب وتجزيه مي شوند. با عبور […]

اکسیداسیون پیشرفته

اکسیداسیون پیشرفته اکسیداسیون پیشرفته كـه از اكسندههاي مختلف براي تجزيه و حذف سيانيد از پساب استفاده ميكند. بيشترين كاربرد صـنعتي را بواسـطه كـارآيي بالا، هزينه سرمايه گذاري كمتر، زمان عملياتي كم و راحتي عمليات دارد.  شكل زیر نمودار جريان فرآيند تصفيه پسابهاي حاوي سيانيد را با استفاده از پراكسيد هيدروژن نشان ميدهـد. در اين روش، […]

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 […]

محاسبه دبی ایستگاه پمپاژ

محاسبه دبی ایستگاه پمپاژ محاسبه دبی ایستگاه پمپاژ و بقیه عوامل طراحی ایستگاه پمپاژ شامل ارتفاع مورد نیاز ، رقوم نصب پمپ و … مستلزم بررسی دقیق شرایط موجود و پیش بینی صحیح از آینده است. در این مطلب برخی از این موارد توضیح داده می شود. و نحوه تاثیر آنها بر محاسبه دبی ایستگاه […]

تصفیه فاضلاب با لاگون هوادهی

تصفیه فاضلاب با لاگون هوادهی پکیچ تصفیه فاضلاب با لاگون هوادهی ، حوضچه هاي خاكي نسبتاً كم عمق است كه عمق آن از 2-5 متر متغير مي باشد. هوادهي هاي مكانيكي روي سكو هاي ثابت يا شناور فراهم شده است. هواده هاي مكانيكي براي تهيه اكسيژن تصفيه بيولوژيكي فاضلاب و نگه داري جامدات بيولوژيكي بصورت […]

دبی جریان فاضلاب

دبی جریان فاضلاب دبی جریان فاضلاب یکی از شاخص های مهم در طراحی تصفیه خانه فاضلاب است که این شاخص با توجه به اطلاعات جمعیت شناختی تولید کننده فاضلاب تعیین می گردد. به طور متوسط برای طراحی تصفیه خانه فاضلاب شهری برای هر نفر حدود 100 تا 200 لیتر در شبانه روز مصرف آن در […]

متعادل سازی در تصفیه فاضلاب

متعادل سازی در تصفیه فاضلاب منظور از متعادل سازی در تصفیه فاضلاب ، کنترل یا به حداقل رساندن نوسانات مشخص فاضلاب می باشد تا شرایط بهینه برای شرایط بهینه برای فرآیند های بعدی تصفیه به وجود آید. یکی از پیش تصفیه فاضلاب متعادل سازی می باشد که اندازه و نوع حوض متعادل سازی همراه با […]

آئروسل ها و تصفیه فاضلاب

آئروسل ها و تصفیه فاضلاب

آئروسل ها و تصفیه فاضلاب ارتباط بین آئروسل ها و تصفیه فاضلاب به دلیل اینکه فرآیند های تصفیه هوادهی وجود دارد، ظاهر می گردد. دستگاه های مکانیکی که به آئروسول شدن فاضلاب خام یا پساب فاضلاب کمک می کنند، ممکن است باعث تولید تولید آئروسول های بیولوژیکی گردند. تراکم باکتری های هوا برد موجود در […]

آبیاری با پساب فاضلاب

آبیاری با پساب فاضلاب آبیاری با پساب فاضلاب تاثیر نامطلوبی بر روی خاک ، گیاه و دام دارد که این تاثیرات با توجه به ترکیبات فاضلاب و غلظت آن در فاضلاب می تواند متفاوت باشد. هریک از پارامتر های نیتروژن ، فسفر ، پتاسیم ، بر ، مواد آلی ،شوری ، قلیائیت ، فلزات سنگین […]

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