مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسمز معكوس ، تكنولوژي مدرني است كه آب را براي مصارف متعددي از جمله نيمه رساناها، خوراك پزي، تكنولوژي زيستي، داروها، توليد برق، نمك زدايي آب دريا و آب خوردني شهري، تصفيه مي نمايد.از اولين آزمايشاتي كه در سال 1950 انجام شد طي آن هر ساعت چند قطره آب توليد مي شد، امروزه نتيجه صنعت اسمز معكوس در توليد مشترك جهاني به بيشتر از 7/1 ميليون گالن در هر روز رسيده است. با افزايش روز افزون تقاضاها براي آب خالص (تصفيه شده) ، رشد صنعت اسمز معكوس در قرن آينده با افزايش روبه رو خواهد شد.                                                                                             ■ پيشينه تاريخي :تحقيق در مورد اسمز معكوس در سال 1950 در دانشگاه فلوريدا، جائيكه ريد و بوتون كه توانستند خاصيت نمك زدايي ممبرن استات سلولز را شرح دهند، آغاز شد، لوب و سوريرجان ، گسترش تكنولژي اسمز معكوس را با ايجاد نخستين ممبرن استات سلولز نا متقارن ادامه دادند.تحقيق در مورد اين پيشرفت خوب و اميدوار كننده منجر به ايجاد پيكر بندي بهتر و جديدتر اجزاي اسمز معكوس شد. به طوريكه امروزه اين صنعت اكثرا اجزاي مارپيچ فنري و در برخي موارد اجزاي فيبر توخالي را توليد مي كنند. دراوايل سال 1980 تحقيق و بررسي در لابراتوارهاي دولتي آمريكا، منجر به توليد نخستين ممبرن پلي آمير مركب شد. اين ممبرن ها عمدتاً نسبت به ممبرن هاي سلولزيك، از جريان تراوش و نمك زدايي بالاتري برخوردارند. امروزه با معرفي ESPA3 توسط هيدراناتيك ها، اين صنعت با ترتيب كاهش بزرگي در مسير نمك، به افزايش 20 دفعه اي در جريان هر فشار بر روي ممبرن هاي سلولزيك اصلي رسيده است.

■ نيمه تراوا چيست؟

نيمه تراوا به ممبرني اشاره مي كند كه بطور انتخابي به اقسام خاصي اجازه عبور ميدهد در حاليكه الباقي گونه ها باقي مي مانند. در واقع بيشتر گونه ها از ممبرن خواهند گذشت اما با سرعت متفاوت و قابل توجه. در اسمز معكوس ، محلول (آب) با سرعت بيشتري نسبت به ذرات نامحلول (نمكها) از ممبرن ها عبور ميكنند، با توجه به اينكه آب خالص توليد ميشود، پيامد نهايي اين است كه تفكيك حلال حل شده روي مي دهد. در برخي موارد عدم آبياري باعث غليظ شدن نمك مي شود.

■ اسمز چيست؟

اسمز يك روش و شيوه نرمال(طبيعي) شامل عبور يك محلول غيلظ از ميان مانع ممبرن نيمه تراوا مي باشد. يك مخزن آب خالص را با ممبرن نيمه تراوا كه به دو قسمت تقسيم شده، تصور كنيد. آب خالص در مقايسه با دو قسمت يك ممبرن نيمه تراوا ايده آل در فشار و دما برابر از ميان ممبرن ها عبور نمي كند، زيرا اختلاف سطح شيميايي دو قسمت برابر است.اگر نمك قابل حل به يك قسمت اضافه شود، اختلاف سطح شيميايي اين محلول نمك كاهش پيدا مي كند. استمراراً قسمت آب خالص از ميان ممبرن به سمت قسمت محلول نمك حركت مي كند تا تعادل اختلاف سطح شيميايي احياء گردد. در شرايط علمي، دو قسمت مخزن از لحاظ اختلاف سطح شيميايي شان تفاوت دارند و محلول ، از طرف اسمز ، اختلاف سطح شيميايي اش را در كل سيستم همسان مي سازد. تعادل زماني برقرار مي شود كه ناهمساني و تفاوت فشار هيدرواستاتيك ناشي از تغييرات گنجايش حجم در قسمت، با فشار اسمزي برابر مي شود. فشار اسمزي ، يك تناسب خاصيت محلول به غلظت نمك و استقلال ممبرن است.

■ اسمز معكوس

در مخزن، آب به سمت قسمت نمك دار ممبرن حركت مي كند تا تعادل برقرار شود. بكارگيري فشار خارجي براي همسان سازي قسمت محلول نمك با فشار اسمزي همچنين باعث برقراري تعادل خواهد شد. فشار مضاعف باعث افزايش اختلاف سطح شيميايي آب موجود در محلول نمك مي شود و سبب عبور حلال به سمت قسمت آب خالص مي گردد. زيرا در آن حالت داراي اختلاف سطح شيميايي پائين تري مي باشد . اين پديده اسمز معكوس ناميده مي شود.نيروي محرك شيوه اسمز معكوس ، فشار كاربردي است. مقدار انرژي مورد نياز براي تفكيك اسمزي مستقيماًً به ميزان شوري حلال مربوط مي شود. بنابراين، انرژي بيشتري براي توليد مقدار يكسان آب از حلال با غلظت بالاي نمك لازم است.

■ اسمز معكوس چگونه كار ميكند؟

براي درك اسمز معكوس بهتر است با اسمز نرمال شروع كنيم. بر طبق ديكشنري وبستر هريام ، اسمز به معناي حركت و جنبش حلال از ممبرن نيمه تراوا (مثل سلول زنده) به داخل محلول بسيار غليظ شده اي است كه تمايل به همسان سازي غلظت حل شده روي دو طرف ممبرن دارند. اين يك تعريف صحيح محسوب مي شود.در سمت چپ، بشر پر از آب قرار دارد و مخزني كه در آب نيمه غوطه ور است. همانطور كه انتظار داريد سطح آب در مخزن به اندازه سطح آب در بشر است. در آنجا، انتهاي مخزن به ممبرن نيمه تراوا چسبيده است و مخزن با محلول نمكي نيمه پر است و در آن غوطه ور است. در ابتدا سطح محلول نمك و آب برابر است اما با گذشت زمان، وقايع غير منتظره اي روي ميدهد. آب داخل مخزن افزايش مي يابد. اين افزايش را به فشار اسمزي نسبت مي دهند.ممبرن نيمه تراوا ممبرني است كه برخي از اتم ها يا مولكول ها را عبور مي دهد، اما مانع عبور بقيه مي گردد. Saran wrap ممبرن است اما تقريبا براي هر چيزي كه ما معمولاً از آن عبور مي دهيم، ناتراوا مي باشد. بهترين مثال ممبرن نا تراوا، آستر روده هاي شما يا ديوار سلول است gore- tex از يك ممبرن نيمه تراوا معمول ديگر است. ساختار gore- tex شامل لايه نسبتاً نازك پلاستيكي است كه در داخل آن ميليونها روزنه كوچك ايجاد كرده اند. روزنه ها براي عبور بخار آب از آن به اندازه كافي بزرگ هستند اما براي جلوگيري از عبور آب مايع به اندازه كافي كوچكند. ممبرن به غير از مولكول هاي نمك به مولكول هاي آب اجازه عبور ميدهد. يك روش براي درك فشار اسمزي اين است كه مولكول هاي آب را بر روي دو طرف ممبرن تصور كنيد. اين تصور در تضاد با Brownian motion است. بر روي قسمت نمكي، بعضي از روزنه ها با اتم هاي نمك مسدود شده اند اما در قسمت آب خالص چنين چيزي وجود ندارد. بنابراين آب بيشتري از قسمت آب خالص عبور مي كند، چون روزنه هاي بيشتري براي عبور آب خالص در قسمت آب خالص وجود دارد.آب موجود در قسمت نمكي افزايش مي يابد تا يكي از اين دو حالت روي دهد:

1) غلظت نمك در دو طرف ممبرن مساوي شود (البته در اين مورد اين حالت روي نمي دهد، چون آب خالص در يك قسمت و آب شور در طرف ديگر وجود دارد.)2) همانطور كه ارتفاع ستون آب شور افزايش مي يابد فشار آب نيز افزايش پيدا مي كند تا اينكه فشار اسمزي برابر شود. در اين نقطه اسمز متوقف خواهد شد.به هر حال ، اسمز دليل اين مسئله است كه نوشيدن آب شور(مثل آب اقيانوس) شما را خواهد كشت. زمانيكه آب شور وارد معده تان مي شود، فشار اسمزي ، آب را به بيرون بدنتان هدايت ميكند، تا نمك در داخل معده شما رقيق شود، بنابر اين شما آب بدنتان را از دست مي دهيد(آب بدنتان خشك مي شود) و مي ميريد.در اسمز معكوس، هدف اين است كه از ممبرن به گونه اي استفاده شود كه شبيه فيلتري براي توليد آب قابل نوشيدني آب شور(يا آب آلوده ديگر) عمل نمايد. آب شور روي يك طرف ممبرن گذاشته مي شود و فشار براي متوقف كردن اعمال مي شود. سپس وارونه ميشود، يعني جريان اسمزي روي ميدهد، در مجموع اين كار فشار زيادي ميگيرد و نسبتاً كند پيش ميرود اما به هر حال اين كار انجام مي شود.

اسمز معکوس، فرآیند جداسازی است که از سیستم فشار استفاده می کند برای وارد کردن یک محلول از طریق غشایی که ماده حل شده را در یک طرف نگه میدارد و به حلال خالص اجازه عبور به سمت دیگر را میدهد.

اسمز معکوس، فرآیند جداسازی است که از سیستم فشار استفاده می کند برای وارد کردن یک محلول از طریق غشایی که ماده حل شده را در یک طرف نگه میدارد و به حلال خالص اجازه عبور به سمت دیگر را میدهد.
تعریف رسمی تر این فرآیند عبارتست از: عبور حلال از میان غشاء با استفاده از فشار زیاد اسمزی از یک منطقه پرغلظت و ورود به منطقه کم غلظت.
این فرآیند در واقع عکس فرآیند اسمز طبیعی است که عبارتست از حرکت طبیعی حلال از یک منطقه دارای غلظت پایین از طریق غشاء و ورود به منطقه دارای غلظت بالا بدون استفاده از فشار زیاد. غشاء در اینجا نیمه تراواست بدین معنا که اجازه عبور حلال را میدهد اما نه از ماده حل شده. غشاهای مورد استفاده در اسمز معکوس دارای مانعی متراکم در شبکه پلی مر هستند که بیشترین جداسازی در آن صورت می گیرد، در حالیکه از عبور مواد حل شده مثل یونهای نمکی جلوگیری میکند. این فرآیند احتیاج به فشار بالایی دارد که روی بخشی از غشاء که دارای غلظت بالاست وارد میشود که معمولا 17-2 بار (30-250psi) برای آب تازه و آب شور و 70-40 بار (600-1000psi) برای آب دریا میباشد که دارای 24 بار (350psi) فشار اسمزی طبیعی است که باید به آن غلبه شود.
این فرآیند به کاربرد آن در نمک زدایی (زدودن نمک از آب دریا برای دستیابی به آب تازه) معروف است اما از دهه 1970 از این فرآیند در جهت تصفیه آب تازه برای موارد استفاده پزشکی، صنعتی و خانگی نیز استفاده شده است.
وقتی دو محلول با غلظت های مختلف ماده حل شده ترکیب می شوند تمام مقادیر مواد حل شده در دو محلول بطور یکسان در تمام مقادیر حلال از دو محلول توزیع خواهند شد. به جای ترکیب دو محلول با هم، میتوان آن دو را در دو محفظه ای که بوسیله یک غشای نیمه تراوا از هم جدا شده اند، قرار داد. این غشای نیمه تراوا اجازه عبور مواد حل شده از یک محفظه به محفظه دیگر را نمیدهد، اما به حلال اجازه عبور میدهد.
از آنجایی که با حرکت مواد حل شده از محفظه پر غلظت به محفظه کم غلظت دستیابی به تعادل ممکن نیست، اما در عوض با حرکت ماده حل شده از مناطق دارای غلظت پایین به مناطق دارای غلظت بالا، قابل دستیابی است. وقتی حلال از منطقه کم غلظت دور می شود، باعث اشباع این مناطق می گردد. از طرف دیگر، حرکت حلال به منطقه پرغلظت باعث کاهش غلظت ماده حل شده خواهد شد. این فرآیند، "اسمز" نامیده میشود. تمایل جاری شدن حلال از طریق غشاء به عنوان "فشار اسمزی" شناخته میشود چرا که شباهت به جاری شدن در نتیجه تفاوت فشار دارد. همچون مورد مشابه آن در اسمز، فشار در محفظه پرغلظت بکار می رود. در این صورت، دو نیروی موثر بر حرکت آب وجود دارد: فشار حاصل از تفاوت غلظت ماده حل شده بین دو محفظه (فشار اسمزی) و فشار مورد استفاده بیرونی.

مطالب تصادفی:

دستورالعمل حوادث و اتفاقات شبکه آبرسانی - یکشنبه دهم بهمن 1389
ﻫﻮادﻫﻲ‬ - یکشنبه دهم بهمن 1389
آب و فاضلاب و تصفیه - شنبه نهم بهمن 1389
فيلتر کربن - شنبه نهم بهمن 1389
ﻫﺎﻟﻮﻣﺘﺎﻧﻬﺎ - شنبه نهم بهمن 1389
دستورالعمل پیمایش شبکه توزیع آب - شنبه نهم بهمن 1389
همه چیز درباره نیترات / استانداردهای جهانی آب آشامیدنی چیست - جمعه هشتم بهمن 1389
واحدهای مختلف تصفیه خانه فاضلاب شهری - جمعه هشتم بهمن 1389
احتمال بازگشت بلوم جلبکي به درياي خزر - جمعه هشتم بهمن 1389
آيا درياچه اروميه به سرنوشت آرال دچار مي‌شود؟ - جمعه هشتم بهمن 1389
تجهيزات اصلي بکار رفته در سيستم RO - جمعه هشتم بهمن 1389
راهنمای اندازه گیری و پایش سمیت در سیستم فاضلاب شهری - جمعه هشتم بهمن 1389
چرخه نیتروژن (سیکل ازت) - جمعه هشتم بهمن 1389
SDI و کاربرد های آن - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
آلاینده های آب و روشهای حذف آنها - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
دستگاه هاي مولد ازن ژنراتور - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
کمبود آب و تصفیه غیر کافی فاضلاب - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
راهنمای کنترل آزمایشگاهی و چرخه اطلاعات در راهبری تصفیه خانه های فاضلاب شهری - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
دفع پسماند از طريق گاز پلاسما - پنجشنبه هفتم بهمن 1389
مقايسه بين ClO2 و روش UV/H2O2 و براي ضدعفوني آب آشاميدني - چهارشنبه ششم بهمن 1389
دستگاه هاي UV - چهارشنبه ششم بهمن 1389
راهنمای بازرسی از شبکه های جمع آوری فاضلاب شهری - چهارشنبه ششم بهمن 1389
تصفیه‌ی آب جهت حذف رنگ - چهارشنبه ششم بهمن 1389
ارزيابي تاثير نوع ماده منعقد کننده بر شاخص هاي بهره برداري در فرآيند فيلتراسيون مستقيم - سه شنبه پنجم بهمن 1389
مقايسه بركه اختياري اوليه و بي هوازي اوليه - سه شنبه پنجم بهمن 1389
فاكتورهاي شيميايي موثر بر روي عملكرد بركه ها - سه شنبه پنجم بهمن 1389
فاكتورهاي فيزيكي موثر بر روي عملكرد بركه ها - سه شنبه پنجم بهمن 1389
فاكتورهاي موثر در تصفيه در بركه هاي تثبيت - سه شنبه پنجم بهمن 1389
انواع بركه هاي تثبيت (2) - سه شنبه پنجم بهمن 1389
انواع بركه هاي تثبيت (1) - سه شنبه پنجم بهمن 1389
مقايسه مزايا و معايب فرايندهاي مختلف تصفيه فاضلاب - سه شنبه پنجم بهمن 1389
معايب بركه هاي تثبيت - سه شنبه پنجم بهمن 1389
مزاياي بركه هاي تثبيت فاضلاب - سه شنبه پنجم بهمن 1389
لزوم تصفيه فاضلاب - سه شنبه پنجم بهمن 1389
مزاياي سيستم بركه هاي تثبيت - سه شنبه پنجم بهمن 1389
بركه هاي تثبيت - سه شنبه پنجم بهمن 1389
ملاحظات كلي در انتخاب فرايند تصفيه - سه شنبه پنجم بهمن 1389
استانداردهاي پساب (2) - سه شنبه پنجم بهمن 1389
استانداردهاي پساب (1) - سه شنبه پنجم بهمن 1389
فرايندهاي قابل كاربرد در تصفيه فاضلاب - سه شنبه پنجم بهمن 1389
تعريف و اهداف تصفيه فاضلاب - سه شنبه پنجم بهمن 1389
ميكروارگانيسم هاي بيماري زاي موجود در فاضلاب و خطرات بهداشتي آنها - سه شنبه پنجم بهمن 1389
مواد آلاينده موجود در فاضلاب - سه شنبه پنجم بهمن 1389
ضد عفوني كننده پرتابل ازن - سه شنبه پنجم بهمن 1389
سپتیک تانک (SEPTIC TANKS) - سه شنبه پنجم بهمن 1389
ضوابط فنی بررسی و تصویب طرحهای اصلاح و بازسازی و افزایش ظرفیت تصفیه خانه های آب - سه شنبه پنجم بهمن 1389
آب دردامداريها - سه شنبه پنجم بهمن 1389
آب مقطر - سه شنبه پنجم بهمن 1389
آیامیدانید آب - سه شنبه پنجم بهمن 1389
نیترات آب - سه شنبه پنجم بهمن 1389

ويژگيهاي پس آبهاي صنعتي - چهارشنبه دهم آذر 1389
مواد منعقد کننده مورد نیاز در تصفیه‌خانه - چهارشنبه دهم آذر 1389
روش هاي تشخيص نشت گاز کلر در واحد کلرزنی و مقابله با آن - سه شنبه نهم آذر 1389
پارامتر های فیزیکی آب و فاضلاب - سه شنبه نهم آذر 1389
ويژگيهاي آب آشاميدني - دوشنبه هشتم آذر 1389

مرجع تخصصی آب و فاضلاب