اسمز معکوس

اسمز معکوس

اسمز معکوس یا Reverse Osmosis که به اختصار RO نیز خوانده می شود، فرآیندی است که طی آن، با عبور دادن آب تصفیه نشده از منافذ غشاء نیمه تراوا، ذرات ناخالصی محلول در آن و یون ها از آب جدا می شوند و آب تا حد بسیار زیادی پاکسازی می گردد. این فرآیند و چگونگی انجام آن در سال 1950 مورد توجه دانشمندان قرار گرفت.

به طور کلی اصطلاح اسمز و اسمز معکوس نخستین بار در اواسط قرن نوزدهم توسط توماس گراهام، دانشمند انگلیسی به کار برده شد.

اسمز معکوس چیست؟

نحوه کار اسمز معکوس به این صورت است که آب خالص و آب تصفیه نشده در دو مخزن همسطح و هم ارتفاع قرار می گیرند و میان این دو مخزن، یک مسیر ارتباطی استاندارد ایجاد می شود. در اینجا ما از یک غشاء یا ممبران که SemiPermeable Membrane  نیز خوانده می شود، استفاده می کنیم تا میان این دو محلول، فاصله ایجاد نماییم. این غشاء که از استات سلولز یا تری استات سلولز و گاه از پلی آمید ساخته می شود، دارای منافذ بسیار ریز و کوچک به قطر 1000/0 میکرون است. ممبران به یون ها و ذرات با وزن مولکولی بالا اجازه عبور نمی دهد و صرفا مولکول های آب می توانند از آن بگذرند. از آنجایی که میزان غلظت این دو محلول یک اندازه نیست، تنها راه برای برقراری تعادل، جا به جایی آب میان این دو بخش است تا با افزایش حجم آن در قسمت ناخالص، میزان غلظت کاهش پیدا کند. پس به طور طبیعی، آب از قسمت خالص و رقیق به سمت قسمت ناخالص و غلیظ حرکت می کند تا هر دو محلول به تعادل برسند.

ممبران

همان طور که انتظار می رود، پس از آن که تعادل غلظت میان دو مخزن برقرار شد، سطح آب ناخالص در ارتفاعی بالاتر از آب خالص قرار می گیرد و این پدیده، سبب شکل گیری فشار اسمزی می شود.

حال می توان با حرکت دادن آب ناخالص به سمت مخزن آب خالص و عبور آن از میان منافذ غشاء، املاح و نمک موجود در آب را حذف نموده و فرآیند تصفیه را به پایان رساند. در اینجا برای غلبه به فشار اسمزی، باید با استفاده از یک نیروی خارجی که میزان آن از فشار اسمزی بالاتر است، آب را وادار به حرکت نمود. اغلب این نیرو توسط پمپ های فشار قوی تأمین می شود. انرژی مورد نیاز این پمپ ها بر حسب میزان شوری آب متغیر است.

اگر علاقمند به کسب اطلاعات بیشتر در خصوص پمپ های تصفیه آب هستید، پیشنهاد می شود مقاله مربوط به پمپ استخر را در بلاگ اطلس موج آبتین، مطالعه نمایید.

در این مرحله از اسمز معکوس، آب از ممبران مورد نظر رد می شود و ذرات و یون ها را پشت سر می گذارد. در نتیجه آب پاکیزه و تصفیه شده به دست می آید.

آب غلیظ و ناخالص باقی مانده نیز از طریق جریان پساب، به سوی فاضلاب حرکت خواهد کرد تا از رسوب گذاری ذرات آلاینده درون خلل غشاء جلوگیری گردد.

نکته: به مرور زمان ممکن است ذرات آلاینده در منافذ غشاء رسوب کرده و کارایی آن را کاهش دهند. پس لازم است هر از گاهی، این موضوع مورد بررسی قرار گیرد و در صورت نیاز، با روش های گوناگون، عملیات رسوب زدایی انجام شود و یا غشاءها تعویض گردند.

نواع اسمز معکوس

انواع اسمز معکوس

در این قسمت به معرفی و بررسی انواع اسمز معکوس می پردازیم.

اسمز معکوس دوبل (دو گذر)

آنچه در توضیحات بالا به آن اشاره شد، مربوط به اسمز معکوس تک گذر یا Single Pass می باشد. اما در برخی موارد برای افزایش خلوص آب و پاکسازی بیشتر آن، می توان آب تصفیه شده را مجددا به سیستم دیگری وارد نمود تا در آنجا نیز فرآیند تصفیه و اسمز معکوس از سر گرفته شود و آب پاکیزه تر و سالم تری به دست آید. این روش اسمز معکوس دوگذر یا Double Pass می باشد.

اسمز معکوس دو مرحله ای

در این روش، جریان های آب تصفیه شده خروجی از یک یا دو سیستم جداگانه که در نتیجه فرآیند اسمز، پاکسازی و نمک زدایی شده اند، به یکدیگر می پیوندند و از سوی دیگر، آب های شور و غلیظی که در انتهای فرآیند، در یک یا دو سیستم فوق، به صورت جریان ریجکت درآمده و بلا استفاده مانده اند نیز با هم یکی شده و وارد سیستم سومی می شوند تا خود نیز تصفیه شده و با افزایش راندمان کار، در مصرف آب صرفه جویی گردد.

اسمز معکوس بازگشتی

در اینجا مراحل اولیه همانند توضیحات بالا انجام می شود؛ با این تفاوت که آب غلیظ خروجی از سیستم آخر نیز مجددا توسط مجرایی، وارد سیستم یا سیستم های اولیه می گردد، تا بدین ترتیب اتلاف آب به حداقل میزان ممکن برسد.

اسمز طبیعی

عمل اسمز در طبیعت نیز انجام می شود و بسیاری از فرآیندهای ضروری، نظیر جذب اکسیژن از خون و تبادل گازهای کربن دی اکسید و اکسیژن توسط گیاهان، مراحلی شبیه به پروسه مذکور دارند. همچنین آبزیان و جانورانی که با آبشش تنفس می کنند، تحت تأثیر پدیده اسمز، تنها در آب هایی با میزان شوری مشخص و سازگار با سیستم آبشش های خود، قادر به زندگی هستند. اما تفاوت مهم اسمز طبیعی و اسمز معکوس این است که در طبیعت، هیچ گونه نیرو و فشار خارجی در کار نیست.

مزایای استفاده از اسمز معکوس

مزایای استفاده از اسمز معکوس

  • اسمز معکوس یکی از کاربردی ترین روش های تصفیه آب محسوب می شود. طی این فرآیند، بیش از 95 درصد ناخالصی های موجود در آب حذف شده و سلامت آن تضمین می گردد.
  • در اسمز معکوس می توان علاوه بر املاح و نمک، انواع باکتری ها، قارچ ها، انگل ها و سایر میکروارگانیسم هایی که برای سلامت انسان مضر هستند را از آب جدا نمود.
  • اسمز معکوس توان حذف ذرات رادیواکتیوی را دارا می باشد.
  • عملکرد اسمز معکوس بسیار ساده تر از دیگر روش های تصفیه آب است.
  • این شیوه به نسبت کم هزینه بوده و راه اندازی آن، نیازمند انرژی گرمایی نمی باشد.

کاربرد اسمز معکوس

در این قسمت به بررسی انواع موارد کاربرد اسمز معکوس می پردازیم.

اسمز معکوس در تصفیه آب

همانطور که می دانید، منابع آبی که در دسترس بشر هستند، فراوان اند. اما به علت آمیخته شدن این حجم وسیع از آب با نمک و سایر املاحی که میزان غیراستاندارد آن ها، مصرف روزانه و کاربرد آب در صنعت و کشاورزی را دشوار و یا غیرممکن می سازد، استفاده از این گنجینه وسیع، صرفا به واسطه فرآیندهای مختلف تصفیه آب امکان پذیر است.

در نتیجه از گذشته تا کنون بشر روش های مختلفی را برای تصفیه آب و پاک سازی آن آزموده است و امروزه اسمز معکوس یکی از کاربردی ترین و موثرترین این روش هاست.

در این شیوه می توان آلاینده های موجود در آب را تا درصد بسیار بالایی حذف نموده و آب سالم را در اختیار افراد قرار داد. این فرایند برای تصفیه و نمک زدایی از آب دریا نیز کاربرد دارد و بسیار موثرتر از سایر شیوه های مشابه است.

این روش در نواحی ساحلی و خصوصا در کشورهای خشک و نیمه خشک که بارندگی کم و منابع آب شیرین محدودی دارند، تا حد بسیار زیادی راه گشا و کاربردی است.

جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه تصفیه اصولی و استاندارد آب، می توانید مقاله مربوط به مراحل تصفیه آب را در وبسایت اطلس موج آبتین، مطالعه نمایید.

توجه داشته باشید که اسمز قادر به حذف گازها نمی باشد. چراکه این نوع از مواد، کمتر به یون تبدیل می شوند و وزن مولکولی اندکی دارند. (اسمز تنها ذراتی با وزن مولکولی بالای 200 را از آب جدا می کند.) در نتیجه ممکن است غلظت بالای گازهای محلول در آب، خود به مشکلی تازه بدل شود. پس لازم است برای مقابله با این موضوع، تدابیر دیگری اندیشیده شوند.

استفاده از اسمز معکوس دوگذر در امر تصفیه آب، خصوصا آب دریا، نتایج بهتری را در پی خواهد داشت.

به علاوه، انواع خاصی از دستگاه های تصفیه آب خانگی موجود هستند که برای اطمینان بیشتر افراد از سلامت و پاکیزگی آب مصرفی، به فروش رسیده و مورد استفاده قرار می گیرند. در این دستگاه ها پس از فیلتراسیون آب و جدا کردن ذرات درشت تر، فرآیند اسمز معکوس انجام می شود و آب پاک و سالم از آن خارج می گردد.

اسمز معکوس در تصفیه آب

اسمز معکوس در تصفیه فاضلاب

اسمز معکوس یکی از راه های ارزان تصفیه فاصلاب محسوب می شود. در این روش، پساب ها پس از تصفیه اولیه و فیلتراسیون، وارد سیستم اسمز معکوس شده و آلاینده های موجود در آن ها تا حد بسیار زیادی کاهش می یابد و آب سالم و بهداشتی حاصل می گردد. البته در اینجا احتمال رسوب گذاری در اطراف غشاء، بسیار بالاست و به همین علت، غشاءهایی مخصوص تصفیه فاضلاب به بازار عرضه شده اند که برای این موارد به کار می روند.

لازم به ذکر است که روش اسمز معکوس در تصفیه فاضلاب های صنعتی نیز بسیار مفید می باشد.

اسمز معکوس در بازیافت

بسیاری از مواد و ذرات جامدی که در پساب های صنعتی حل شده و با آن به سمت فاضلاب حرکت می کنند، در واقع موادی مفید و ارزشمندند که جداسازی و استفاده مجدد از آن ها، می تواند در کاهش هزینه ها و اتلاف منابع نقش موثری ایفا نماید. در نتیجه اسمز معکوس به کاربرد مجدد و بازیافت این مواد کمک خواهد کرد.

اسمز معکوس در صنایع

وجود املاح در آبی که قرار است وارد تأسیسات و ماشین آلات صنعتی شود، می تواند سبب ایجاد رسوب و در نتیجه کاهش عمر و کارکرد سیستم های مورد نظر گردد. در نتیجه تصفیه آب در صنعت نیز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

در بسیاری از نیروگاه ها استفاده از دیگ های بخار، امری فراگیر است. در این مجموعه ها وجود ناخالصی در آب، سرعت فرایند تبخیر را کاهش می دهد و همچنین به مجاری و تأسیسات مربوطه آسیب می رساند. در نتیجه حذف انواع آلاینده ها از دیگ های بخار، اهمیت بالایی دارد که در اینجا می توان برای این منظور از فرآیند اسمز معکوس استفاده کرد.

در صنایع الکترونیکی و میکروالکترونیکی به طور گسترده از آب مقطر استفاده می شود و به علاوه، آب به کار رفته در صنعت داروسازی نیز باید از بالاترین حد خلوص برخوردار باشد. پس اسمز معکوس راه مناسبی برای تصفیه آب مورد نیاز این صنایع است.

اسمز معکوس در صنایع غذایی

اسمز حتی در صنایع غذایی هم کاربرد دارد. در بسیاری از نوشیدنی هایی که در نتیجه تخمیر حاصل می شوند، مقداری الکل یافت می شود. وجود الکل در نوشیدنی هایی چون آب جو، ممکن از سوی برخی مصرف کنندگان پدیده خوشایندی به حساب نیاید؛ پس در نتیجه با روش اسمز معکوس می توان الکل موجود در نوشیدنی ها را از آن ها خارج نمود!

در صنعت تولید مواد غذایی، غلظت مایعات و نوشیدنی ها را نیز با استفاده از اسمز معکوس کنترل می کنند. به عنوان مثال از آنجایی که شیر و آبمیوه های غلیظ محبوبیت بیشتری دارند، با روش اسمز معکوس غلظت آن ها افزایش پیدا خواهد کرد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Open chat
آیا نیاز به مشاوره دارید ؟