مقالات آب پاک سازان

سیستم اسمز معکوس؛ روش، تاریخچه، کاربرد و فواید

اسمز معکوس ؛ روش، تاریخچه، کاربرد و فواید

تصفیه آب دستگاه RO با روش سیستم اسمز معکوس reverse osmosis (RO) plant فرآیند اسمز را در بسیاری از صنایع یا حتی بدن خود و طبیعت مشاهده می­کنیم اما در علوم آب لازم است به چند پرسش اساسی پاسخ دهیم، فرایند اسمز معکوس دقیقا نقطه مقابل فرآیند اسمز است که احتیاج به نیروی محرک دارد زیرا اسمزیس یک امر ذاتی برای محلول است و طبیعتا انجام عکس این عملیات نیازمند مصرف انرژی است.

اسمز معکوس چیست؟

فرآیند اسمز معکوس دستگاه تصفیه آب صنعتی در تحلیل فرآیندی، روشی عنوان می­ شود که، جداسازی مولکول ها یا ذرات موجود در یک مایع تحت اثر فرآیند اسمز معکوس از جایی با غلظت بالا تر به جایی با غلظت کمتر نقل مکان می­کنند. این روش کاملا عکس فرآیند اسمز است زیرا در فرآیند اسمز ذرات از مکانی با غلظت کمتر بر اثر نیروی مکش محلول به مکان با غلظت بیشتر منتقل می­شوند.

تاریخچه اسمز معکوس

فرآیند اسمز معکوس پس از شناسایی فرآیند اسمز معکوس شناخته شد. فرآیند اسمز که از طریق غشاء نیمه تراوا انتشار می ­یابد در سال 1748 توسط جین آنتونی نولت شناخته شد اما تا حدود 200 سال بعد فرآیند اسمز را پدیده ای آزمایشگاهی تلقی می­کردند. اگر در کتب زیست شناسی سیر کرده باشید نخستین آزمایش بررسی فرآیند اسمز نمک زدایی آب دریا به وسیله غشاء نیمه تراوا بود.

در سال 1950 برای نخستین باز به وسیله فرآیند اسمز از آب دریا آب شیرین تولید شد اما به دلیل سختی روش و ابزار نا کافی این تصفیه، ادامه آن میسر نبود. پس از آن دانشمندانی مانند Sidney loeb و Srinivasa surirajan در دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس و شورای تحقیقات ملی کانادا دست به ابداع روش  های سخت غشاء نامتقارن زدند. در غشاء های نا متقارن یک لایه کاملا نازک پوستی در بخش بالایی یک بستر با قطر بیشتر از لایه پوستی و متخلخل قرار دارد.

پس از آن جان کادوت متوجه شد که غشاء های دارای شار زیاد و انتقال کم نمک به وسیله پلیمریزاسیون ساخته می­شوند. این پایه گذاری صنعت تصفیه آب به وسیله فرآیند اسمز معکوس شناخته می­شود.

اسمز معکوس چه فوایدی دارد؟

فرآیند اسمز معکوس با توجه به ایجاد نسبت تعادلی در یک محلول دارای ذرات معلق با انتقال از مکان با غلظت بالا به مکانی با غلظت کمتر و تکرار این عمل و تخلیه ذرات معلق، موجبات تصفیه آب را فراهم می­کنند. موارد زیر مهم ترین فواید استفاده از اسمز معکوس است:

  • تصفیه سریع آب آلوده
  • انرژی کمتر برای تصفیه آب
  • کیفیت بالای تصفیه آب
  • منظم بودن مراحل تصفیه
  • جا گیری کمتر تجهیزات
  • سرعت بالای تصفیه

تمام مواردی که در بالا گفته شد برای انتخاب این روش تصفیه نسبت به سایر روش ها کافی است. روش اسمز معکوس جدید ترین روش تصفیه آب در صنعت آب است که البته تجهیزات مخصوصی را نیز به همراه دارد که در ادامه مقاله به آن ها اشاره می­کنیم.

اسمز معکوس چه کاربردی دارد؟

فرآیند اسمز معکوس با توجه به لزوم نیاز به آب(امروزه آب تصفیه شده معرفی می­ شود) در صنایع مرتبط با آب و پایه هیدرولوژی قطعا در این قبیل صنعت ها کار برد دارد. صنایع مختلفی هستند که از فرایند اسمز معکوس استفاده می­کنند:

ما قطعا نمی­توانیم نقش آب را در زندگی بشر انکار کنیم و نکته مهم وجود آب در تمام لایه های زندگی ما و نقش بسزای آن در سلامتی انسان ها است. ما روزانه از آب استفاده می­کنیم اما این آب به همان صورتی که در طبیعت وجود دارد قابل استفاده نیست و حتما باید تصفیه شود. در فرآیند اسمز معکوس با صرف انرژی کمتر آب مورد نیاز صنایع حتی در چرخه تولیدی صنعت نام برده، آب تصفیه تولید می­ شود.

نقش اسمز معکوس در دستگاه تصفیه آب

یکی از مهم ترین کاربرد های فرآیند اسمز معکوس دستگاه تصفیه آب است که پایه بسیاری از صنایع کاربردی است. دستگاه های تصفیه آب در تمام صنایع به کار می­روند. دستگاه های تصفیه آب از دیر باز تا کنون متحمل تغییرات بسیاری شدن. یکی از آیتم های مهم در این دستگاه ها روش فیلتراسیون یا روش تصفیه آب است. فرآیند اسمز معکوس یا RO یکی از جدید ترین روش های تصفیه آب است.

این روش فیلتراسیون 98% آب را تصفیه و ذرات معلق را حذف می­کند. نتیجه نهایی حذف ذرات جامد و ذرات معلق موجود در آب، ایجاد آبی قابل شرب و در مراتب بالا تر آب مقطر است. در سیستم اسمز معکوس دستگاه آب شیرین کن صنعتی تمام تلاش ما بر این است که عکس عمل اسمز رخ دهد، زیرا در تصفیه آب ما محلولی با غلظت بالای آلاینده داریم.

در سیستم اسمز معکوس یا سیستم RO با اعمال فشار پمپ در دستگاه های تصفیه آب فشار عکس عملیات اسمز رخ می ­دهد، همین فشار سبب حرکت آب با غلظت بالا به سمت  کم غلظت تر می­ شود. در حقیقت با گذر آب از فیلتر مواد جامد در پشت فیلتر باقی می­ماند و در سریع ترین حالت به تصفیه آب می­پردازد.

ابزار مورد نیاز اسمز معکوس

در یک فرآیند اسمز ما با وجود غشاء نیمه تراوا عملیات فیلتراسیون انجام می­ شود اما در روش اسمز معکوس با وجود تمام شباهت ها با روش اسمز اما از یک فیلتر منفذ دار برای تصفیه آب استفاده می­ کنیم. آلودگی ها در پشت این فیلتر به دام می­افتند و تصفیه صورت می­گیرد. اما این مدلی که تشریح شد مدل ساده ای از تکنولوژی RO است. اما در دستگاه های تصفیه آب به روش RO از ابزار های زیر بهره می­جوییم:

نحوه فیلتراسیون به وسیله اسمز معکوس

عملیات فیلتراسیون در تکنولوژی RO حاصل چندین مرحله پشت سر هم و مداوم است اما اینکه چه مراحلی و چه اعمالی رخ می­دهد که به وسیله سیستم RO آب تصفیه شود به شرح زیر است:

  • مرحله اول: این مرحله متشکل از چندین فیلتر شنی پیش تصفیه است که اولین فیلتری که با آن مواجه می­شویم فیلتر یا صافی فیزیکی است در این قسمت ذرات دانه درشت محلول جذب خواهند شد. در این مرحله معمولا از صافی های شنی یا صافی(توری) فلزی استفاده می­شود.
  • مرحله دوم: در مرحله دوم فیلتر ممبران membrane وارد عمل می­شود. همانطور که می­دانید این فیلتر از لایه های در هم تنیده شده تشکیل شده است که آب با گذر از این لایه ها ذرات جامد یا دانه ریز تر نسبت به مرحله قبل را بر جای می­ گذارد. شاید بتوان گفت که مهمترین مولفه سیستم RO وجود فیلتر ممبران است که این روش را نسبت به سایر روش ها متمایز می­کند.
  • مرحله سوم: این مرحله را عموما مرحله فیلترینگ مکمل می­نامند زیرا تنها در صورتی انجام خواهد گرفت که ما تصمیم به تولید آب با خلوص بالا یا آب مقطر داشته باشیم و یا اینکه TDS آب ورودی بسیار بالا بوده و در دو مرحله قبل تصفیه به طور کامل انجام شده باشد. در این مرحله از فیلتر هایی مانند کربن، کربن گرانول و … بهره می­جوییم.

این سه مرحله در تمام دستگاه هایی که مجهز به تکنولوژی RO هستند مشترک است اما چند مرحله قبل یا بعد از این مراحل نیز تعبیه خواهد شد که در نهایت به افزایش کیفیت آب منجر می­شود. مهم ترین بخش این روش فیلتراسیون RO وجود فیلتر ممبران در آن است که کیفیتی قابل توجه دارد.

روش کار اسمز معکوس

اسمز معکوس در حقیقت با اثر بر آلاینده ها هم به صورت فیزیکی و هم به صورت شیمیایی اقدام به حذف آلاینده ها می­کند. بر این اساس می­توان روش حذف یا فیلتراسیون در روش اسمز معکوس را بر دو روش فیزیکی و شیمیایی معطوف دانست. پیش تر توضیح دادیم که روش اسمز معکوس به وسیله یک فشار متقابل و مضاعف برای غلبه بر روش اسمز معکوس اتفاق می­افتد، پس می­توان روش فیلتراسیون فیزیکی را در ابتدا گذر آب از صافی یا غشا فیلتر ممبران دانست.

کمبود منابع آب شیرین در جهان همیشه دانشندان را به تکاپو وا داشته است تا بتوانند از منابع آب شور موجود در جهان برای تولید آب شرب و قابل آشامیدن بهره جویند. از سال های دور تا به امروز دانشمندان و محققان حوزه آب روش های بسیاری را امتحان کرده اند که پس از شکست های زیاد در نهایت با نتایج پلکانی به روش اسمز معکوس دست یافتند.

از دیگر دلایل لزوم وجود دستگاه های تصفیه آب عدم دسترسی 40 درصد از مردم جهان به آب شیرین است. در ابتدا به دلیل استفاده از اسمز معکوس در نمک زدایی از آب شور دریا، نام نمک زدا را به این روش اطلاق کردند. اما باید گفت که نام نمک زدا یا روش نمک زدایی به طور کامل تعاریف این دستگاه یا روش فیلتراسیون را در نظر نمی­گیرد.

هرچند بسیاری از استان‌های ایران، آب تهران را جزو گواراترین آب‌های ایران می‌دانند اما تهرانی‌ها معتقدند آب‌شان کیفیت لازم را ندارد و باید تدابیری برای افزایش کیفیت آن اندیشیده شود.

مناقشه‌ها درباره کیفیت آب , دستگاه تصفیه آب در تهران سبب شده که کارشناسان بهداشت به تهرانی‌ها توصیه کنند از دستگاه تصفیه آب خانگی برای سالم سازی آب شرب ایشان استفاده کنند و در ادارات و سازمان‌هایی که کارکنان آنها زیاد هستند استفاده از دستگاه تصفیه آب نیمه صنعتی توصیه شده است.

استفاده از دستگاه تصفیه آب صنعتی برای توسعه مصارف صنعتی و کشاورزی از جمله توصیه‌های اکید کارشناسان این حوزه به صنعت‌گران و کشاورزان تهرانی است چرا که استفاده از سیستم RO در کارخانجات صنعتی از رسوب دستگاه‌ها و ماشین آلات جلوگیری می‌کند و در هنگام شست‌وشوی محصول لکه‌ای باقی نمی‌گذارد. بهره بردن از سیستم اسمز معکوس در کشاورزی هم بر افزایش میزان تولیدات، افزایش کیفیت و کاهش تلفات کمک می‌کند.

بخش بعدی که در سیستم اسمز معکوس مورد استفاده قرار می­گیرد بخش شیمیایی است که اکنون از مواد مورد نیاز این تکنولوژی نام می­بریم. در روش شیمیایی حل شدن و انعقاد دو عمل مهم محسوب می­شوند و ساز و کار آن ها به صفیه شیمیایی اب منجر می شود. اگر چه باید بگوییم که در حقیقت روش اسمز معکوس به همان بخش فیزیکی محدود می­شود و مراحل بعدی صرفا برای افزایش کیفیت آب اضافه شده اند.

  • کربن فعال: کربن اکتیو(activated carbon) یا ذغال فعال شده در جذب سطحی آلاینده ها موثر است. ساختار کربن فعال از یک اسکلت با لایه هایی نا منظم از اتم های کربن تشکیل شده است و در بین آن شکاف و تخلخل هایی وجود دارد که به وسیله انعقاد یا جذب آلاینده ها به پاکسازی آن ها می­پردازد.
  • ماده شیمیایی اسمز معکوس(RO-chemical): این ماده شیمیایی برای حفاظت از آسیب های وارده به غشاء و افزایش طول عمر آن به کار می­رود. عمدتا از آن به عنوان ماده CIP نیز یاد می­شود.
  • استفاده از لامپ های uv: اشعه ماوراء بنفش می­توانند در سیستم RO ذرات آلاینده گذر کرده از مراحل قبل را به دام بیاندازد.

مزایای اسمز معکوس

تکنولوژی RO مزایای گسترده ای دارد و به وسیله این روش فیلتراسیون 98 درصد آب اولیه تصفیه می­شود. دستگاه های تصفیه آب صنعتی و دستگاه های تصفیه آب نیمه صنعتی توانایی تولید آب مقطر نیز دارند اما به طور عام از دستگاه های تقطیر نیز برای تولید آب خالص یا مقطر استفاده می­کنند زیرا باید TDS تا حد بسیار پایینی کاهش پیدا کند. از مزایای سیستم RO می­توان موارد زیر را نام برد:

  • حذف ذرات معلق و آلاینده های جامد در محلول
  • کاهش نمک های محلول در آب
  • حذف عناصر سختی آب مانند کلسیم و منیزیم
  • حذف سدیم آب
  • کاهش بوی نامطبوع و طعم آب
  • سرعت بالای تصفیه آب
  • توانایی تصفیه حجم بالای آب با کیفیت زیاد
  • حمل و نقل و نصب آسان دستگاه

معایب اسمز معکوس

طبیعتا هر دستگاهی در کنار مزایای خود معایبی نیز دارد که شناخت آن ها در روند استفاده از دستگاه بسیار موثر است، موارد زیر از معایب سیستم اسمز معکوس است:

  • پساب تولیدی بالا
  • فشار تخلیه در صورت نبود پمپ پایین است
  • تعویض زود هنگام فیلتر ها در مناطق با شاخص Tds بالا
  • هزینه های بالای دستگاه در صورت خرابی
  • با استفاده از تجهیزات فیک و تقلبی امان خرابی دستگاه وجود دارد
  • فیلتر ممبران اصل وارداتی است

با وجود معایب در سیستم های اسمز معکوس اما موارد فایده های آن به اندازه ای زیاد است که می­توان از معایب آن چشم پوشی کرد یا با روش هایی به رفع آن ها پرداخت. در حقیقت این معایب نمی­توانند دلایل کاملی برای عدم استفاده از این تکنولوژی باشند.

اسمز معکوس در محیط زیست

اسمز معکوس را می­توان یک روش در راستای احیای ارزش های زیست محیطی دانست زیرا پایه و اساس آن از یک روش طبیعی ساخته شده است، دلایل زیر مهم ترین مزایای این روش برای محیط زیست به شمار می­روند:

  • تصفیه پساب مضر پیش از ورود به محیط زیست و بازگشت به چرخه آب: در صورت تخلیه آلاینده ها همراه پساب در محیط زیست، زیست بوم و محل زندگی جانداران به خطر می­افتد.
  • حذف مواد شیمیایی پیش از رسیدن به لوله تخلیه فاضلاب
  • رقیق شدن پساب پیش از ورود به فاضلاب
  • کاهش مصرف آب و جلوگیری از هدر رفت آب
  • غلظت پایین مواد معدنی در پساب تخلیه شده از دستگاه اسمز معکوس

اسمز معکوس تا چه اندازه اب را پاک می­ کند؟

سیستم اسمز معکوس توانایی حذف آلاینده ها و پاکسازی آب را تا میزان 99 درصد اولیه دارد. دستگاه های مجهز به سیستم اسمز معکوس توانایی تولید آب مقطر را دارند. مراحل مختلف در این روش متشکل از مراحل اصلی و مکمل در نهایت به تولید آب با شاخص TDS پایین منجر خواهند شد. دستگاه های تصفیه آب مجهز به سیستم RO امکان تولید آب مقطر برای مصارف صنعتی را نیز فراهم کرده اند.

در حقیقت تکنولوژی RO ذراتی را حذف می­کند که با چشم غیر مسلح دیده نمی­شوند. عناصری مانند کلسیم و منیزیوم در مراحل ابتدایی عملیات فیلتراسیون حذف می­شوند در نتیجه شما متوجه خواهید شد که پس از انجام این عملیات صابون به خوبی در دستان شما کف می­کند یا رد اب بر اشیاء یا ظروف بر جای نخواهد ماند.

اسمز معکوس ؛ روش، تاریخچه، کاربرد و فواید

سیستم اسمز معکوس ؛ روش، تاریخچه، کاربرد و فواید

اسمز معکوس چه آلودگی هایی را رفع می­ کند؟

اسمز معکوس ذرات متفاوتی را حذف می­کند که در ابعاد متفاوتی در آب وجود دارند، اما مهم ترین ذراتی که به وسیله تکنولوژی اسمز معکوس رفع می­شوند به شرح زیر هستند:

  • ذرات معلق و ذرات جامد مانند لجن ها
  • نمک های مضر مانند سدیم
  • ذرات کلوئیدی مانند ذرات چربی، روغن، نفت و مشتقات آن
  • مواد پروتئینی(پیروژن ها) که به وسیله باکتری ها ساخته می­شوند
  • کلسیم و منیزیوم عامل سختی آب
  • رسوبات محلول در اب
  • باکتری ها و ویروس ها
  • مواد آلی

مواردی که در بالا گفته شده در روش های مختلفی حذف می­شوند که پیش تر به ان ها اشاره کردیم.

بازگشت به لیست

1 نظر در “سیستم اسمز معکوس؛ روش، تاریخچه، کاربرد و فواید

  1. حامد گنجی از شرکت فناوری ومهندسی طیف زمین جزیره کیش گفت:

    سلام آقای قدکساز ممنون که انقدر مقالات کامل و مفیدی ارائه میدید
    تکنولوژی اسمز معکوس در تمام دستگاه های تصفیه آب صنعتی، نیم صنعتی و خانگی هست یا روش های دیگه ای هم وجود داره؟ اساس کارایی سیستم RO به چه شکل است؟ در رابطه با نقش ممران در سیستم اسمز معکوس میشه بیشتر توضیح بدید؟ به چه علت آب برای عبور از ممبران نیااز به فشار دارد؟چه زمانی در سیستم اسمز معکوس ممبران باید تعویض شود؟ میزان واقعی حذف عناصر در سیستم RO چه میزان است و کدام آلاینده های را حذف میکند؟ محسابات و طراحی سیستم تصفیه اب صنعتی RO به چه فاکتور ها و عواملی بستگی دارد؟ برای پیش تصفیه سیستم اسمز معکوس از چه ابزار و دستگاهی استفاده کنیم؟ شسشتوی غشا و ممبران هارو شما تیم امداد و خدمات خودتون انجام میدن یا باید خودمون انجام بدیم؟ در رابطه با نقش جریان پرمیت، جریان خوراک و دما در سیستم Reverse Osmosis هم تویح بدید چه میزان نمک ممکنه از سیستم عبور کنه؟ برای جولوگیری از آسیب های مکانیکی چه پیشنهادی دارید؟ ممنونم

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.