ممبران اسمز معکوس چیست ؟

ممبران اسمز معکوس یکی از بهترین و متداول ترین روش های تصفیه آب است. در این روش که شامل انواع ناخالصی ها، باکتریها، قارچ ها، یون ها، املاح معدنی، نمک و … است، پس از عبور از فیلترهای شنی و کربنی و انجام پیش تصفیه بر آنها، آماده ورود به مرحله تصفیه اصلی خواهند شد. در این مرحله آب با فشار به غشاهای نیمه تراوا ممبران اسمز معکوس برخورد کرده و انواع یون ها، املاح، مواد معدنی و آلودگی ها در پشت منافذ ممبران باقی مانده و تنها مولکول های آب خالص از منافذ میکرونی آن عبور می کنند. به منظور کسب اطلاعات بیشتر در خصوص ممبران های اسمز معکوس و ویژگی های آن تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.| فیلتر ممبران صنعتی

روش تصویه اب با ممبران اسمز معکوس

ممبران اسمز معکوس (RO) برای تصفیه آب به کار می‌رود و می‌تواند املاح، یون‌ها، و مواد آلی را از آب حذف کند، به‌طوری‌که آب خروجی از این فرآیند به عنوان آب شیرین یا پالایش شده شناخته می‌شود. این فناوری عموماً در تصفیه آب شیرین‌کن‌های خانگی، صنعتی، و حتی در تصفیه آب دریاها برای تأمین آب آشامیدنی به کار می‌رود.
یکی از بهترین و رایج ترین روش ها نمک زدایی و تصفیه آب، روش اسمز معکوس است. در این روش آب پس از طی مراحل پیش تصفیه با فشار هیدرواستاتیکی از جزیی به نام ممبران اسمز معکوس عبور می کند. این تجهیز استوانه ای شکل بوده و از لایه های نازک پلیمری تشکیل شده است. با استفاده از فیلتر ممبران اسمز معکوس قادر خواهیم بود تا آب دریا و یا آب لب شور را تصفیه کرده و مورد استفاده قرار دهیم. در مرحله پیش تصفیه مواد جامد و معلق از آب جدا شده و در مرحله تصفیه اصلی مواد معدنی و نمک زدایی از آب در اثر برخورد آب به غشای نیمه تراوا جدا می شوند. برای عبور آب از ممبران اسمز معکوس به فشار بالایی نیاز است لذا از پمپ های طبقاتی که فشار بالایی دارند استفاده می کنند.
فیلتر ممبران از چند لایه نازک تشکیل شده که به دور لوله ای پیچیده شده است. اندازه منافذ در ممبران اسمز معکوس بسیار ریز و در حد 0.0001 میکرون است. از این منافذ ریز تنها مولکول های آب خالص عبور کرده و املاح، مواد معدنی و یون ها در طرف دیگر غشا نیمه تراوا فیلتر ممبران باقی می مانند. 
بر حسب سطح آلایندگی یا TDS، ممبران اسمز معکوس مناسب انتخاب می شود. به منظور تصفیه آب دریا از ممبران SW و جهت تصفیه آب های شور از ممبران BW استفاده می شود. در صورتیکه سطح آلایندگی یا TDS آب از 0.001 میلی گرم بر لیتر کمتر باشد از ممبران BW و در غیر اینصورت از ممبران SW استفاده می کنند.
از ممبران اسمز معکوس در دستگاه های تصفیه آب خانگی، نیمه صنعتی و صنعتی استفاده می شود. اغلب صنایع تولید برق، داروسازی، خودروسازی، صنایع آرایشی و بهداشتی، سازنده قطعات نیمه هادی و … در فرایند تولید خود از تصفیه آب به روش اسمز معکوس استفاده می کنند.| فیلتر آب صنعتی

انواع ممبران اسمز معکوس

در صورتی که بخواهیم بر حسب متریال مورد استفاده و جنس تقسیم بندی کنیم، انواع ممبران اسمز معکوس عبارتند از:

• • ممبران سرامیکی یا معدنی: از ویژگی های این ممبران را می توان مقاومت بالا در برابر دما و مواد شیمیایی و قدرت بالای این فیلتر در تحمل فشار در نظر گرفت. ممبران اکسید فلز و ممبران پایه کربن در این دسته بندی جا می گیرند. در ممبران اکسید فلز از آلومینا، زیرکونیا و تیتانیا استفاده می شود. استفاده از ممبران آلی بر ممبران سرامیکی اولویت دارد اما در صورت مشکل در ممبران آلی از ممبران سرامیکی استفاده می شود. 

• • ممبران میکس ماتریکس: ممبران میکس ماتریکس یا MMM از قرار دادن پرکننده های معدنی در ماتریس به دست می آیند. ممبران کامپوزیتی از انواع این ممبران هستند. هزینه تولید پایین، مقاومت بالا در برابر فشار و توانایی احیای مواد معدنی از ویژگی های این فیلتر است.

• • ممبران آلی: استفاده از ممبران آلی در مقایسه با دیگر ممبران ها اولویت دارد. ممبران آلی به دو ممبران سلولز استات و غشای فیلم نازک تقسیم بندی می شوند. ممبران سلولز استات در محیطی با سطح PH 4 تا 6 پایدار هستند و استفاده از این ممبران ها در محیط های نسبتا بازی و یا نسبتا اسیدی نامناسب است. ممبران غشا فیلم نازک توانایی بالایی در نمک زدایی دارند. در فاضلابی که حاوی انواع باکتری ها و مواد مغذی است به دلیل گرفتگی، عملکرد این فیلتر کاهش می یابد، لذا مرحله پیش تصفیه در بالا بردن طول عمر مفید این ممبران های اسمز معکوس حائز اهمیت است. |

می توان ممبران اسمز معکوس را بر حسب نوع آبی که قرار است تصفیه شود به دو نوع زیر طبقه بندی کرد:

• • ممبران SW برای تصفیه آب دریا

• • ممبران BW برای تصفیه آب شور

در ممبران SW فشار عملیاتی مورد استفاده در دستگاه تصفیه 1200 psi یا 84 بار و فشار عملیاتی در ممبران BW برابر با 75 psi یا 5 بار خواهد بود.

ممبران اسمز معکوس بر حسب قطر مورد استفاده به انواع زیر تقسیم می شوند:

• • ممبران با قطر 2.5 سانتیمتر

• • ممبران با قطر 4 سانتیمتر

• • ممبران با قطر 8 سانتیمتر

ممبران با قطر 8 کاربرد صنعتی، ممبران با قطر 4 کاربرد نیمه صنعتی و ممبران با قطر 2.5 کاربرد خانگی خواهند داشت.

ساختار ممبران اسمز معکوس

ممبران غشا فیلم نازک یا TFC که مخفف عبارت Thin Film Composite است، از سه قسمت اصلی تشکیل شده است. شبکه پلی استری با ضخامتی بین 100 تا 150 میکرون، لایه داخلی میکرو متخلخل با ضخامت 40 تا 50 میکرون و در نهایت لایه پلی آمید با ضخامت 0.01 تا 0.2 میکرون. 

عوامل موثر بر عملکرد ممبران های اسمز معکوس

عملکرد ممبران اسمز معکوس تحت تاثیر پارامترهای زیر تغییر خواهد کرد. این پارامترها عبارتند از:

• • فشار: با افزایش فشار آب سطح آلایندگی ها در جریان تصفیه کاهش یافته و عملکرد تصفیه بهتر صورت می گیرد.

• • دما: با افزایش دما فلاکس جریان تصفیه شده افزایش می یابد. منظور از فلاکس نرخ جریان تصفیه شده انتقال یافته بر واحد مساحت ممبران است.

• • درصد ریکاوری: درصد آب خوراکی که از سیستم غشایی خارج می شود، ریکاوری یا بازیابی می گویند. اگر خروجی دستگاه تصفیه یا همان درصد ریکاوری افزایش یابد، سطح فلاکس کاهش یافته و در صورتی که غلظت نمک و آلاینده های آب فشار اسمزی جریان شورابه شستشوی ممبران اسمز معکوس با فشار آب ورودی یکسان شود جریان متوقف خواهد شد.

شستشوی ممبران اسمز معکوس سبب افزایش طول عمر فیلتر و عملکرد هرچه بهتر دستگاه تصفیه آب خواهد شد. اصطلاحا به شستشوی ممبران در محل خود cip یا Cleaning in Place می گویند. با استفاده از این روش لوله ها، مجراها، فیلترها و اتصالات مربوط به ممبران مورد شستشو قرار می گیرند. یکی از محاسن این روش آن است که بدون نیاز به جداسازی قطعات مختلف دستگاه امکان شستشوی ممبران فراهم خواهد شد. از مراحل اصلی روش cip عبارتند از:

• • بکارگیری آب با فشار بالا

• • شستشوی ممبران اسمز معکوس با مواد قلیایی

• • شستشوی مجدد با آب

• • شستشوی فیلتر با مواد اسیدی 

• • شستشوی نهایی با آب سرد

عوامل موثر بر عملکرد cip

عوامل مختلفی بر عملکرد شستشوی ممبران اسمز معکوس تاثیر می گذارند. برخی از این عوامل به شرح ذیل است:

• • دمای مواد ضد عفونی کننده: هرچه دمای محلول تمیز کننده بالاتر باشد، آلایندگی ها و میکروارگانیسم ها بهتر و سریع تر حذف می گردند، لذا با افزایش دمای محلول شستشو می توان سرعت عملیات cip را بالا برد.

• • غلظت محلول: اسید شویی و استفاده از مواد قلیایی جهت شستشو، از مراحل cip به شمار می روند. درصد غلظت اسید و محلول قلیایی مورد استفاده در ان روش بر عملکرد هرچه بهتر cip تاثیر می گذارند. گرچه افزایش غلظت این مواد شوینده می تواند سرعت را بالا برده و بر تمیزی کار شستشو بی افزاید اما غلظت بالاتر از حد استاندارد می تواند آسیب زا بوده و اثرات جبران ناپذیری را بر ممبران فراهم آورد. 

• • زمان شستشو: مدت زمانی که ممبران اسمز معکوس با مواد قلیایی و اسیدی شسته می شود بر عملکرد cip تاثیر می گذارد، زمان بیشتر شستشوی بهتری را به دنبال دارد، اما بیشتر بودن زمان از استاندارد تعیین شده می تواند به ممبران آسیب وارد کند.

• • فشار پمپ: در فرایند تصفیه آب به روش اسمز معکوس، آب پس از عبور از مرحله پیش تصفیه با فشار و سرعت بالایی به غشا نیمه تراوا ممبران برخورد کرده و عمل تصفیه نهایی شروع می گردد. فشار بالا سبب می گردد تا آلودگی ها و آلایندگی هایی که به ممبران اسمز معکوس از آن جدا شده و عملیات شستشوی فیلتر ممبران انجام گیرد.

محدودیت‌های عملکرد ممبران اسمز معکوس

ممبران‌های اسمز معکوس (RO) دارای محدودیت‌هایی نیز هستند. برخی از مهم‌ترین محدودیت‌های عملکرد ممبران اسمز معکوس عبارتند از:

1. 1. ضریب انتقال: با افزایش غلظت محلول، ضریب انتقال (میزان آبی که از ممبران عبور می‌کند) کاهش می‌یابد. این محدودیت ممکن است باعث کاهش کارایی و کاهش تولید آب شیرین شود.

1. 1. فشار: ممبران RO نیاز به فشار بالا دارند تا آب را از املاح جدا کنند. این نیاز به فشار باعث افزایش هزینه‌های انرژی مربوط به اجرای فرآیند می‌شود.

1. 1. تمدید مدت عمر: ممبران‌های RO به طور معمول نیاز به نگهداری دارند و پس از مدتی نیاز به تعویض یا تمدید مدت عمر دارند که هزینه‌های اضافی را به همراه دارد.

1. 1. تأثیر آلودگی: ذرات معلق و آلودگی‌های دیگر می‌توانند بر عملکرد ممبران اسمز معکوس تأثیر بگذارند و باعث کاهش کارایی آنها شوند.

1. 1. تصفیه غیرکافی آبهای شور: آبهای بسیار شور یا آلوده ممکن است ممبران را خراب کنند یا عملکرد آنها را کاهش دهند.

عوامل موثر بر قیمت ممبران اسمز معکوس

به منظور استفاده از ممبران اسمز معکوس در دستگاه های تصفیه، برندها و انواع مختلفی در بازار موجود هستند. هرکدام از این برندها و مدل ها قیمت متفاوتی دارند. از جمله عوامل تاثیرگذار بر قیمت این تجهیز عبارتند از:

• • برند: یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر قیمت ممبران، برند سازنده فیلتر است. برای مثال ممبران فیلمتک که ساخت کشور آمریکا است، برندی شناخته شده است که کیفیت و قیمت بالایی دارد. لازم به ذکر است که همواره قیمت بالا به معنای کیفیت بالا نیست و توصیه می گردد تا از نظر کارشناسان و متخصصین در حوزه فیلتر ممبران استفاده شود.

• • کیفیت و دقت در تصفیه: کیفیت غشا فیلتر در نحوه عملکرد فیلتر تاثیرگذار است. 

• • ظرفیت ممبران: فیلتر ممبران ظرفیت های متفاوتی دارند. فیلتر ممبران آب خانگی ظرفیتی بین 50 تا 70 گالن دارند، اما ممبران صنعتی بین 50 تا 2500 گالن ظرفیت دارد. هرچه میزان ظرفیت فیلتر بیشتر باشد، قیمت فیلتر ممبران اسمز معکوس بیشتر خواهد شد.

• • کیفیت غشا ممبران: غشا فیلتر ممبران از پلی آمید است. اغلب ساخت ممبران فرایندی زمانبر و هزینه بر است و بالاتر بودن کیفیت غشاهای فیلتر ممبران سبب بالاتر بودن قیمت فیلتر می شود.

• • تعداد لایه های ممبران: تعداد لایه های ممبران می تواند 11، 13 یا 15 لایه باشد. بیشتر بودن تعداد لایه ها با بالاتر بودن قیمت رابطه مستقیمی دارد. 

• • ابعاد: از ممبران در مصارف خانگی، نیمه صنعتی و صنعتی استفاده می شود. اغلب ممبران خانگی ارزان تر بوده و 10 اینچ و قطر 2.5 اینچ دارند، اما برای مصارف صنعتی و نیمه صنعتی از ممبران با قطر 4 و 8 اینچ استفاده می گردد. هرچه ابعاد ممبران بیشتر باشد قیمت این فیلتر نیز بالاتر خواهد بود.

موارد قابل توجه در خرید فیلتر ممبران

به منظور تهیه ممبران با بالاترین کیفیت توصیه می گردد تا موارد زیر مورد توجه قرار گیرند:

• • مشخص کردن هدف و نیاز از خرید فیلتر ممبران: فیلتر ممبران ظرفیت های متفاوتی از 50 تا 200 گالن دارند، واضح است که هرچه ظرفیت ممبران بالاتر باشد قیمت آن نیز بالاتر خواهد بود، لذا در ابتدا می بایست هدف از خرید ممبران و سطح تصفیه آب مشخص گردد تا بر اساس نیاز ممبران اسمز معکوس مورد نظر خریداری گردد.

• • برند فیلتر: به منظور خرید ممبران اسمز معکوس، برند فیلتر می بایست مورد توجه قرار گیرد. کارشناسان و متخصصین در این حوزه می توانند برندهای مختلف را به متقاضیان معرفی نمایند. برندهای فیلمتک، سی سی کا و ونترون از معروف ترین برندهای فیلتر ممبران موجود در بازار هستند.

• • کیفیت فیلتر: تعداد لایه های فیلتر و کیفیت غشای فیلتر در کیفیت فیلتر و عملکرد آن تاثیرگذار است. ممبران های 13 تا 15 لایه با منافذی بسیار ریز تنها مولکول های آب به اندازه 0.0001 میکرون را از خود عبور می دهند و آلایندگی ها را در خود نگه می دارند.

• • خرید از فروشگاه های معتبر همراه با ضمانت کالا: توصیه می گردد تا خرید ممبران اسمز معکوس از شرکت های معتبر در این زمینه انجام گیرد و این شرکت ها کالای فروخته شده خود را ضمانت نمایند. یکی از بهترین شرکت ها در این زمینه پایا پالا آوید قشم است. این شرکت یکی از بهترین شرکت های تولیدکننده ایرانی است که ممبران اسمز معکوس را با بالاترین کیفیت تولید کرده و با بهترین قیمت به همراه ضمانت در اختیار متقاضیان قرار می دهد.