دستگاه کد 100
اطلاعات محصول
اسمز معکوس (Reverse Osmosis)
مقدمه
اسمز معکوس (RO) یک فرآیند تصفیه غشایی است که برای جداسازی اجزای محلول آب مورد استفاده قرار میگیرد. در این فرآیند از غشاء تحت فشار برای جداسازی استفاده میشود. غشاء های RO از مواد سنتتیک نیمه تراوا ساخته میشوند. نیمه تراوا به این معنی است که برخی از اجزاء از آن عبور مینمایند و برخی دیگر از اجزاء موجود در جریان خوراک، قادر به عبور از آن نیستند. قطر این غشاء ها کمتر از mm1 است. آب با فشار بالا بر روی سطح غشاء پمپ میشود و همانطور که در شکل شماتیک زیر نشان داده شده است، بخشی از آب از غشاء عبور مینماید. آب عبوری از غشاء، اصطلاحاً، آب تولیدی (permeate) نامیده میشود. این آب تقریباً عاری از جامدات محلول است، در حالیکه آب باقیمانده که از غشاء عبور نکرده است آب تغلیظ شده (concentrate) است که به طور متداول، شورابه یا آب دور ریز نامیده میشود و از انتهای مخزن فشار (pressure vessel) خارج میشود.
شماتیک فرآیند جداسازی از طریق غشاء اسمز معکوس
کاربردهای اسمز معکوس
کمبود منابع آب شیرین در دنیا به معنی توسعه روز افزون استفاده از RO برای نمکزدایی آب اقیانوسها و دریاهاست. در حدود 5/97 درصد از آب موجود در زمین در اقیانوسها است و در حدود 75 درصد از جمعیت جهان در نواحی ساحلی زندگی مینمایند. شوری آب اقیانوسها در محدودهی 34000 تا 38000 میلیگرم در لیتر به صورت کل جامدات محلول (TDS) است، که تقریباً 100 برابر بیشتر از آب آشامیدنی است (مقدار رهنمون سازمان جهانی بهداشت برای TDS برابر با mg/L 1000 است و ایالات متحده استاندارد ثانویه mg/L 500 را برای آن وضع کرده است).
در حال حاضر، خاورمیانه بزرگترین بازار نمکزدایی آب اقیانوس را به خود اختصاص داده است به طوریکه 44 درصد از کل ظرفیت نمکزدایی در خاورمیانه به روش RO انجام میشود.
سایر کاربردهای RO عبارتد از حذف سختی آب، حذف مواد آلی طبیعی (NOM) به منظور کنترل تشکیل محصولات جانبی گندزدایی (DBP)، نمکزدایی آبهای زیرزمینی لب شور و حذف آلایندههای خاص نظیر آرسنیک، باریوم، فلوراید، نیترات، نیتریت و سلنیوم. همچنین RO به طور موثری برای حذف مواد آلی مصنوعی با وزن مولکولی بالاتر نظیر آفتکشها قابل استفاده است.
توصیف فرآیند
اسمز معکوس برای جداسازی اجزای محلول از آب استفاده میشود. جریان تحت فشار از سطح غشاء نیمهتراوا عبور مینماید و به دلیل اختلاف فشار بین بخش ورودی و تولیدی غشاء، بخشی از آب ورودی از میان غشاء عبور مینماید. با عبور آب، اجزای محلول زدایش شده و جریان ورودی غلیظتر میشود. آب تولیدی با فشاری نزدیک به فشار اتمسفر خارج میشود، درحالیکه فشار شورابه در حد فشار آب ورودی باقی میماند.
تجهیزات معمول RO در شکل زیر نشان داده شده است. کوچکترین واحد فیزیکی در یک واحد غشایی، المان نامیده میشود. المانهای غشایی در وسلهای تحت فشار قرار میگیرند. این وسلها دارای اتصالات لولهکشی برای آب تولیدی، آب ورودی و آب دورریز هستند. یک گروه از وسلهای تحت فشار که به صورت موازی بهره برداری میشوند در اصطلاح stage یا مرحله نامیده میشوند.
یک سیستم متداول اسمز معکوس همراه با اتصالات آن
به منظور افزایش بازیابی، شورابه مرحله اول به عنوان خوراک به مرحله بعد وارد میشود که در این حالت تحت عنوان سیستم چند مرحلهای و گاهی اوقات brine-staged system شناخته میشود. همچنین میتوان به منظور افزایش مقدار حذف اجزای محلول آب، آب تولیدی مرحله اول را به عنوان خوراک وارد مرحله دوم نمود که در این حالت تحت عنوان two-pass system یا برخی اوقات permeate-staged system نامیده میشود. در سیستمهای چند مرحلهای تعداد وسلهای تحت فشار به ترتیب کاهش مییابد تا سرعت آب ورودی در حد مطلوب حفظ گردد. یک واحد آب شیرین کن که ممکن است دارای یک یا چندین مرحله باشد آرایه (array) نامیده میشود. شماتیک آرایههای مختلف در شکل زیر نشان داده شده است.
a: concentrate-staged array, b: two-pass system
نسبت آب تولیدی به آب ورودی نرخ بازیابی نامیده میشود که برای سیستمهای RO آب دریا در حدود 50 درصد است. عوامل محدود کنندهی بازیابی عبارتند از فشار اسمزی، قطبیت غلظت و حداقل انحلال پذیری نمکهای محلول.
