اسمز معكوس چيست؟
اسمز معكوس فرايند تصفيه آبي است كه در آن از فشار براي معكوس نمودن جريان اسمزي آب از درون يك غشاي نيمه‌تراوا براي توليد آب خالص و حذف يون‌ها، مولكول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده مي‌شود. اگر يك غشاي نيمه‌تراوا بين دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گيرد آب به صورت طبيعي و تحت خاصيت اسمزي از غلظت پايين‌تر به غلظت بالاتر جريان مي‌يابد. اين پديده تا هنگامي كه پتانسيل‌هاي شيميايي دو طرف برابر گردند ادامه خواهد يافت. در حالت تعادل اختلاف فشار بين دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزي است. اگر فشاري برابر با اختلاف فشار اسمزي به محلول غليظ‌تر اعمال گردد جريان آب قطع خواهد شد. در صورتي‌كه فشار اعمال شده بيشتر از فشار اسمزي باشد، جهت جريان طبيعي آب، معكوس خواهد گرديد.
در اين روش آب با فشار از ميان غشايي گذرانده مي‌شود كه نيترات و ساير مواد معدني و بسياري از مواد شيميايي و ميكروارگانيسم‌ها (عمدتاً باكتري‌ها) را حذف مي‌كند. نيم تا دو سوم آب پشت اين غشا باقي مي‌ماند كه به عنوان آب پسمانده (Concentrate) دور ريخته مي‌شود. مي‌توان پسماند خروجي را مجدداً به سيستم بازگرداند تا در مصرف آب صرفه جويي به عمل آيد. اگر پسآب خروجي كه نيم تا دو سوم آب را تشكيل مي‌دهد در يك سيكل چرخشي وارد شود مي‌توان راندمان سيستم را افزايش داد.
همچنين بهترين روش نمك زدائي از آب‌هاي شور استفاده از فرايند اسمز معكوس مي‌باشد، زيرا سيستم پيچيده‌اي نداشته و راهبري آن قابليت كنترل بيشتري از ديگر روش‌ها دارا مي‌باشد و با توجه به توسعه روش‌هاي پيشرفته توليد غشاهاي پليمري، به‌كارگيري اين روش، توجيه بيشتري دارد.
كارخانه آب شيرين كني به روش اسمز معكوسصنايع امروز براي تصفيه آب مورد استفاده در بخش‌هاي توليد بخار و فرايند خود از سيستم اسمز معكوس به فراواني استفاده مي‌كنند. اساس كار اين دستگاه‌ها بر عبور مولكول‌هاي غير يوني مثل آب از يك غشاء با روزنه‌هاي بسيار ريز بنا شده‌است. اين غشاءها به صورتي ساخته شده‌اند كه مولكول‌هاي خنثي را به راحتي از خود عبور مي‌دهند. به همين دليل آب ورودي به سيستم، كه داراي املاح مختلف است به آب تقريباً خالص تبديل مي‌گردد. در سيستم اسمز معكوس، جريان ورودي يا خوراك (Feed) به دو جريان آب تصفيه شده (Permeate) و پساب غليظ (Concentrate) يا (Brine) تبديل مي‌شود. سيستم اسمز معكوس كه به واسطه فيلتري كه به آن ممبران يا غشاء گفته مي‌شود عمليات جداسازي مولكول را انجام مي‌دهد. به اين صورت كه غشاء يا لايه‌هاي به هم تابيده شده به دور يك لوله استوانه اي كه بيشتر از جنس پلاستيك است با روزنه‌هايي كه اندازه آن‌ها از يك ده هزارم ميكرون كوچكتر هستند آلاينده‌هاي آب را جداسازي مي‌كند. اين آلاينده‌هاي آب شامل نيترات، انگل، باكتري، قارچ، سموم كشاورزي، نمك و ساير املاح محلول آلوده‌كننده مي‌باشند.
اساس كار اسمز معكوس:
فرض كنيد دو ظرف، يكي حاوي آب نمك (۱) و ديگري حاوي آب خالص (۲) توسط يك لوله به يكديگر متصل بوده و هر دو داراي ارتفاع مساوي از آب و در يك سطح قرار داشته باشند. جهت برقراري تعادل در غلظت يون‌هاي سديم و كلرايد از ظرف آب نمك، يون‌هاي نمك به صورت نفوذ مولكولي به ظرف آب خالص انتقال يافته تا تعادل غلظت بين هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بين اين دو ظرف و در مسير جريان آب يك غشاء قرار گيرد كه فقط اجازه دهد مولكول‌هاي آب از آن عبور كنند، يون‌هاي نمك اجازه عبور نخواهند داشت؛ لذا براي برقراري تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) انتقال مي‌يابد و اين عمل تا آنجا ادامه مي‌يابد كه افزايش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمك، فشار مضاعف ايجاد كرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) را ندهد. اين فشار را فشار اسمزي مي‌گويند و تابعي از غلظت نمك در هر دو طرف غشاء مي‌باشد.
تاريخچه رزين تبادل يوني:
فرايند اسمزي از طريق غشاهاي نيمه تراوا ابتدا در سال ۱۷۴۸ توسط ژان آنتوان نولت مشاهده شد. تا ۲۰۰ سال بعد، اسمز تنها پديده اي بود كه در آزمايشگاه مشاهده شد. در سال ۱۹۵۰، دانشگاه كاليفرنيا در لس آنجلس ابتدا آب نمك زدايي را با استفاده از غشاهاي نيمه تراوا مورد بررسي قرار داد. محققان هر دو دانشگاه كاليفرنيا در لس آنجلس و دانشگاه فلوريدا در اواسط دهه ۱۹۵۰ از آب دريا، آب شيرين توليد مي‌كردند، اما جريان به قدري كم بود كه قابل تجاري سازي نبود.
انتخاب غشاء:
در سيستم اسمز معكوس غشاء يا ممبران مهم‌ترين و حساسترين قسمت دستگاه مي‌باشد. زيرا فشار عملياتي مورد نياز ارتباط مستقيم با ضخامت غشاء و قطر سوراخ‌هاي آن دارد. همچنين غشاء به علت تماس مداوم با مواد شيميايي افزوده شده به آب، بايستي مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضد رسوب‌گذار و زيست كُش‌ها (Biocides) واكنش ندهد.
عوامل مؤثر براي مقايسه غشاءها عبارتند از:
قطر سوراخ‌هاضخامتمقاومت در مقابل مواد شيمياييافت فشارشركت سازندهقيمتسعي مي‌شود آب قبل از ورود به دستگاه اسمز معكوس، حتماً تصفيه مقدماتي گردد.
به علت كيفيت بسيار عالي آب خروجي از سيستم اسمز معكوس امروزه بيشتر صنايع از اين روش، به جاي به‌كارگيري سيستم‌هاي تبادل يوني استفاده مي‌كنند. زيرا مبادله‌كننده‌هاي يوني به علت مصرف زياد مواد شيميايي و رزين تبادل يوني، داراي هزينه راهبري و نگهداري زيادي مي‌باشند
بازدید:
