فیلتر ممبران دریایی

ممبران دریایی یا غشای نیمه تراوای و فرآیند اسمز معکوس برای شیرین‌سازی آب‌های خیلی شور مانند آب دریاها و آب اقیانوس‌ها استفاده می‌شود. ۹۶.۷ درصد از کل حجم آب موجود در جهان آب دریاها و اقیانوس‌ها است و مابقی آب‌ها شامل آب‌های سطحی و زیرزمینی خواهد بود.  تنها ۰.۰۷ درصد از مقدار آب کره زمین در سفره‌های زیرزمینی و دریاچه‌ها وجود دارد. در سال‌های گذشته کمبود آب و افزایش مصرف آب در بخش شرب، کشاورزی و صنعت باعث شده است، بسیاری از کشورها با استفاده از ممبران دریایی و شیرین‌سازی آب دریا کمبود آب را جبران کنند. 

منابع آبی با توجه به میزان شوری (یون‌های محلول در آب) طبقه‌بندی می‌شوند. حداکثر ۱۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر میزان شوری آب شیرین است. یون‌های محلول در آب دریا SW و آب لب شور BW به ترتیب ۱۰۰۰۰تا ۵۰۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر و ۱۵۰۰ تا ۱۰۰۰۰میلی‌گرم بر لیتر خواهند بود. در این مقاله ما به بررسی جنس انواع ممبران دریایی پرداخته‌ایم. | فیلتر آب صنعتی

جنس ممبران دریایی 

اکثر انواع ممبران دریایی از پلی‌آمید کامپوزیتی فیلم نازک (TFC) ساخته شده‌اند. لایه‌های ممبران با شبکه پلی‌استر بین ۱۲۰ تا ۱۵۰ میکرومتر ضخامت دارند. یک لایه میانی متخلخل با ضخامت ۴۰ تا ۵۰ میکرومتر و جنس پلیمری پلی‌سولفونیک برای تقویت لایه‌های غشاء در این نوع ممبران وجود دارد. یک لایه ممانعت‌کننده بسیار نازک با ضخامت ۰.۲میکرومتر با خاصیت مقاومت کم در برابر انتقال جرم جریان تصفیه شده و خاصیت انتخاب‌پذیری از دیگر اجزای این المان است. 

لایه‌های ممبران به صورت صفحات بزرگی هستند که روی یکدیگر با صفحات جداکننده قرار گرفته‌اند که به دور لوله مرکزی پیچیده شده‌اند و با چسب مخصوصی صفحات و جدا‌کننده‌های بین صفحات به یکدیگر متصل شده‌اند. مجموعه صفحات به یکدیگر پیچیده می‌شوند و لوله مرکزی با قطر هشت یا چهار اینچ به صورت یک استوانه مجتمع و روانه بازار خواهند شد. ممبران دریایی باعث حذف نمک موجود در آب می‌شود تا آب شیرین و تصفیه شده تولید شود. 

کاربرد ممبران دریایی 

تصفیه و شیرین‌سازی آب‌های دریا، دریاچه، رودخانه و چاه مهم‌ترین کاربرد ممبران یا غشای نیمه تراوا است. کاهش منابع آب شیرین باعث گسترش واحدهای شیرین‌سازی آب‌های شور می‌شود. ترکیبات شیمیایی موجب آلودگی منابع آب شیرین خواهند شد. استفاده از ممبران دریایی، غشای نیمه تراوا یا روش اسمز معکوس روشی ایمن برای تولید آب شیرین است. ترکیبات مضر در منابع آبی شامل موارد زیر می‌شوند:

• سموم دفع آفات (بهره‌برداری غیراستاندارد زمین‌های کشاورزی)
• فلزات سنگین (محصولات جانبی فرآیندهای صنعتی، ضایعات و زباله ایجاد شده به واسطه تولید صنایع مختلف)
• ترکیباتی نظیر کلر که برای از بین بردن باکتری‌ها به منابع آبی تزریق می‌شوند. استفاده از ممبران دریایی یا غشای نیمه تراوا برای شیرین سازی آب شور دریا باعث حذف فلزات سنگین مضر، ذرات جامد محلول در آب، سختی و مواد آلی در آب می‌شود. از کاربردهای دیگر ممبران دریایی می‌توان موارد زیر را نام برد:
• تصفیه پساب 
• تغلیظ آب میوه 
• جداسازی الکل از نوشیدنی‌های الکلی 

تفاوت ممبران دریایی و آب لب شور 

میزان یون‌های محلول در آب خام مهم‌ترین تفاوت آب دریا و آب لب شور است. آب دریا نسبت به آب لب شور یون‌های محلول بیشتری دارد. یون‌های محلول در آب دریا بین ۱۵۰۰۰تا ۴۰۰۰۰میلی‌گرم بر لیتر و یون‌های محلول در آب لب شور ۱۰۰۰تا ۱۵۰۰۰میلی‌گرم بر لیتر خواهد بود. هر چه میزان یون‌های محلول در آب بیشتر باشد برای تصفیه آب با استفاده از فناوری‌های غشایی به فشار و انرژی بیشتری زیاد است. افزایش شوری آب فشار کاری بالاتری ایجاد می‌کند که این روی هزینه‌های انرژی مصرفی تاثیر‌گذار خواهد بود. 

فرآیند شیرین‌سازی آب دریا با اسمز معکوس نسبت به طراحی آب‌های سطحی و چاه با حساسیت بالاتری همراه خواهد بود. این عامل با عواملی مانند فیزیکی، بیولوژیکی، میکروبی و شیمیایی که روی کیفیت آب موثر هستند به صورت مستقیم تاثیر‌گذار خواهد بود. قیمت ممبران دریایی نسبت به قیمت ممبران آب لب شور بیشتر است؛ چون فشار عملیاتی بالاتری را تحمل می‌کند و در برابر شوری بالای آب دریا عملکرد موثرتری دارد.

شست‌شوی شیمیایی ممبران‌های دریایی 

فرآیند شست‌وشوی ممبران‌های دریایی منوط به تدارک پیش نیازهای لازم در طراحی و ساخت آب ‌شیرین‌کن است. در صورتی که از تجهیزات مناسبی در ساخت آب شیرین‌کن استفاده نشده باشد. بهره‌گیری از محلول‌های شوینده تاثیر چندانی نخواهد داشت. برای شست‌وشوی ممبران‌ها متغیرهای زیادی در مناسب بودن یک ماده شیمیایی وجود دارد. با توجه به توصیه‌های تولید‌کننده ممبران دریایی باید از مواد شیمیایی شوینده مناسبی استفاده کرد و شرایط نگهداری از ممبران را رعایت نمود. 

برای شست‌شوی ممبران‌های دریایی از محلول‌های شیمیایی با phهای مختلف استفاده می‌شود. برای حذف رسوبات معدنی از ممبران دریایی ابتدا از محلول شیمیایی با ph پایین استفاده می‌شود و سپس برای حذف آلودگی‌های بیولوژیکی و مواد آلی از محلول‌های شیمیایی با ph بالا استفاده خواهد شد. عدم تناسب محلول شیمیایی و توالی نادرست از آن‌ها باعث کاهش میزان گرفتگی ممبران می‌شود و نتیجه عکسی به دنبال خواهد داشت. به شرایط عملیاتی شست‌وشوی ممبران دریایی که سازندگان آن توصیه کرده‌اند مانند نوع محلول شیمیایی، دما، فشار و میزان غلظت محلول شیمیایی باید توجه کرد. 

طول عمر ممبران‌های دریایی 

طول عمر فیلتر ممبران صنعتی شیرین‌سازی آب به روش اسمز معکوس به عوامل زیر بستگی دارد:

• نحوه طراحی سیستم 
  • انتخاب ممبران مناسب با جریان ورودی 
• نحوه بهره‌برداری 
• پیش تصفیه تاثیر‌گذار 
• شست‌وشوی ممبران 
• کیفیت نگهداری 

سطح ممبران بستر اصلی ذرات معدنی وآلی در آب است که این یکی از عوامل اصلی کاهش عمر انواع ممبران دریایی محسوب می‌شود. در صورت رعایت اصول طراحی و ساخت ۷ سال طول عمر ممبران‌های دریایی خواهد بود. سیستم پیش تصفیه طراحی شده متناسب با کیفیت آب نقش اصلی در طول عمر ممبران‌های دریایی دارد. سیستم‌های پیش تصفیه با اهداف زیر طراحی و ساخته شده‌اند:

• جلوگیری از ایجاد فولینگ 
• آسیب‌های ناشی از مواد شیمیایی آب شیرین‌کن‌ها 

طراحی پیش تصفیه فرآیند اسمز معکوس به عوامل زیر وابسته است:

• منبع آب برداشتی 
• آنالیز فیزیکی آب 
• آنالیز شیمیایی آب 
• آنالیز بیولوژیکی آب 

از نشانه‌های فولینگ ممبران می‌توان به گزینه‌های زیر اشاره کرد:

• افزایش اختلاف فشار طرفین ممبران 
• افزایش یون‌های محلول (TDS)
• کاهش جریان آب شیرین

سخن پایانی 

کمبود آب آشامیدنی و افزایش مصارف آب در بخش کشاورزی و صنعتی باعث شده است، واحدهای شیرین‌سازی آب شور دریا افزایش پیدا کند. برای شیرین کردن آب شور دریا از ممبران‌های دریایی استفاده می‌شود. این نوع ممبران مواد مضر و نمک موجود در آب دریا را حذف می‌کند. جنس بیشتر ممبران دریایی از  پلی‌آمید کامپوزیتی فیلم نازک (TFC) است. تصفیه پساب، تغلیظ آب میوه و جداسازی الکل از نوشیدنی‌های الکلی از موارد کاربرد ممبران‌های دریایی هستند. 

ممبران‌های دریایی آب دریا فشار بیشتری را نسبت به ممبران‌های دریایی آب لب شور تحمل می‌کنند؛ چون شوری آب دریا بیشتر از آب لب شور است. برای شست‌شویی ممبران‌های دریایی باید با توجه به توصیه سازندگان از محلول شیمیایی مناسبی استفاده شود و به تمام شرایط نگهداری ممبران‌های دریایی توجه کرد. در صورتی که تمام شرایط طراحی و ساخت این نوع ممبران‌ها رعایت شود عمر مفید ۷ ساله دارند. عوامل زیادی مانند کیفیت نگهداری، شست‌وشوی ممبران‌های دریایی، پیش تصفیه تاثیر‌گذار، نحوه طراحی و ساخت روی عمر مفید ممبران‌های دریایی تاثیر‌گذار هستند.