اسمز معکوس

درحال مشاهده: اسمز معکوس

ادعونی اهدای خون

اسمز معکوس

۱۳۹۲/۰۳/۰۸

15:33

امیرحسین ستوده بیدختی

مقدمه

امروزه بشر با نیاز آبی که حس می کند سعی می کند که آب های از دست رفته را نیز احیا کند. توسعه ئ علم و فناوری نیز به کمک آمده تا حل این مسئله آسان ترشود.

اسمز معکوس روشی است که با کمک فناوری نانو آلوده ترین آب ها را با کمترین هزینه به آب تمیز (آب شیرین) تبدیل می کند.به دلیل شباهت هایی که با فیلتراسیون دارد گاها با نام هایپرفیلتراسیون خوانده می شود.

مهمترین بخش دستگاه اسمز معکوس فیلتر یا به عبارت صحیح تر «غشایی» است که درآن به کار می رود. این غشا طوری طراحی شده اجازه ئ عبور آب را می دهد ولی به سایر مواد که اندازه درشت تر از آب را دارند اجازه عبور نمی دهد.از این خاصیت غشا برای شیرین کردن(تمیز کردن) آب استفاده می شود.

این دستگاه یک جریان آب ورودی دارد که بعد از گذر از غشا به دو جریان آب خروجی تبدیل میشود. که یکی آب تغلیظ شده دیگری آب شیرین شده است. لازم به ذکر است فقط جریان آب شیرین از غشا عبور می کند و جریان آب تغلیظ شده از روی غشا رد می شود.
اسمز معکوس چیست

برای توضیح اسمزمعکوس ابتدا لازم است فرآیند اسمز را توضیح دهیم. اگر در بین دو محلول که دارای غلظت متفاوتی هستند غشای نیمه تراوا قرار داده شود آب از محلولی که دارای غلظت کمتری به سمت محلول دیگر حرکت می کند و بعداز مدتی سطح آب در محلول غلیظ بالاتر از سطح آب محلول رقیق قرار می گیرد، این فرایند را اسمز می گویندو مقدار بالا آمدن آب را پدیده ئ اسمز می گویند.

ولی اگر محلول غلیظ را با وجود غشای نیمه تراوا تحت فشار قرار دهیم این بار جریان از سمت محلول غلیظ به سمت محلول رقیق است که به این فرایند اسمز معکوس می گویند.

دوباره به سراغ اسمز می رویم تا ببینیم چه عواملی باعث ازدیاد پدیده اسمز می شود.جدول زیر فشار اسمزی را درغلظت های مختلف بیان می کند.می بینیم که باافزایش غلظت، فشار اسمزی افزایش می یابد. یعنی اینکه برای شیرین کردن این آب نیروی بیشتری نیاز داریم تا بر فشار اسمزی غلبه کنیم.

جزمولی نمک در آب*1000	1.798	3.95	5.375	7.154	8.927	10.69	12.45	14.2
فشار اسمز	4.62	9.17	13.72	18.2	22.82	27.44	32.13	36.82

1-1ساختار اسمز معکوس

اگر بخواهیم به طور ساده ساختار دستگاه اسمز معکوس را بیان کنیم شامل یک محفظه ، یک غشا و پمپ می باشد.
ولی اگر بخواهیم ساختار پیچیده آن را بررسی کنیم شامل مراحل و ساختار زیر می باشد ؛

آب شور یا آلوده ← فیلتراسیون ← تزریق اسید ← تزریق ضدرسوب ← پمپ ← غشا ← آب شیرین + آب شور

علل تزریق اسید و رسوب در بخش های بعدی توضیح داده خواهد شد.

1-1غشا(membran)

مهمترین و حساس ترین قسمت دستگاه اسمز معکوس غشای آن می باشد . در واقع غشا انتخاب می کند که در فشار ثابت، آب با چه کیفیتی و چه مقدار حق عبور دارد.همچنین غشا اجازه عبور موادی را می دهد که اندازه کوچک تری نسبت به منافذ خود غشا را داشته باشند.
به طور کلی مقدار آبی که از دستگاه اسمز معکوس بدست می آید از رابطه ی زیر حساب می شود

1-1-2 دبی غشا

Q=K(A/L)(ΔP-Δ∏)

K تراوایی غشا برای حلال :

A سطح مقطع

L ضخامت دیواره غشا

ΔP اختلاف فشار دو طرف غشا (فشار پمپ)

Δ∏ اختلاف فشار اسمزی دو طرف غشا (فشار غلظت)

مقدار تراوایی به جنس غشا بستگی دارد که نوع پلی آمیدی آن دارای تراوایی نسبتا خوبی است.

سطح مقطع به نوع طراحی بستگی دارد و هر چه سطح غشا وسیع تر باشد آبدهی بیشتر می شود. حتی الامکان طوری آن را طراحی می کنند که بیشترین سطح در کمترین حجم ایجاد شود.

بهترین حالت شکل لوله و حلزونی است که بیشترین سطح را در واحد حجم ایجاد می کند.

ضخامت زیاد مانع عبور دبی زیادتری از غشا می شود به همین جهت سعی می شود تا جایی که امکان دارد غشاها را نازک بسازند .ناگفته نماند که نازکی بیش از حد باعث پارگی غشا شده و کیفیت آب تولید شده را کاهش می دهد.

فشار اسمزی و فشار پمپ ایجاد شده در دو طرف غشا به یکدیگر وابسته اند. چنانچه فشاری اسمز در اثر عوامل مختلف مثل افزایش غلظت، افزایش یابد ناچاراً برای افزایش دبی باید فشار پمپ را افزایش دهیم. لازم به ذکر است طبق فرمول افزایش فشار اسمزی باعث کاهش دبی ولی افزایش فشار پمپ باعث افزایش دبی می شود.

1-1-2ویژگی های لازم برای غشا

·آبدهی خوبی داشته باشند(تراوایی)

·مقاوم در برابر مواد شیمیایی و بیولوژیکی

·قطر سوراخها مناسب باشد

·ضخامت مناسبی داشته باشد

·قیمت مناسبی داشته باشد

·افت فشار آن حداقل باشد

از آنجایی که آبی که به خورد دستگای اسمزمعکوس داده می شود هیچگاه تمیز نبوده و دارای مواد محلول و مخلوط زیادی است لازم قبل ورود آب و حتی قبل از نصب دستگاه تمهیدات لازم جهت جلوگیری از نابود شدن غشا انجام شود. این تمهیدات می تواند یا تعیین نوع غشا باشد یا تزریق اسید یا ضدرسوب.

·مقاوم در برابر فشار تحمیلی از سوی پمپ ها؛

برای غلبه بر فشار اسمزی موجود در هر آب شور لازم است به وسیله پمپ فشاری ایجاد شود تا علاوه بر غلبه بر فشار اسمزی، فشاری نیز ایجاد کند تا آب را به آن سوی غشا براند تا آب شیرین شود

·مقاوم در برابر PH : بعضی از غشا ها به PH حساس بوده و باعث تخریب آنها شود.مثلا غشای استات سلولز به PH های بالا حساس است و باعث هیدرولیز آن می شود. لازم بررسی های لازم جهت تعیین نوع غشا باتوجه به نوع آب انجام شود.

1-1-3بررسی چند نوع غشا

غشاهای زیادی وجود دارند که هریک دارای ویژگی خاصی می باشند ما به ذکر چند نوع آن بسنده می کنیم.

1-1-4غشای استات سلولز

این نوع غشا به تغییرات PH بسیار حساس می باشد. در PH بازی هیدرولیز می شود. PH مناسب برای کاهش هیدرولیز4.7 می باشد. همچنین بعلت تغلیظ یون بی کربنات در قسمت انتهایی PH بالا رفته و باعث تخریب این قسمت می شود

•استفاده از این غشا برای فشار های بالاتر از psi 400 مناسب نیست.(برای شیرین کردن آب دریا کاربرد ندارد، فشار لازم برای آب دریا 1000-800 psi )

•سطح غشا باردار نیست و جذب ذرات معلق کمتر است

•انرژی مصرفی آن نسبت به غشای پلی آمیدی بیشتر است

•تحمل ppm 1 کلر برای اینکه آلودگی بیولوژیکی نداشته باشیم

•PH قابل تحمل 8-3

1-1-5غشای پلی آمیدی

•دبی بالایی را عبور می دهد

•بدلیل باردار بودن سطح غشا، آلودگی آن زیاد است

•در فشار کم کارآیی بهتری دارد

•نسبت به کلر حساس است و کلر باعث تخریب آن می شود.

•برای شیرین کردن آب دریا مناسب است

•چون دارای بار منفی است از فعال کننده های آنیونی برای شستشو استفاده می کنند.

1-2پمپ ها

دو نکته در رابطه با پمپ ها باید رعایت شود

•از پمپ های سانتریفوژی استفاده شود تا در آب خروجی از آنها نوسان ایجاد نشود.چون باعث صدمه به غشا می شود

•در ورودی پمپ فشار آب به اندازه کافی باشد

قدرت پمپ به مقدار فشار اسمزی بستگی دارد

ظرفیت مترمکعب بر روز (آب چاهPPM 1500PPM )	50	100	200
برق مصرفی kwh	11.4	20	32.5
ظرفیت مترمکعب بر روز (آب دریا 35000PPM )	50	100	200
برق مصرفی kwh	39.6	58.3	91.6

می بینیم که آب دریا انرژی بیشتری نیاز دارد.

کاربرد

این روش به دلایل اینکه 99٪ املاح و میکروب ها را از آب حذف می کند در صنایع مختلف که نیاز به آب تصفیه شده دارند، کاربرد دارد.

-برای شیرین کردن آب دریا بسیار مفید است.

-در پزشکی برای ساختن آب مقطر استفاده می شود.

-در صنایع نساجی بسیار کاربرد دارد.

-برای تصفیه کردن پساب ها مفید است.

منابع

•چالکش امیری،محمد.“اصول تصفیه آب و پسآبهای صنعتی“ دانشگاه پیام نور 1383

• WWW.IRAN-ENG.COM

• WWW.BEHINEHAB.COM
نویسنده:اسماعیل حیدری

استفاده مجدد از فاضلاب - یکشنبه بیست و دوم بهمن 1391

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

موضوعات مرتبط: کیفیت,خطوط آبرسانی,شبکه توزیع و تصفیه آب ، آب و آلودگی آب و آبیاری و منابع آب,حفاری

برچسب‌ها: اسمز معکوس , تصفیه آب

ادامه مطلب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

درحال مشاهده: اسمز معکوس

اسمز معکوس

لیست مطالب

آرشیو موضوعی

برچسب ها

صفحات مهم

لینک دوستان

پیوندها

نویسندگان

آخرین مطالب

آرشیو