سیستم اسمز معکوس (Reverse osmosis)چیست؟

سیستم اسمز معکوس (Reverse osmosis)چیست؟

سیستم اسمز معکوس (Reverse osmosis)چیست؟

سیستم اسمز معکوس

gallery-thumb10

نقش سیستم اسمز معکوس در دستگاه های تصفیه آب

 فرض کنید دو ظرف، یکی حاوی آب نمک (۱) ودیگری حاوی آب خالص (۲) توسط یک لوله به یکدیگر متصل بوده وهر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یونهای سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یونهای نمک به صورت نفوذ مولکولی به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکولهای آب از آن عبور کنند، یونهای نمک اجازه عبور نخواهند داشت. لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) انتقال می‌یابد و این عمل تا آنجا ادامه می‌یابد که افزایش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمک، فشار مضاعف ایجاد کرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) را ندهد. این فشار را فشار اسمزی می گویند

image001

۱ – آیا دستگاه های تصفیه آب با سیستم اسمز معکوس ( RO ) باعث اسیدی شدن آب میشوند ؟
طراحی دستگاه RO بصورتی میباشد که بتواند کوچکترین ناخالصی ها مانند انواع ویروس و باکتری یا موادی مانند نیترات را حذف کند یعنی برای حصول این کار باید بتوان علاوه بر حذف ذرات معلق مانند زنگ آب،ذرات محلول را حذف نمود مواد معدنی و کانی ها هم جز ذرات بسیار ریز آب میباشد که در این فرایند نسب به سیستم های دیگر بیشتر حذف میشوند که این امر با توجه به بالا بودن سختی آب در اکثر موارد بسیار مفید است و باعث سبکی و خالصی آب میشود ولی اگر این املاح بیش از حد حذف شوند ممکن است آب کمی به خاصیت اسیدی نزدیک شود نه اینکه کاملا اسیدی شود علاوه بر آن امروزه اکثر شرکت ها دستگاه اسمز معکوس (RO) را طوری ارائه میدهند که میزان حذف املاح قابل کنترل توسط یک شیر میکس روی دستگاه ممکن باشد که با این وجود حتی خود مصرف کننده هم توان تنظیم میزان املاح موجود در آب را خواهد داشت . علاوه بر آن سیستم RO با دقت بسیار بالا و توان تولید آب مقطر فقط جهت مصارف خاص صنعتی و پزشکی استفاده میشود امافیلتر دستگاه های خانگی دقت پایینتری داشته و همیشه املاح معدنی را به مقدار لازم در آب باقی میگذارند و این یعنی رفع این نگرانی و نشان دهنده دقت تصفیه بالای این سیستم است .

۲ – چرا سیستم اسمز معکوس RO با وجود دقت تصفیه بالاتر نسبت به بعضی سیستم های دیگر ارزانتر میباشد ؟
در واقع هنر اصلی طراح این سیستم این بوده که با استفاده از ساده ترین و ارزانترین راه و ابزار،بالاترین دقت تصفیه آب را ارائه دهد . در اکثر این موارد برای حصول این تفکر طراحان از فرایندهای موجود در طبیعت تقلید کرده و با بهینه سازی آن ، موارد مصرف را فراهم میسازند در واقع این مسیر اکثر صنعت گران است. بطور مثال: در اکثر کامپیوتر های امروزی بخاطر کوچکتر کردن قطعات و در نتیجه کمتر هزینه کردن مواد اولیه قیمت نهایی پایین تر از کامپیوتری های نسل قدیم است و میدانیم کارایی کامپیوتر های جدیدتر همیشه بهتر بوده . مثالهای متعددی وجود دارد بر تایید این گفتار مانند بهتر بودن سیستم الکترومغناطیسی نسبت به مغناطیس مگنت ولی ارزانتر بودن آن که دلیل آن بوجود آوردن نیروی مغناطیسی بدون استفاده از مگنت گران قیمت است و بجای آن از نیروی برق بسیار ضعیفی استفاده میشود همچنین مشکل ضعیف شدن مگنت به مرور زمان را هم نخواهیم داشت .

۳ – آیا سیستم RO باعث حذف نیترات و مواد سمی میشود ؟
بله ولی نه بصورت مطلق بلکه بسیار بیشتر از سیستم های دیگر که قابل استفاده بر روی آب آشامیدنی بوده و اثر سوئی نداشته باشند . در واقع اول اینکه همیشه هر چند بسیار کم ولی جای خطا ء جزئی وجود دارد و دوم بخاطر مناسب بودن آب برای آشامیدن.نمیتوان کاملا آن را خالص ( آب مقطر ) نمود و برای هر فاکتوری در آب حد غیر مجاز ، مجاز و مطلوبی وجود دارد که این دستگاهها علاوه بر پایین آوردن ناخالصی ها از حد غیر مجاز میتوانند آنها را به حد مطلوب نیز برسانند. برخی سیستم ها هم ممکن است کلاً نیترات را حذف کنند ولی آب خروجی آن ها برای شرب مناسب نبوده و در صنعت کاربرد دارند و برخی دیگر در فرایند خود موادی به آب اضافه میکنند که اثر نامطلوبی بر آب شرب دارد .

۴-فرق سیستم اسمز معکوس با سیستم های ساده تر آب در چیست؟
فیلتراسیون آب فقط ذرات بزرگ و مخلوط در آب مثل ذرات گل و لای ، لجن ، شن و ماسه ، زنگ لوله ها و کلر را جدا می کند در حالی که اسمز معکوس توسط بکارگیری یک غشاء نیمه تراوا غیر از جدا کردن ناخالصی های ذکر شده ی مخلوط در آب تمامی مواد شیمیایی و آلودگی های محلول در آب مانند : میکروبها ، باکتری ها ، ویروس ها ، انگل ها ، نیترات ، سموم کشاورزی و آفت کش ها ( سم آرسنیک ) ، کیست ، نمک ، آهک ، فلزات سنگین مانند سرب و… را نیز از آن جدا می سازد. و باعث کاهش سختی و سنگینی آب شده یعنی EC , TDS آب را پایین می آورد .

۵-آیا مواد معدنی حذف شده توسط این سیستم مورد نیاز بدن انسان نیست؟
بر خلاف جا افتادگی اسم آب معدنی بین مردم اکثرا تصور میشود که ویژگی اصلی آب تامین مواد معدنی مورد نیاز بدن است و اگر این مواد در آب هر چه بیشتر باشد برای بدن تقویت به حساب آمده و کم بودن آن ممکن است باعث کمبود هایی در بدن شود در حالی که به گفته پزشکان و متخصصان تغذیه بیشتر مواد معدنی مورد نیاز ما از طریق غذا و سبزیجات جذب بدن می شود یعنی مواد غذایی جامد و مقدار کمی از طریق آب جذب می شود ( حدودا ۲۰% ) و ضمنا این دستگاه مواد معدنی لازم را به بدن میرساند و فقط مازاد آن را از آب خارج میکند.

۶- آیا سیستم اسمز معکوس سدیم را هم از آب جدا می کند؟
بله . سیستم اسمز معکوس اساسا برای نیروی دریایی طراحی شده بود که آب دریا را شیرین کند.زیرا آب دریا سرشار از سدیم و ترکیبات آن است که نمک طعام نیز از آن دسته می باشد. برای کسانی که رژیم کم سدیم را می خواهند آب این دستگاه خیلی مناسب است.

۷-یا سیستم اسمز معکوس باکتری و انگل را هم از آب جدا می کند؟
بله . روزنه های غشاء ممبران بسیار کوچکتر از قطر باکتری و انگل و ویروس است و امکان عبور به آنها نمی دهد.

۸-طعم آب تصفیه شده توسط این دستگاه چگونه است؟
مزه آب تصفیه شده این سیستم بستگی به میزان آلودگی های آب ورودی دارد زیرا این دستگاه حدود ۹۵ درصد املاح را جدا می کند که گاهی مزه آب بطری های آب معدنی را می دهد .

۹- چه عواملی در کیفیت آب خروجی موثر است؟
چهار عامل اصلی در کیفیت و میزان تولید آب تصفیه شده تاثیر می گذارد :

– فشار:
هر قدر فشار آب بیشتر شود کیفیت و مقدار آب تولیدی نیز بهتر و بیشتر می‌شود. فشار ۶۰ PSI 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 ایمینی بیشتر با توجه به درجه حرارت ۴۰ درجه طراحی و ساخته شده است .

– 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:
فیلتر های ممبران موجود در دستگاههای عرضه شده در بازار متفاوت میباشند وبرای شناسای نوع بهتر آن باید نکات زیر را مورد توجه قرار داد :
در برخی موارد عنوان میشود که دستگاه قادر به تولید حجم بیشتری از آب تصفیه شده است این مسئله در بیشتر اوقات نشان بر خوب بودن دستگاه نسیت ، ممبران موجود در این دستگاهها دارای دقت پایین تر میباشد به عبارت دیگر قطر منافذ بزرگتری دارند و آب تولیدی آنها از نظر مقدار آبدهی بیشتر بوده ولی دقت تصفیه پایینتری دارند ، نوع دوم دستگاه ها ، سیستم هایی هستند که به مقدار مطلوب و استاندارد اب تولید میکنند و در واقع دقت فیلتر ممبران انها بالا بوده و قطر منافذ فیلتر ممبران انها ۰/۰۰۰۱ میکرون میباشد این ممبران ها که دارای چنین دقتی میباشند در مصارف خانگی در ۳ ظرفیت ۵۰ ، ۷۵ و ۱۰۰ گالن موجود بوده و به ترتیب تولید آب انها بر حسب لیتر برابر با ۲۰۰ ، ۳۰۰ و ۴۰۰ لیتر در شبانه روز است که برای مصارف خانگی از ۲۰۰ لیتر یشود ، فیلتر های ۳۰۰ و ۴۰۰ لیتری برای مکانهای که تعداد نفرات بیشتر است مانند ادارات ، سازمانها و شرکتها توصیه میشود.

نحوه تمیز کردن و شست و شوی ممبران های  سیستم اسمزمعکوس RO  :

گرفتگی غشاء در اکثر سیستم‌های RO (اسمز معکوس)، یک پدیده طبیعی است. با شستشوی سیستم در دوره های  مختلف(شستشوی ادواری)، اکثر گرفتگی‌ها قابل تمیز شدن از سطح غشاء می‌باشند. تجربه نشان داده است که اگر شستشوی سیستم در زمان لازم و به موقع انجام شود، در سیستم‌های اسمز معکوس که سرعت گرفتگی آنها زیاد است می‌توان انتظار عمر زیاد داشت. زمان تمیز کردن به علت رسوب گذاری در سیستم های مختلف RO متفاوت است اما یک قانون کلی در مورد تمیز کردن و شست و شوی سیستم  RO مورد قبول است که بصورت یک بار در هر ۳ تا ۱۲ ماه می باشد (بنابر نوع مختلف رسوب).اگر سیستم شما در هر ماه نیاز به شست و شو دارد باید نسبت به بهبود پیش تصفیه RO اقدام شود.

ممبرین

اکثر متغیرهای مؤثر بر راندمان، زمانی تحت تأثیر قرار می‌گیرند که منشاء گرفتگیRO ، عوامل مهمی نظیر گل و لای، لجن و رسوب باشد که در آن صورت راندمان تغییر می‌کند. هریک از عوامل گرفتگی / رسوب، توسط یک محلول تمیز کننده مناسب که توانایی حل کردن و شستشوی گرفتگی یا رسوب را دارد به بهترین نحو ممکن از روی غشاء حذف می‌شوند.
اغلب، تشکیل گرفتگی رسوب برروی غشاء به صورت لایه‌های مختلف اتفاق می‌افتد. اگر ابتدا محلول شیمیایی مناسب برای شستشوی لایه‌ بالایی مورد استفاده قرار گیرد، این لایه‌ها به بهترین نحو ممکن تمیز خواهند شد و حذف گرفتگی لایه‌های بعدی با استفاده از محلول مناسب، ساده‌تر انجام می‌شود.در مورد حذف لایه‌های مختلف گرفتگی/ رسوب سخت، ممکن است لازم شود که از محلول شستشوی شیمیایی با pH  پایین (اسیدی)، یا محلول با  pH بالا (بازی) و محلول‌های با pH پایین (برای انجام شستشو بین مراحل مختلف تمیز کاری) استفاده شود.برای سیستمهای اسمز معکوس کوچک، تعیین روش بهینه برای شستشوی شیمیایی توسط روش سعی و خطا انجام می گیرد. اگر تجزیه‌ آب ورودی مقدار آهن یا منگنز را زیاد نشان دهد، از محلولی برای شستشو استفاده می‌شود که قادر به شستشوی رسوب فلزات باشد. اگر جامدات معلق در آب زیاد باشند، یا TBC   )تعداد باکتریها در واحد حجم آب)، بیش از حد باشد، نشان دهنده گرفتگی بیولوژیکی است و باید از یک محلول بازی برای شستشو استفاده شود. اگر استفاده از یک محلول شیمیایی، بدون تأثیر باشد ممکن است موارد دیگری از گرفتگی اتفاق افتاده باشد. اگر محلول مورد استفاده برای شستشو مؤثر باشد، شستشو باید در دو مرحله انجام گیرد.در مورد سیستمهای اسمز معکوس در مقیاس بزرگ، روش سعی و خطا، روش عملی مناسبی برای پیدا کردن مناسبترین روش شستشو نیست. برای تشخیص نوع گرفتگی، تجزیه‌ لایه‌ مسبب گرفتگی، اقتصادی‌تر بوده و انجام شستشوی شیمیایی به احتمال زیاد مؤثر واقع می‌شود.

ممبران

در عملیات تصفیه عادی، سطح ممبرین در المان های  RO توسط رسوبات مواد معدنی، موادبیولوژیکی، ذرات کلوئیدی، و مواد آلی غیر محلول، می تواند دچار جرم گرفتگی شود . رسوبات در طی عملیات تصفیه آب بر روی سطح ممبرین ها تشکیل شده و سبب کاهش جریان عادی آب تصفیه شده (Permeate) و یا کاهش دفع (rejection) عادی نمک می شوند. هرگاه در طی اولین ۴۸ ساعت عملیاتی جریان عادی آب تصفیه شده بیش تر از ۱۰% افت کرد یا عبور عادی نمک بیش از ۱۰% زیاد شد یا اختلاف فشار (تفاضل فشار خوراک با فشار محلول غلیظ شده) بیش از ۱۵% نسبت به شرایط ثابت مرجع افزایش یافت ، عمل شستشو بر روی ممبرین ها باید انجام شود . اگر تمیز کردن به تاخیر بیافتد ، مقدار بازیافت (recovery) عملکرد سیستم به طور موثری کاهش می یابد.

روش های شستشو جهت وضعیت خاص :

هر شستشو وضعیت خاص خود را دارد، بنابراین توصیه های خاصی برای تمیز کردن، برحسب نوع رسوب وجود دارد .

رسوب سولفات

روش شستشوی زیر برای سیستمی که دچار رسوب سولفات بر روی ممبران شده است طراحی گردیده است . رسوبات سولفات بسیار سخت تمیز می شوند و اگر تشکیل شده باشند به زودی نمایان نمی شوند، احتمال خوب پاک شدن این رسوب بسیار کم می باشد.بیش از حد تصور افت جریان زیادی اتفاق می افتد که البته قابل جبران هم نیست . برای جبران عملکرد سیستم ممبرین ، چند نوبت تمیز کردن و چندین دوره غوطه وری لازم می باشد.

روش شستشو :

تمیز کردن المان هایی که رسوب سولفات دارند، دارای هفت مرحله است :

  • تهیه محلول پاک کننده

  • مقدمات محلول پاک کننده

  • برگشت محلول پاک کننده به مدت ۳۰دقیقه

  • غوطه وری المان ها در محلول پاک کننده به مدت ۱ الی ۱۵ ساعت

  • پمپ کردن با شدت جریان بالا

  • شستشو ناگهانی

  • روشن کردن مجدد

محلول پاک کننده جهت رسوب سولفات  NaoH 0.1%  ، Na4EDTA 1% ، در محدوده PH 12 و۳۰C

 

 

منبع: http://www.shahrjerdi.ir

به اشتراک گذاری پست

پاسخ دهید

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