سیستم RO- اسمز معکوس

(Ro) اسمز معکوس از جمله شیوه هایی است که امروزه به طور گسترده در شیرین سازی آب دریا، جدا سازی مواد آلی و سمی از پساب های صنعتی به کار برده می شود.به طور کلی این روش بر پایه انتقال جرم حلال با استفاده از غشای نیمه تراوا و نیز فشار هیدرواستاتیک استوار است. جهت آشنایی با فرآیند اسمز معکوس، شناخت پدیده اسمز از اهمیت بالایی برخوردار است.اگر بین دو محلول با غلظت های مختلف یک غشاء نیمه تراوا قرار گیرد، مقداری از حلال از یک طرف غشاء به طرف دیگر منتقل می شود.جهت طبیعی حرکت به گونه ای است که محلول غلیظ تر، رقیق می شود، پس آب خالص از غشاء عبور کرده و وارد آب شور می شود.

اگر به سیستم اجازه رسیدن به تعادل داده شود در آن صورت سطح آب نمک آن از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. این اختلاف سطح بوجود آمده در دو طرف غشاء را فشار اسمزی گویند.

اما در اسمز معکوس آب توسط پمپ به داخل محفظه ای که دارای غشاء نیمه تراوا می باشد رانده می شود و چون ناخالصی ها قادر به عبور از غشاء نیستند. از این رو، در یک طرف غشاء آب تقریبا خالص و در طرف دیگر آن آب تغلیظ شده از ناخالصی ها وجود خواهد داشت.

این فرآیند برای تهیه آب آشامیدنی از آب هایی که حاوی املاح معدنی زیاد و ناخالصی های آلی می باشند بسیار مناسب بوده و حتی قادر خواهد بود از آبهایی با TDS بالا مانند دریا که حدود 50000ppm می باشد، نیز آب آشامیدنی تهیه نماید . روش اسمز معکوس قادر به جداسازی مواد غیر آلی حل شده و حتی ویروس ها و باکتری ها نیز می باشد.اسمز معکوس در صنایع غذایی، تولید آب میوه ها، صنایع داروسازی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.

کاربرد اسمز معکوس در صنایع مختلف

1-حذف املاح و سختی از آب بویلرها و دیگ بخار توسط فرآیند اسمز معکوس (Pure water for boilers at Powerplant)

2-تولید آب دیونایز شده (آب دمین) برای صنایع دارویی(Deionized water)

3-تولید هیدروژن

4-تولید آب مناسب برای شرب برای جوامع شهری

5-استفاده از اسمز معکوس جهت تامین آب مناسب صنایع غذایی

6-استفاده در کارواش ها و شستشویی دستگاه های صنعتی

7-مورد استفاده در گلخانه ها

انواع دستگاه RO :

دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (Reverse osmosis) معمولاً به دو صورت صنعتی و خانگی طراحی و مورد استفاده قرار میگیرد.

-دستگاه RO خانگی

در این دستگاه ها غشاء به گونه ای طراحی می گردد که با فشار آب لوله کشی شهری فشار معمولاً 2-4 bar کار کند، بدین صورت که آب با فشار داخل لوله وارد پیش تصفیه ها و در نهایت وارد غشاء می گردد و با توجه به جنس غشاء مقداری از املاح در آب تصفیه شده حفظ می گردد و این املاح جهت آشامیدن مناسب به جا می باشد.

در سیستم اسمز معکوس غشاء مهمترین و حساسترین قسمت دستگاه می باشد. زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز ارتباط مستقیم با ضخامت غشاء و قطر سوراخهای آن دارد. همچنین غشاء به علت تماس مداوم با مواد شیمیایی افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضد رسوب گذار و زیست کشها (Biocides) واکنش ندهد.

سعی می شود آب قبل از ورود به دستگاه اسمز معکوس، حتما تصفیه مقدماتی گردد. ولی با این حال لازم است پیش از انتخاب غشاء عملیات پایلوتی صورت پذیرد. به علت کیفیت بسیار عالی آب خروجی از سیستم اسمز معکوس امروزه بیشتر صنایع از این روش، بجای بکارگیری سیتمهای تعویض یونی استفاده می کنند. زیرا مبادله کننده های یونی به علت مصرف زیاد مواد شیمیایی و رزین، دارای هزینه راهبری و نگهداری زیادی می باشند.

در دستگاه های تصفیه آب خانگی که از فرآیند اسمز معکوس استفاده شده، فیلتری بنام ممبران ( Membrane ) این فرایند تصفیه را انجام می دهد. ولی قبل از اینکه آب وارد این فیلتر شود باید ابتدا تصفیه مقدماتی شده و ناخالصی های معلق ، کلر و مشتقات آن که به فیلتر ممبران آسیب وارد کرده و باعث کاهش عمر آن می شود حذف شوند، همچنین چون قطر روزنه های این فیلتر بسیار کوچک است (0.0001 میکرون) آب با فشار شهری توانایی عبور از آن را نداشته و باید فشار آن افزایش یابد. تصفیه مقدماتی توسط سه فیلتر الیافی ، کربن فعال و کربن بلاک انجام شده و افزایش فشار توسط پمپی قبل از ورود به فیلتر ممبران که فیلتر چهارم است صورت می گیرد. آب ورودی به ممبران به دو جریان آب تصفیه شده و پساب تبدیل می شود. روزنه های بسیار ریز ممبران و همچنین وجود جریان پساب که باعث دفع بخشی از آب ورودی می شود باعث افت فشار در جریان آب تصفیه شده می گردد. برای افزایش فشار آب تصفیه شده در شیر مصرف، مخزن تحت فشاری در نظر گرفته شده که جریان آب تصفیه شده در آن ذخیره می شود. با باز شدن شیر مصرف، آب با فشار از مخزن خارج شده و جهت حذف آثار ماندگاری احتمالی آب در مخزن وارد فیلتر پنجم بنام فیلتر پست کربن شده و بو و طعم احتمالی آن گرفته می شود سپس جهت جریان آب تصفیه شده به شیر مصرف هدایت می شود. جریان پساب خروجی از فیلتر ممبران به جریان فاضلاب خانگی هدایت شده و دفع می گردد.

مزایای دستگاه تصفیه آب خانگی

1-تصفیه آب و مطبوع کردن آب به علت حذف املاح مضر

2-حذف بوی کلر یا گازهای فاضلابی و نا مطبوع دیگر

3-حذف کدورت آب توسط دستکاه تصفیه خانگی

4-حذف رسوبات و زنگ آهن داخل آب

5-حذف سختی آب توسط فیلتر اسمز معکوس تصفیه خانگی

-تصفیه آب صنعتی ro

معمولاً این دستگاه ها برای حجم های بیش از 5m3/day در نظر گرفته می شود و راندمان تصفیه در حدود 98% می باشد. بنابر این آب خروجی تقریبا عاری از املاح می باشد. انتخاب دستگاه مناسب بستگی به فاکتورهای زیادی از جمله TDS، آب ورودی، دبی آب و فراوانی و ارزانی و … دارد.

دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس از بخش های زیر تشکیل شده است:

1- شاسی استقرار

2- پمپ تحت فشار

3- ممبران

4- لوازم اندازه گیری الکتریکی

معمولاً ابعاد ممبران ها به صورت صنعتی در اندازه های 4 و 8 اینچ موجود می باشد. ممبران یک قطعه سیلندری شکل است و به نحوی ساخته شده است که مولکول های غیر یونی مانند مولکول های آب را از خود عبور می دهد.ممبران ها دارای سه لایه اصلی هستند. لایه اول لایه نگه دارنده رطوبت. لایه داخلی از جنس پلی سولفون بسیار ریز و یک لایه پلی آمید بسیار نازک هستند. ممبران ها دارای یک ورودی و دو خروجی هستند.

در ورودی آب با TDS بالا وارد شده و در خروجی آب تصفیه شده (95-99% خالص) و پسماند خارج می شود.ممبران ها دارای سوراخ های ریزی به اندازه میکرون هستند و بنابراین آب ورودی می بایست پیش از ورود به ممبران حتما مورد فیلتراسیون قرار گیرد.فشار مورد نیاز برای فرایند اسمز معکوس توسط پمپ ایجاد می شود.

کاربرد دستگاه تصفیه آب صنعتی RO در کشورمان بسیار وسیع بوده و در صنایع غذایی، داروسازی، نوشابه سازی و ... از آن استفاده می شود.

همچنین استفاده از دستگاه تصفیه آب صنعتی RO برای تامین آب تغذیه بویلرهای صنعتی در اکثر موارد به دلیل هزینه اولیه بالا و مصرف برق فراوان اقتصادی نیست.بعضا تصور بر این است که آب خارج شده از دستگاه تصفیه آب صنعتی RO از آنجاییکه تقریبا خالص است (95-99%) بنابر این دیگر احتیاج به هیچ تصفیه ای ندارد.در صورتی که PH آب خالص نزدیک به هفت بوده ، به هیچ عنوان مناسب برای دیگ های بخار نیست.از این رو حتما می بایست مورد تصفیه داخلی قرار گرفته و با تزریق مواد شیمیایی PH آن کنترل شود.

در حال حاضر جهت بررسی کیفیت آب ورودی به دستگاه RO آزمون های شیمیایی و میکروبی در شرکت آزمون سلامت اسا انجام شده تا با داشتن اطلاعات کافی نسبت به تصفیه آب با این روش اقدامات لازم صورت گیرد .

مقاله مرتبط : آنتی اسکالانت