اسمز معکوس

اسمز معکوس (Reverse Osmosis) فرآیندی فیزیکی جهت تصفیه آب است که طی آن، کلیه ناخالصی های محلول در آب از جمله: نیترات، سرب، جیوه، آرسنیک، کادمیوم و سایر فلزات سنگین، به روش کاملاً فیزیکی و بدون افزودن مواد شیمیایی از آب جدا می شوند. به طور کلی می توان اطمینان داشت که با تصفیه آب به روش اسمز معکوس می توان تا ۹۸% ناخالصی های آب را حذف کرد. دفع میکروب ها و باکتری ها و سایر میکرو ارگانیزم های بیماری زا توسط این روش تقریبا صد در صد است اما به دلیل عدم آب بندی کامل سیستم اسمز معکوس امکان دارد مقدار کمی از این ناخالصی ها از سیستم عبور کرده و در آب تصفیه شده دیده شوند.

امروزه استفاده از روش اسمز معکوس در تصفیه آب، به صورت فناوری غشایی، بسیار متداول شده است. برای این منظور، آب را با فشار پمپ از یک غشاء نیمه تراوا از جنس استات سلولوز عبور می دهند. این غشاء دارای منافذ بسیار ریز به قطر حداکثر یک ده هزارم میکرون (0.0001µ) می باشد. در نتیجه مولکول های ناخالصی قادر به عبور از غشاء نمی باشند و فقط مولکولهای آب خالص هستند که می توانند ازاین منافذ عبور کنند.

عملکرد:

اگر یک غشاء نیمه تراوا بین دو محلول با غلظت های متفاوت قرار گیرد، مقداری از حلال از یک غشاء به طرف دیگر منتقل می شود ، جهت طبیعیِ حرکتِ حلال به گونه ای است که محلول غلیظ تر رقیق می شود، اگر به سیستم اجازه رسیدن به تعادل داده شود، در آن صورت سطح آب نمک (محلول غلیظ تر) از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. این اختلال سطح در دو طرف غشاء را فشار اسمزی می گویند.

در اسمز معکوس آب خام توسط پمپ به داخل محفظه ای که دارای غشاء نیمه تراوا است رانده می شود و چون ناخالصی ها قادر به عبور از غشاء نیستند از این رو در یک طرف غشاء آب تقریبا خالص و در طرف دیگر ، آب تغلیظ شده وجود خواهد داشت. این فرایند برای تهیه آب آشامیدنی از آبهایی که حاوی املاح معدنی زیاد و نا خالصی های آلی باشند بسیار مناسب بوده و حتی قادر است از آب دریا با PPM 50000 TDS و نیز از آبهای شور، آب آشامیدن تهیه کند.

روش اسمز معکوس قادر به جداسازی مواد آلی غیر محلول، مواد آلی محلول، اندوکسین ها، ویروس ها، باکتریها و ذرات می باشد. روش اسمز معکوس به هایپرفیلتراسیون (HYPER FILTRARION) نیز معروف می باشد، یعنی با استفاده از این روش ذراتی به کوچکی یونها را نیز می توان جدا کرد. همچنین جهت زدودن نمکها و سایر ناخالصی های آب و بهبود رنگ، طعم و مزه می توان از این روش بهره گرفت. لازم به ذکر است که بیش از یک قرن است این تکنولوژی شناخته شده است ولی در ۶۰ سال اخیر یعنی تا زمانیکه غشاء های خاص توسعه نیافته بودند این تکنولوژی گسترش چندانی پیدا نکرده بود.

عملیات تصفیه آب به روش اسمز معکوس را می توان لیست وار به مشروح زیر توضیح داد:

تصفیه مقدماتی:

• آشغال گیری:

در این مرحله اجسام بزرگی که باعث آسیب  و صدمه به سیستم تصفیه می شوند از آب جدا می شوند.

• ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ ﻣﻘﺪﻣﺎﺗﯽ:

در این مرحله آلگ ها و سایر موجودات آبزی مزاحم که ایجاد مزه، بو و رنگ می کنند، جدا می شوند.

• ﺗﻪ ﻧﺸﯿﻨﯽ ﻣﻘﺪﻣﺎﺗﯽ:

در این مرحله سنگریزه، شن، ماسه، گل و لای و سایر اجسام ریگدار از آب جدا می شوند.

• صافیهای مشبک سوراخ ریز:

در این مرحله آلگ ها، گیاهان آبزی و اجسام کوچک به طور کامل از آب جدا می شوند.

• اندازه گیری جریان آب:

در این مرحله مقدار آبی که باید تصفیه شود، اندازه گیری می شود.

تصفیه اصلی:

• هوا دهی:

در این مرحله بوها و گاز های محلول را خارج کرده و مقدار اکسیژن محلول در آب را افزایش می دهند.

• انعقاد – تجمع ذرات:

در این مرحله ذرات غیر قابل ته نشین به ذرات قابل ته نشین تبدیل می شوند.

• ته نشینی:

در این مرحله ذرات ته نشین شده جدا می شوند.

• سبک کردن:

در این مرحله مواد شیمیائی که باعث سختی آب می شوند، جدا می شوند.

• صاف کردن:

در این مرحله ذرات کوچک، ذرات تجمع یافته معلق و کلیه میکرو ارگانیسم های درون آب جدا می شوند.

• جذب:

در این مرحله مواد آلی و رنگ از آب جدا می شود.

• تثبیت:

در این مرحله از تشکیل پوسته و خورندگی آب جلوگیری می شود.

• افزایش فلوئور:

در این مرحله به آب آشامیدنی فلوئور اضافه می شود تا از پوسیدگی و ازبین رفتن مینای دندان جلوگیری شود.

• گند زدائی:

در این مرحله تمام میکرو ارگانیسم های بیماری زا نابود می شوند.

عوامل:

چهار عامل اصلی در کیفیت و میزان تولید آب تصفیه شده به روش اسمز معکوس تأثیر می گذارد که عبارتند از:

– فشار:

هر قدر فشار آب بیشتر شود کیفیت و مقدار آب تولیدی نیز بهتر و بیشتر می‌شود.  فشار  60P.S.I ایده‌آل است.

– درجه ‌حرارت:

۲۴ درجه سانتی‌گراد، حرارت ایده‌آل برای دستگاه R-O می‌باشد. اگر درجه حرارت به ۴ درجه برسد تولید R-O به نصف خواهد رسید. حداکثر درجه حرارت ۲۹ درجه سانتی‌گراد می‌باشد. لازم به ذکر است که دستگاه های ارائه شده توسط این شرکت برای اطمینان و ایمنی بیشتر با توجه به درجه حرارت ۴۰ درجه طراحی و ساخته شده است .

– میزان کل جامدات محلول (T.D.S):

هرقدر میزان جامدات محلول افزایش یابد مقدار آب تولید شده توسط دستگاه کاهش می‌یابد T.D.S بالا می‌تواند توسط فشار مضاعف جبران شود.

– غشاء‌ ممبران:

هرچه قطر منافذ ممبران بزرگتر باشد، آب تولیدی آنها از نظر مقدار آبدهی بیشتر بوده ولی دقت تصفیه پایینتری دارند، در عوض در سیستم هایی که به مقدار مطلوب و استاندارد آب تولید می کنند، این منافذ کوچکتر بوده که در واقع دقت فیلتر ممبران آنها بالا است. به طور مثال: قطر منافذ فیلتر ممبران ۰٫۰۰۰۱  میکرون، دارای دقت مناسبی است که در مصارف خانگی در ۳ ظرفیت ۵۰ ، ۷۵ و ۱۰۰ گالن مورد استفاده قرار می گیرد و به ترتیب تولید آب آنها بر حسب لیتر برابر با ۲۰۰، ۳۰۰ و ۴۰۰ لیتر در شبانه روز است که برای مصارف خانگی بیشتر از ۲۰۰ لیتر در اکثر موارد لازم نبوده و توصیه نمیشود، فیلتر های ۳۰۰ و ۴۰۰ لیتری برای مکانهایی که تعداد نفرات بیشتر است مانند ادارات، سازمانها و شرکتها توصیه می شود. در شکل زیر اجزای یک غشاء ممبران را مشاهده می کنید.

مراحل:

در روش اسمز معکوس، آب ورودی در ابتدا وارد فیلتر مرحله اول می شود و در این مرحله از عبور ناخالصی های درشت تر مانند گل و لای و شن و ماسه و زنگ لوله ها جلوگیری می شود. سپس آب وارد فیلتر مرحله دوم می شود و حدود ۹۸ درصد از مواد شیمیایی آلی و ترکیبات کلر را از آب جدا می کند وپس از آن، آب وارد فیلتر مرحله سوم می شود که مانع عبور مقادیر بسیاری از مواد شیمیایی و سمی و حتی نمک و کلر محلول در آب می شود.

در مرحله چهارم آب وارد فیلتر ممبران شده و حدود ۹۵ تا ۹۹ درصد آلودگی های محلول در آب را که در اندازه بسیار کوچک است (مانند ویروسها، میکروبها، انگل ها و باکتری ها) را جدا کرده و از قسمت فاضلاب به بیرون می فرستد و سپس آب تصفیه شده وارد مخزن تحت فشار میشود تا آب در این مخزن جهت مصرف ذخیره شود. هنگامی که شیر آب خروجی جهت برداشت آب باز شود، مرحله پنجم فیلترینگ انجام می شود.

به این صورت که آب از مخزن تحت فشار، خارج شده و از فیلتر آخر عبور می کند تا به شیر خروجی برسد که طی این عمل طعم نامطبوع از آب گرفته شده و به اندازه کافی به آب اکسیژن تزریق می شود و آب سالم و پر اکسیژن را تحویل می دهد. در صنعت و بسته به استفاده از مراحل تولید ازون به جای کلر جهت ضد عفونی و همچنین استفاده از اشعه UV جهت میکروب زدائی استفاده می شود.

تفسیر هر یک از مراحل فرآیند اسمز معکوس بدین صورت است:

• فیلترهای اول، دوم و سوم:

این فیلتر ها کلیه رسوبات بزرگ، زنگ زدگی لوله ها، شن و ماسه، گل و لای، خاک، شن و گل و لای احتمالی و گرد و غبار و چربی را از بین می برد.

شایان ذکر است که کلیه مواد زائدی که توسط این فیلترها گرفته می شود،
در قسمت داخلی فیلتر جمع میشود و سپس با تغییر رنگِ رنگ فیلتر میتوانید از زمان تعویض آنها مطلع شوید.

این فیلترها در نوع خود یکی از بهترین فیلترها می باشند که علاوه بر حذف موارد فوق نسبت به بهبود طعم آب نیز سهم بسزایی دارند.

• مرحله چهارم:

• ممبران معکوس اسمزی:

این فیلتر کلیه املاح و مواد مضر موجود در آب را که بزرگتر از یک ده هزارم میکرون می باشند
را فیلتر نموده، برخی از این مواد عبارتند از:
نیترات، نیتریت، سلونیوم، فسفر، سموم کشاورزی، انواع کیست، قارچ و انگل و…

و بطور کلی: جهت حذف مواد زائدی همچون:

باریم/کلریم/مرکوری/سدیم/فلورید/نیتریت/نیترات/سلونیوم/آرسنیک/تری کلرو متان/انواع نمکها/شوینده های شیمیایی/اکثر آلودگی های میکروبی و میکرو ارگانیسم ها.

• مرحله پنجم:

• فیلتر پاست کربن:

جهت حذف کردن طعم، بو و مزه بد آب

• مرحله ششم:

• فیلتر مینرال:
• این فیلتر کیفیت معدنی آب را بهبود می بخشد و همچنین موادی که برای سلامتی انسان لازم است
  را به آب اضافه می کند. این مواد عبارتند از: کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم و دیگر مواد مفید مورد نیاز بدن انسان

در شکل زیر میتوانید یک نمونه از فرآیند فیلتر آب به روش اسمز معکوس را ببینید.