نمک زدایی به روش اسمز معکوس

نمک زدایی به روش اسمز معکوس

هنگامی که ما با سیستمی که متشکل از دو نوع مایع است و توسط یک غشا نیمه نفوذ پذیر (نفوذ پذیر، فقط برای نمک ها) جدا شده روبرو باشیم و نمک را در یک طرف سیستم اضافه کنیم، آب خالص از طریق غشا شروع به جریان می کند. این جریان تا زمانی که فشار در هر دو طرف غشا برابر شود ادامه خواهد یافت. بعد از آن سطح نمک اضافه شده در یک سمت غشا بالاتر می رود. اختلاف فشار آب را که به دلیل افزودن مقدار مشخصی نمک ایجاد می شود، فشار اسمزی می نامند. فشار اسمزی آب دریا حدود ۲۶ بار است.
ما می توانیم اصطلاح “اسمز معکوس” را به شرح زیر توضیح دهیم:
برای نمک زدایی آب، باید یک جریان از طریق یک غشا ایجاد کنیم، این موضوع باعث می شود که آب از سمت شور غشا خارج شود و به سمت با غلظت نمک کمتر وارد شود. برای رسیدن به این هدف، باید فشاری خلاف جهت فشار اسمزی به سیستم وارد شود. اولاً، برای از بین بردن فشار اسمزی طبیعی باید فشاری به سیستم اعمال شود و پس از اینکه این فشار اعمال شد، در مرحله بعدی باید فشار را افزایش داد تا بتواند آب را از نمک عاری کند. برای نمک زدایی آب دریا با روش آب شیرین کن RO صنعتی، فشار باید حدود ۵۰-۶۰ بار باشد.
چندین روش مختلف وجود دارد که می تواند برای نمک زدایی آب استفاده شود. از حمله این روش ها می توان به اسمز معکوس، الکترو دیالیز، تقطیر و تبادل یونی اشاره کرد.
آب شیرین کن RO صنعتی یا همان اسمز معکوس، اقتصادی ترین روش برای شیرین سازی آب شور و آب دریا است. وقتی این فرآیند را با فرآیند حرارتی سنتی تقطیر مقایسه می کنیم، هزینه های مالی و مصرف انرژی بسیار کمتر است.

ماژول های اسمز معکوس

چهار نوع مختلف ماژول اسمز معکوس وجود دارد که برای فرآیند های آب شیرین کن RO صنعتی، عمدتا فرآیند های نمک زدایی استفاده می شود. ماژول های اسمز معکوس به مدل های لوله ای، صفحه ای و قاب، مارپیچی و الیاف توخالی تقسیم می شوند.

فناوری غشایی

غشا های لوله ای شکل

غشا های لوله ای، غشای خود پشتیبانی نیستند. آن ها در داخل یک لوله واقع شده اند و از نوع خاصی از مواد ساخته شده اند. این ماده لایه پشتیبان غشا است. از آن جا که محل غشای لوله ای درون لوله است، جریان در غشای لوله ای معمولاً از داخل است. علت اصلی این امر این است که اتصال غشا به لایه پشتیبانی بسیار ضعیف است.
غشای لوله ای حدود ۵ تا ۱۵ میلی متر قطر دارند. به دلیل اندازه سطح غشا، به احتمال زیاد اتصال غشا لوله ای رخ نمی دهد. یک ایراد غشای لوله ای این است که چگالی فیلتر در این غشا کم است، که منجر به تولید زیاد در هر واحد می شود.

غشاهای مویرگی
با غشا های مویرگی در آب شیرین کن RO صنعتی غشا به عنوان یک مانع انتخابی عمل می کند که به اندازه کافی قوی است تا در برابر فشار های وارد شده بر فیلتراسیون مقاومت کند. به همین دلیل، جریان از طریق غشا های مویرگی می تواند هم در داخل و هم در خارج باشد.
قطر غشای مویرگی بسیار کمتر از غشای لوله ای است، یعنی ۰.۵ تا ۵ میلی متر. به دلیل قطر کمتر احتمال اتصال با غشا مویرگی بسیار بیشتر است.چگالی بسته بندی و پکینگ بالای این فیلتر یک مزیت بسیار اساسی است.

غشا های الیاف توخالی
غشا های الیاف توخالی، غشا های با قطر زیر ۰.۱ μm هستند. در نتیجه، احتمال اتصال غشا الیاف توخالی بسیار زیاد است. از غشا الیاف تو خالی فقط می توان برای تصفیه آب حاوی ذرات جامد معلق در غلظت کم استفاده کرد. تراکم بسته غشای الیاف توخالی بسیار زیاد است. غشا های الیاف توخالی تقریباً همیشه فقط برای نانو فیلتراسیون و آب شیرین کن RO صنعتی استفاده می شوند.

غشا های صفحه و قاب
غشا های مارپیچی
غشا های مارپیچی از دو لایه غشا تشکیل شده اند که روی پارچه جمع کننده نفوذ پذیر قرار می گیرد. این پوشش غشا به دور یک لایه نفوذ پذیر یا تراوا قرار گرفته است که در مرکز قرار دارد. این امر باعث می شود که چگالی بسته غشا بیشتر باشد. کانال عبور جریان در ارتفاع متوسط ​​قرار می گیرد، تا از متصل شدن غشا جلوگیری شود. غشا های مارپیچی فقط برای کاربرد های نانو فیلتراسیون و آب شیرین کن RO صنعتی استفاده می شوند.

غشاهای بالش شکل
غشا های تشکیل شده از صفحات تخت را غشای بالش شکل می نامند. نام غشای بالش شکل از شکل بالش مانند است که دو غشا هنگام بسته شدن در یک واحد غشایی دارند. درون “بالش” یک صفحه پشتیبانی وجود دارد که برای ساپورت بیشتر فیلتر استفاده می شود.
درون یک ماژول، چند بالش با فاصله مشخصی از یک دیگر قرار می گیرند که به محتوای جامد محلول فاضلاب بستگی دارد. آب از غشا های داخل و خارج جریان می یابد. هنگامی که تصفیه انجام می شود، آلاینده ها در فضای بین غشاها جمع می شوند.