مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نانوفیلتراسیون- آشنایی با مفاهیم

قبل از بررسی نقش فناوری‌نانو در فیلترها، اجازه دهید ابتدا با بعضی مفاهیم در این زمینه آشنا شویم.

1. فیلتر چیست؟

فیلترها موادی متخلخلی هستند که در فرآیند جداسازی یا تغلیظ مورد استفاده قرار می‌گیرند. مهم‌ترین ویژگی فیلترها، داشتن خلل و فُرج‌هایی با اندازه‌ و ابعاد مشخص است، به همین دلیل، فیلتر را یک محیط متخلخل می‌نامند. سوراخ‎ها درصد بسیار زیادی از حجم فیلتر را دربرمی‌گیرند و شبکه پیچیده‌ای از حفره‌ها را می‌سازند. فیلترها می‌توانند از جنس پلیمـر و یا سرامیک باشند.

2. تعریف فیلترکردن یا فیلتراسیون

فیلترکردن یا فیلتراسیون، فرآیندی است که در آن یک مایع و یا گاز (سیال) به دلیل اختلاف فشار یا اختلاف پتانسیل الکتریکی و یا اختلاف غلظت از فیلتر عبور می‌کند. با انجام عمل فیلتراسیون ذراتی که از اندازه حفره‌های فیلتر کوچک‌تر هستند از آن عبور کرده و ذرات با اندازه بزرگ‌تر، از سیال جدا شده و در پشت فیلتر می‌مانند.

3. عوامل مؤثر در فیلتراسیون

دو عامل که در انتخاب نوع فیلتر و کارکرد آن مؤثر می‌باشد عبارت است از:

3-1- اندازه حفره‎های فیلتر

همان‌طور که گفته شد موادی با اندازه بزرگ‌تر از حفره‎های فیلتر، در پشت آن باقی می‌مانند و عبور نمی‌کنند، در نتیجه، برای جداسازی ذرات با اندازه مشخص باید از فیلترهای مناسب استفاده کرد.

3-2- مقدار ذراتی که در پشت فیلتر باقی می‌مانند

ذراتی که در پشت فیلتر باقی می‌مانند به مرور زمان و با استفاده مداوم از فیلتر بیش‌تر می‌شوند. این مسئله می‌تواند باعث مسدود شدن روزنه‌های فیلتر شود. به این دلیل، باید بعد از مدت زمان مشخصی، فیلتر را تعویض، و یا آن را پاک‌سازی نمود. این مسئله که به گرفتگی فیلتر معروف می‌باشد از اهمیت زیادی برخوردار است. زیرا تعویض و یا حتی تمیزکردن فیلتر هزینه‌بر است.

4. انواع فیلتراسیون

4-1- میکروفیلتراسیون

میکروفیلتراسیون فرآیندی است که برای جداسازی ذرات، جامدات معلق کوچک و موادی دیگر مثل باکتری‌ها، کیست‌ها، مولکول‌هـا و ذراتی بزرگتر از 2/0 میکرون استفاده می‌شود.

4-2- آلترافیلتراسیون

در آلترافیلتراسیون مولکول‌هایی بزرگ‌تر از 005/0 میکرون جدا می‌شوند. ابعاد حفره‌های فیلتر بین 2 تا 50 نانومتر است. این فرآیند برای جداسازی و تغلیظ مواد کلوئیدی و سوسپانسیونی به کار می‌رود.

4-3- اسمز معکوس

اسمز معکوس فرآیندی است که آب در اثر اختلاف فشار از یک غشای نازک عبور می‌کند تا محتویات و مواد معدنی شامل نمک، ویروس‌ها، سموم و سایر ترکیبات آلوده غیر آلی را جدا کند و اتم‎ها و مولکول‌هایی در مقیاس کوچکتر از 001/0 میکرون را در محدوده یونی جدا می‌کند. اسمز معکوس تکنیکی است که در دیالیز طبی هم از آن استفاده می‌شود. دیالیز مورد استفاده‌ افرادی است که مشکل کلیوی دارند. کلیه‌ها باعث تصفیه خون شده، مواد زائد مثل اوره و آب را از خون جدا، و به شکل ادرار از بدن خارج می‌کنند. یک دستگاه دیالیز به تقلید از عملکرد کلیه‌ها، کار می‌کند. خون از بدن عبور کرده، وارد دستگاه دیالیز شده و از فیلتر اسمزی عبور می‌کند تا مواد زائد از آن جدا شود و خون تصفیه شده دوباره به بدن برگردد.

4-4- نانوفیلتراسیون

ابعاد حفره‌های نانوفیلتر بین 5/0 تا 2 نانومتر است. روش نانوفیلتراسیون طی چند سال گذشته رونق گرفته است. در نانوفیلتراسیون جداسازی بر اساس اندازه مولکول صورت می‌گیرد. اساساً این روش، جهت حذف اجزای آلی نظیر آلوده‌کننده‌هایی در اندازه میکرونی و یون‌های چند ظرفیتی می‌باشد. از دیگر کاربردهای نانوفیلتراسیون می‌توان به حذف مواد شیمیایی که به منظور کشتن موجودات مضر به آب اضافه شده‌اند، حذف فلزات سنگین مانند جیوه، تصفیه‌ی آب‌های مصرفی، رنگ‌زدایی و حذف آلوده‌کننده‌ها اشاره کرد. نانوفیلتراسیون می‌تواند تقریباً از هر منبع آبی، آب پاک به وجود آورد و تمام باکتری‌های موجود در آب را حذف کند.

5. کاربرد فیلترها

5-1- صنعت آب و فاضلاب

آب یکی از ضروری‌ترین عناصر حیات بر روی زمین است و اگر چه بیش از 70 درصد از سطح کره زمین با آب پوشیده شده است اما، کمتر از 3 درصد آن آب شیرین می‌باشد. از این مقدار 79 درصد به قله‌های یخی تعلق دارد، 20 درصد آن آب‎های زیرزمینی است که به راحتی قابل دسترس نمی‌باشند و فقط 1 درصد آن شامل دریاچه‌ها و رودخانه‌ها و چاه‌ها می‌باشد که به‎راحتی به دست می‌آید. فرآیند پاک‌سازی و تصفیه آب بسیار طولانی و زمان‌بر است. یکی از مراحل تصفیه آب جداکردن آلاینده‌ها از آب می‌باشد که در این مرحله از فیلتراسیون استفاده می‌شود.

5-2- صنایع غذایی

صنعت لبنیات، آب‌میوه و صنایع دیگری که در حوزه‌ صنایع غذایی قرار می‌گیرند، یکی دیگر از مصرف‌کنندگان اصلی فرآیند فیلتراسیون محسوب می‌شوند. به طور مثال، سیستم‌های آلترافیلتراسیون در تولید پنیر استفاده می‌شوند، هم‌چنین از سیستم‌های فیلتراسیون در پاستوریزاسیون و هموژنیزاسیون نیز استفاده می‌شود.

امروزه بوسیله آلترافیلتراسیون توانسته‌اند اجزای شیر را تغلیظ نموده و به طور جزء به جزء جداسازی نمایند. این امر موجب شده است تا بتوان محصولات جدیدی مطابق با نیاز های مصرف کننده به بازار عرضه نمود.

5-3- صنایع داروسازی

تولید دارو با سیستم‌های مختلفی انجام می‌شود. داروی تولید شده، نیاز به خالص‌کردن دارد و اهمیت خالص‌سازی دارو کمتر از تولید دارو نیست. به طوری که تولید دارو 30 درصد از هزینه‌های دارو را دربرمی‌گیرد، در حالی که 70 درصد هزینه‌ها، صرف خالص‌سازی دارو می‌شود. مهم‌ترین مرحله ‌خالص‌سازی، فرآیند فیلتراسیون می‌باشد. در خالص‌سازی ِ داروها از فرآیندهایی مانند دیالیز، میکروفیلتراسیون و نانوفیلتراسیون استفاده می‌شود.

5-4- تصفیه هوا و خالص‌سازی گازها

یکی از کاربردهای اصلی فرآیند فیلتراسیون تصفیه هوا و یا تولید گازهای خالص، مانند اکسیژن خالص و نیثروژن خالص می‌باشد که این گازها کاربردهای صنعتی زیادی دارند. در فرآیندهایی که برای تولید اکسیژن و نیتروژن خالص به کار برده می‌شود، از فیلتر استفاده می‌شود.

یک مثال آشنا از کاربرد فیلترها برای تصفیه هوا، ماسک‌های صورت می‎باشند. ماسک‎های معمولی که بیش‌تر در روزهای آلوده از آنها استفاده می‌کنیم، نوعی فیلتر دارند که به ذرات معلق هوا اجازه عبور نمی‌دهند و به این ترتیب مانع رسیدن آلودگی‎ها به مجاری تنفسی ما می‎شوند .

6. نتیجه‌گیری

با توجه به مطالب گفته شده، اهمیت فیلترها و فرآیند فیلتراسیون مشخص می‌شود. در این زمینه استفاده از فناوری ‌نانو و ساخت نانوفیلترها برای جداسازی ذرات بسیار ریز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

برگرفته از مجله روش های نوین آبیاری _ شماره 22

آجـر - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
بتن - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
محافظت از پي منشاء ، پيشرفت و توسعه آن - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
مقاومت مصالح - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
حفظ کيفيت منابع آب - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
انتخاب فرآيند مناسب جهت تصفيه آب - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
مزایا استفاده ازغشاءها - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
واحد تصفیه پساب پتروشيمي فجر - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
ستونهای جذب سطحی - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
مفاهيم تصفيه آب و پساب - چهارشنبه بیست و هشتم اردیبهشت 1390
مطالعه سیالات درگیر - چهارشنبه بیست و هشتم اردیبهشت 1390
مراحل پی سازی - یکشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1390
پروتوزوئرها - یکشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1390
شبکه جمع آوری فاضلاب - یکشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1390
منابع آب‌ هاي زيرزميني - یکشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1390
انعقاد و لخته سازی - یکشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1390
تصفيه ‌فوري آب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
تصفيه‌ دوزيستي‌ به كمك‌ محيط ‌زيست ‌مي آيد - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
نوعي جاذب جديد براي تصفيه فاضلاب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
سيستم جديد تصفيه آب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
تصفیه خانه های قارچی شکل که با تكيه بر نور خورشيد فاضلاب شهري را تصفيه مي‌كنند - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
تصفيه فاضلاب خانگي در منازل و ساختمان‌هاي شهري - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
تصفيه پساب ‌هاي نساجي با گياه آزولا - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
نحوه تصفیه آب و پساب صنعتی در پتروشیمی مبین - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
آنالیز ابعادی (دیمانسیونی) - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
قدیمی ترین سازه آبی جهان - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
جریان آب زیرزمینی و تخلیه طبیعی آب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
خصوصیات کلی آب دریا - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
مراحل طراحی سیستم های آبیاری - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
هیدروفلوم (Hydroflume) چیست؟ - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
اهمیت زهکشی و استفاده بهینه از آب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
بتن کانال های آب و فاضلاب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
سختي گيری - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
قليايت زدایی - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
هوازدا - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
کلرزنی - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
انواع صافی ها - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
زلال سازی - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
مشکلات سيستم هاي خنک کننده - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
نگهداري و راهبري دستگاههاي اسمز معکوس - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
سیالات - شنبه هفدهم اردیبهشت 1390
مخازن انباره ها - جمعه شانزدهم اردیبهشت 1390
صافي ها و فيلترها - جمعه شانزدهم اردیبهشت 1390
تصفيه مصنوعي فاضلاب - جمعه شانزدهم اردیبهشت 1390
اصول تصفيه آب - جمعه شانزدهم اردیبهشت 1390
پديده کاويتاسيون در پمپهای گريز از مرکز - پنجشنبه پانزدهم اردیبهشت 1390
میکروب شناسی خاک - پنجشنبه پانزدهم اردیبهشت 1390
کنترل کیفی و کالیبراسیون لوپ میکروب شناسی - پنجشنبه پانزدهم اردیبهشت 1390
اندازه گیری راندمان و هد پمپ - پنجشنبه پانزدهم اردیبهشت 1390
مصارف و کاربرد های زئولیت ها - پنجشنبه پانزدهم اردیبهشت 1390
پکیج های پیش ساخته تصفیه فاضلاب - سه شنبه دوازدهم مرداد 1389
تکنولوژی تبادل یونی - دوشنبه یازدهم مرداد 1389
کاربرد میکروارگانیسم ها در صنعت تصفیه ی فاضلاب ها - دوشنبه یازدهم مرداد 1389
آيين نامه جلوگيري از آلودگي آب 1364/9/28 - یکشنبه دهم مرداد 1389
تکنولوژی غشایی در تصفیه آب و فاضلاب - یکشنبه دهم مرداد 1389
حذف رنگ، طعم و بوی نامطبوع در فرایند تصفیه آب - شنبه نهم مرداد 1389
تلفات آب - شنبه نهم مرداد 1389
چاه - جمعه هشتم مرداد 1389
فیلتراسیون - جمعه هشتم مرداد 1389
تصفیه فیزیکی و شیمیایی آب - پنجشنبه هفتم مرداد 1389
شناسایی و تعیین مقدار هیدروکربن ها آروماتیک چند حلقه ای(PAHs) - پنجشنبه هفتم مرداد 1389
سیستم تصفیه فاضلاب انسانی - بهداشتی - چهارشنبه ششم مرداد 1389
تصفیه خانه های آب - چهارشنبه ششم مرداد 1389

مرجع تخصصی آب و فاضلاب