مقاله ها

روشهای تصفیه آب

 

اسمزمعکوس

تصفیه آب روش اسمز معکوس (RO) روشی مدرن عین حال مقرون بصرفه برای حذف 90- 99 درصد آلودگی ها ناخالصی های محلول آب است.غشاء نیمه تراوا ( ممبرین ) کار رفته فیلترهای اسمزمعکوس،قادرحذف باکتری ها مواد آلی موجود آب وزن مولکولی بیشتر300 دالتون می باشد.شاید دانستن این موضوع برای شما جالب باشد بسیاری تولید کنندگان آب بطری،تکنولوژی تصفیه آب روش اسمزمعکوس برای تولید آب بطری استفاده می کنند.

اسمز طبیعی زمانی رخ می دهد دو محلول غلظت های متفاوت توسط یک غشای نیمه تراواهم جدا شده باشند.فشار اسمزی آب خالص طریق منافذ غشاء درون محلول غلیظ تر هدایت می کند این فرآیند آنجا ادامه میابد غلظت هر دو محلول برابر گردد.

دستگاه های تصفیه آب خانگی،فشار هیدرولیک توسط پمپ ایجاد می شود،جهت عکس فشار اسمزی اعمال می شود نتیجه آب خالص غشاء عبور کرده طریق مجرای آب تصفیه شده،فیلتر اسمزمعکوس داخل منبع ذخیره دستگاه هدایت می شود.

 آنجا منافذ غشای نیمه تراوا بسیار ریز هستند،سرعت این فرایند بسیار آرام است.همین دلیل است دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس نیاز یک مخزن برای ذخیره سازی آب تصفیه شده دارند.

علاوه این اسمز معکوس یکی بهترین روش ها حذف یونهای محلول آب است.آنجا فقط مولکولهای آب قادر عبور منافذ غشای نیمه تراوا هستند،نتیجه تقریبا تمامی یونها مولکولهای محلول (جمله نمک،قند املاح موجود آب ) پشت غشاء باقی می مانند آب حذف می شوند.

اسمز معکوس روشی بسیار موثر برای بین بردن ناخالصی های مختلف آب قبیل:کل جامدات محلول آب(TDS)،کدورت آب،آزبست،سرب دیگر فلزات سنگین سمی،رادیوم بسیاری مواد آلی محلول آب است. همچنین فرایند تصفیه آب روش اسمز معکوس،آفت کش ها،کلرهمچنین ترکیبات آلی فرار رنگ ها،شوینده ها ... بوجود می آیند،آب حذف می شوند.دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس،مواد رادیواکتیو جمله پلوتونیوم رادیوکتیو استرانسیوم موجود آب آشامیدنی آب حذف می کند. بنابراین اگر نزدیکی نیروگاه های هسته ای زندگی می کنید،برای اطمینان محافظت خانواده خود برابر آلاینده های هسته ای موجود آب آشامیدنی،حتما دستگاه های تصفیه آب اسمزمعکوس استفاده کنید.

 

اولترافیلتراسیون uf

اولترافیلتراسیون تکنولوژی جداسازی توسط ممبرین است مبنای غشای نیمه تراوا جهت جداسازی محلول های حاوی ترکیبات مفید غیرمفید بکار برده می شود.اختلاف فشار،نیروی محرک جریان، جهت عبور میان غشای ممبرین می باشد.ساختار نامتقارن ممبرین های UF باعث جدا شدن ذرات بزرگتر وزن مولکولی ممبرین باقی ماندن آن ها سطح ممبرین می شود حالیکه ذرات کوچکتر میان ساختار ممبرین عبور می کنند.فیلتراسیون،پالایش، جداسازی تغلیظ محلول زمانی غلظت مواد باقیمانده سطح ممبرین افزایش پیدا می کند پایان می رسد. ممبرین های (PVDF UF) ممبرین هایی جدید بافت تو خالی جهت جداسازی، فیلتراسیون تغلیظ  مواد می باشند. قطر داخلی بافت ها تقریباً mm0.8-0.7 قطر خارجی آن ها mm1.3-1.1 است. میزان وزن جداکننده مولکولی 100000-5000 dalton بافت های ممبرین پوشیده شده توسط پوشش رزینی اپوکسی پوشیده (pack) شده است.

 

غشاهای اولترافیلتراسیون،علاوه اندازه مولکول ها،جاذبه های بین اجزاء غشا فرآیند تاثیرگذار است. اختلاف فشار اسمزی دو طرف غشا توجه عبور نمک ها یون ها غشا خیلی زیاد نیست بنابراین فشار لازم برای انجام اولترافیلتراسیون حدود 2 -7 بار می باشد نسبت فشار اعمالی فرآیند نانوفیلتراسیون فشار کمتری است.شار بدست آمده اولترافیلتراسیون توجه اندازه حفره های غشا بیش نانوفیلتراسیون اسمزمعکوس کمتر میکروفیلتراسیون است.توجه خصوصیات شمرده شده این فرآیند،می توان عملیات تصفیه،تغلیظ تفکیک استفاده نمود. 
بطور کلی کاربرهای غشا اولترافیلتراسیون شامل موارد زیر است: 
•کاربرد برای آب فوق خالص 
- خالص سازی اولیه آب های صنعتی 
- پیش تصفیه آب فوق خالص 
- پیش تصفیه برای نمکزدایی آب دریا 
- پس تصفیه برای آب های فوق خالص 
•کاربرد صنایع زیست محیطی 
- تصفیه پساب های صنعتی 
•صنایع غذایی نوشیدنی 
- تصفیه آب های معدنی 
- خالص سازی تصفیه آبمیوه 
- حذف پروتئین آنزیم 
•صنایع مختلف 
- صنایع لبنی ( تغلیظ شیر پنیر) 
- صنایع داروسازی (آنزیم ها،آنتی بیوتیک ها ) 
- صنایع نساجی 
- صنایع شیمیایی 
- صنایع کاغذسازی 
- صنایع چرم 
مزایای فرایند اولترافیلتراسیون 
- کیفیت بالای محصول فیلتر شده 
- حذف باکتری ویروس 
- فشار پایین عملیاتی 
- بازده بالا 
- کاهش نیاز مواد شیمیایی 
- هزینه عملیاتی پایین 
- کاهش کدورت  
NTU 1/ 0 
- شستشوی راحت 
اکثر ممبرین های اولترافیلتراسیون بشکل فیبر توخالی (
Hollow Fiber) می باشند، شرکت CSM توانسته است ممبرین های UF شکل حلزونی (Spiral-Wound)  تولید کند.ممبرین های UF جنس های مختلفی می باشندآن جمله می توان پلی پروپیلن (PP)، پلی وینیلیدن فلوراید PVDF)  Polyvinylidene Fluoride)، پلی سولفون (Polysulfon (PS پلی اکریلو نیتریل

اشاره کرد.

 

2-دستگاههای نانوفيلتراسيون (NanoFiltration System)

فیلتراسیون غشایی جریان قطع کننده، سبک روشیست دور کردن مواد اویزان حل شده،اساس وزن مولکولی اندازه ذرات،کمک یک پوسته نیمهتراوا است.نانوفیلتراسیون یکی اقسام روش های فیلتراسیون غشایی است توانایی حذف ذراتی ابعاد بیشتر 1 نانومتر (10 آنگستروم) دارد،بدین سبب نانوفیلتراسیون نام گذاری شده است.نانوفیلتـرها توانایی بینبردن حذف مولکول های آلی وزن مولکولی بالاتر 300 دالتون، فلزاتسنگین، 20- 80 درصد آنیون های یک ظرفیتی، 90 - 98 درصد آنیون های چندظرفیتی کلیه ارگانیسم ها اعم باکتری، ویروس... دارد.

این جهت يونهاي تك ظرفيتي وزن مولكولي کم مانند متانول آسانی محل نفوذ پوسته گذر کرده صورتی ذره های چند ظرفيتي بار مولكوليزیاد بصورت ثمربخش بوسیله پوسته بین می رود. دقت نرخ بزیادحذف كاتيونهاي دوچند ظرفيتي (بویژهً يونهاي كلسيم منيزيم) بوسیلهپوسته  NF، نانوفيلتراسيون بصورت وسیعی سختي گيري آبهاي صنعتي همچنینپيش تصفيه سيستمهاي RO استفاده می شود صورتیكه مقدار کمتری حذفاملاح موجود آب مورد نیاز می باشد بکارگیری سيستمهاي NF توجه مصرف کمتر انرژي،بعنوان بدل سازگاربصرفه بودن نسبت دستگاههای RO مورد بحث قرار می گیرند.طرفی خاصيت انتخابي غشاء NF حذف موادموجود آب،باعث می شود مواد معدني مواد دارای اهمیت غذایی لازمموجود آب نگه دارب دیگر مواد مضر بین می رود.اين خاصيت انتخابیپوسته های N،باعث رجحان آن نسبت  دستگاه RO می شود. تحقيقات انجام شده ما می فهماند کاهش شیوع بیماری های قلبی عروقی بمیزان 20-40 درصد باید آب بدست امده نانو فیلتر ها استفاده نمود.

گذشته نانوفیلتراسیون مربوط قبل ده 1970 میلادی است.آنجا ییکه اسمزمعکوس بخاطر احتیاج فشارهای زیاد علی القاعده خرج های زیاد استفادهمنظور بدست آوردن آب خوردنی ممکن است توجیه اقتصادی تداشته باشد مقرون صرفه نباشد،کم شدن فشار،مدلی بوجود امده خرج هایسرمایه‌گذاری،استفاده حراست آن کمتر شود.ضمنا جریان خروجی آن نسبت RO بیشتر است اما بجایش میزان حذف ترکیبات محلول توسط دستگاه کم میشود

بنیان کار دستگاه های نانوفیلتراسیون: بنیاین کاردستگاه های نانوفیلتراسیون شبیه اسمز معکوس است.تمایزاین دو دستگاه، فشار مورد احتیاج اندازه محل های نفوذ پوسته های این دواست.بطوریکه فشار استفاده شده  دستگاه های NF کمتر است منافذ آنبزرگتر است.نتیجتا مقدار زیاد تری نمک آن گذر خواهد کرد.این رونانوفیلتراسیون اسمز معکوس آزاد هم می گویند

ویژگی های استفاده دستگاه های نانوفیلتراسیون در تصفیه آب و فاضلاب:

  •  باعث بین بردن نمک املاح پایین می شود
  •  سختی گیری موثر آب
  •  مقدار انرژی پایین سیستم
  •  خرج استفاده پایین
  •  مقدار پساب پایینتر سیستم نسبت دستگاه های RO
  •  امکان كم شدن فلزات سنگین
  •  امکان كاهش نیترات سولفات آب
  •  استعداد كاهش رنگ، تانن کدریه آب
  •  بدون احتیاج مصرف مواد شیمیای
  • عدم تغییر  pH آب تصفیه خروجی سیستم
  •  انرژی مصرفی پایینتر نسبت سیستمهای RO
  •  نگهداری راهبرداری آسان سیستم

 

كاربرد سیستمهای نانوفیلتراسیون تصفیه آب فاضلاب

  •   تصفیه آب شرب
  •   تصفیه آب مورد نیاز فرایندهای صنعتی
  •   حذف یونهای چند ظرفیتی سختی گیری آب
  •   حذف آلاینده های میكرونی آب
  •   رنگ زدائی آب شرب صنعتی
  •   حذف مواد شیمیایی بكار رفته گندزدائی آب
  •   حذف فلزات سنگین
  •   حذف یونهای چند ظرفیتی عناصری چون كلسیم، سولفات، آهن منگنز
  •   حذف نیترات
  •   حذف آلاینده های میكروبی
  •   عدم نیاز مواد شیمیایی
  •   تغلیظ شكرها پروتئین ها
  •   تصفیه آب صنایع داروسازی
  •   تصفیه آب صنایع غذایی

سیستم الکترودیالیز (Electrodialysis)

 

الكترودياليز علامت مخفف EDنشان داده می شود، يك فرآيند جداسازی غشايی می باشد آن اختلاف پتانسيل الكتريكی بعنوان نيروی محركه جهت انتقال يون ها استفاده می گردد. اين فرآيند بعد جنگ جهانی دوم سال 1946 برای اولين مرتبه مورد توجه قرار گرفت اوايل سال 1970 برای كاربرد تصفيه آب فاضلاب های صنعتی توسعه يافت.بيشترين كاربرد اين روش تهيه آب آشاميدنی آب صنعتی آب هايی T.D.S. كمتر5000 ppmمی باشد. سيستم های الكترودياليز كلاسيك الكترودياليز معكوس،تكنولوژی های الكتروشيمی سل های غشايی برای جداسازی يون ها محلول های مختلف استفاده می كنند. اين سيستم ها صنايع غذايي، دارويی ساير كاربردهای ويژه بكار گرفته می شوند هدف اصلی آنها توليد آب آشاميدنی مطلوب آب بدون يون منبع آب خوراكی حاوی مواد معدنی می باشد. 

اساس فرآيند

اساس دستگاه الكترودياليز شكل 1 نشان داده شده است.اين سيستم غشاهای پليمری حاوی رزين های تبادل يونی استفاده می گردد. اين رزين ها روی پارچه هايی پليمری مانند پلی اتيلن پوشش داده شده اند. پرده های كاتيونی نسبت كاتيون ها تراوا می باشند آنيون ها فقط می توانند غشاهای آنيونی عبور نمايند.

بطور معمول هر دستگاه  تجارتی حدود 300 الی 500 غشای كاتيونی تعداد مساوی غشای آنيونی وجود دارد.بين غشاها توری های پليمری تحت عنوان جداكننده  وجود دارد.اين سيستم دارای الكترودهای مثبت (آند) منفی (كاتد) می باشد.اتصال الكترودهای آند كاتد يك منبع جريان مستقيم برقراری اختلاف پتانسيل مناسب،يك ميدان الكتريكی بين الكترودها بوجود می آيد. وجود ميدان الكتريكی نيروی محركه ناشی آن موجب حركت كاتيون ها سمت الكترود منفی (كاتد)حركت آنيون ها سمت الكترود مثبت (آند) می گردد.

 فضای بين دو غشای غير هم نام سل  ناميده می شود.توجه شكل 1 اگر سل شامل غشاهای (1) (2)نظر گرفته شود،كاتيون ها بايد سمت كاتد حركت كنند،ولی بدليل وجود غشای آنيونی چنين حركتی رخ نمی دهد آنيون های اين سل بايد بطرف آند حركت كنند بدليل وجود غشای آنيونی چنين حركتی رخ نمی دهد آنيون های اين سل بايد بطرف آند حركت كنند بدليل وجود غشای كاتيونی سمت چپ اين سل متوقف می گردند.كاتيون های موجود بين غشاهای (2)(3) می توانند طرف كاتد سمت راست حركت كنند همين ترتيب آنيون های بين غشای ذكر شده سمت چپ وارد سل مجاور می گردند.بدين ترتيب T.D.S. آب برخی سل ها كاسته می شود بقيه افزايش می يابد. گازها غالباً الكترودها تشكيل می شوند،نظير گاز هيدروژن كاتد  اكسيژن كلرآند.

اجزاي تشكيل دهنده يك سيستم الكترودياليز

 1- غشاها

غشاهای سيستم الكترودياليزنظر جنس،مشابه رزين های تعويض يون هستند انواع كاتيونی  آنيونی می باشند.غشاها ضخامت كم بطور معمول ابعاد 25×23 -50×46 100×46 سانتی متر ساخته می شوند.

 - غشاهای كاتيونی  :

معمولاً اين نوع غشاها يك نوع رزين تبادل يونی كاتيونی جنس پلی استايرن دی وينيل بنزن مشابه رزين های كاتيونی مبادله كننده يون،تصفيه آب هستند شكل ظاهری ميزان جذب يون آنها متفاوت می باشد. گونه ای غشاهای الكترودياليز ساخته شده پارچه های پليمری وجود دارند رزين های تبادل يونی بصورت پودری روی آنها نشانيده شده اند آخرين پديده مورد ساخت اين رزين ها ايجاد نوع ويژه ای است خلل فرج بعبارت ديگر سطح تماس زيادی دارند.اين رزين ها مقاومت بيشتری برابر تخريب ناشی حرارت، شوك اسمزي،حمله مواد آلی اكسيد كننده ها دارند. ضخامت اين غشاها حدود نيم ميلی متر می باشد.

- غشاهای آنيونی  :

اين نوع غشاها نيز يك نوع رزين تبادل يونی آنيونی می باشند بشكل صفحه تهيه می گردند. ضخامت اين نوع غشاها نيزحدود نيم ميلی متر می باشد.غشای كاتيونی رنگ كهربايی غشای آنيونی رنگ سفيد می باشد.

 - غشاهای الكترودياليز آنيونی سنگين  :

برخی مكان های داخل سيستم الكترودياليز اختلاف فشار وجود دارد،مانند قسمت هايی شامل الكترود بمنظور شست شوی آن پاك كردن رسوبات لجن ايجاد شده،آب فشار بيشتری جريان دارد، لذا غشاهای دو برابر ضخامت غشاهای معمولی استفاده می گردد.ضخامت اين نوع غشاها حدود يك ميلی متر نوع غشاهای سنگين معروف‌می باشند.

غشاهای سيستم الكترودياليز بايستی دارای ويژگی های مشخص باشند. اين ويژگی ها عبارتند :

- غير قابل نفوذ بودن برابر آب تحت فشار.

- هدايت جريان الكتريسيته.

- قابليت عبور دادن يكی يون های مثبت -منفي.

- غير قابل حل بودن آب.

- سهولت حمل نقل (بصورت نيمه سخت ساخته می شوند).

- مقاوم دمای بالاتر از 45° C.

- مقاوم برابر فشار اسمزي.

- مقاوم برابر رسوبات لجن ها.

 2- الكترودها

الكترودها تيتانيم (Ti) نيوبيوم (Nb) روپوشی پالاديوم (Pd) پلاتين (Pt) ساخته می شوند برابر محيط های اسيدي،قليايی ولتاژ اعمال شده مقاوم باشند.اثر استفاده جابجايی نامناسب،اين پوشش بين می رود موجب كاهش كارايی الكترودها می شود الكترودهای معيوب بايد تعويض ترميم شوند.
3- توري هاي پليمري

غشاها توسط جداكننده های پليمری يكديگر مجزا می شوند.بطور معمول ضخامت اين توری ها فضای بين غشاها نيم ميلی متر كنار الكترودها يك ميلی متر می باشد.

4- پمپ ها

پمپ های مورد استفاده دستگاه های الكترودياليز فشار پايين هستند انواع معمولی می باشند.

 5- سل

فضای مابين دو غشای غير هم نام يك سل می نامند.بعبارت ديگرسل شامل يك غشای كاتيوني، يك توری پليمری يك غشای آنيونی می باشد.

  6- دستگاه مدول

دستگاه هايی شامل تعداد زيادی سل باشند، دستگاه مدول می گويند

 اسمزمعکوس

تصفیه آب روش اسمز معکوس (RO) روشی مدرن عین حال مقرون بصرفه حذف 90 - 99 درصد آلودگی ها ناخالصی های محلول آب است.غشاء نیمه تراوا ( ممبرین ) بکار رفته فیلترهای اسمزمعکوس،قادر حذف باکتری ها مواد آلی موجود آب وزن مولکولی بیشتر 300 دالتون می باشد. شاید دانستن این موضوع برای شما جالب باشد بسیاری تولید کنندگان آب بطری،تکنولوژی تصفیه آب روش اسمزمعکوس برای تولید آب بطری استفاده می کنند.

اسمز طبیعی زمانی رخ می دهد دو محلول غلظت های متفاوت توسط یک غشای نیمه تراوا هم جدا شده باشند. فشار اسمزی آب خالص طریق منافذ غشاء درون محلول غلیظ تر هدایت می کند این فرآیند آنجا ادامه میابد غلظت هر دو محلول برابر گردد.

دستگاه های تصفیه آب خانگی،فشار هیدرولیک توسط پمپ ایجاد می شود،جهت عکس فشار اسمزی اعمال می شود نتیجه آب خالص غشاء عبور کرده طریق مجرای آب تصفیه شده،فیلتر اسمزمعکوس داخل منبع ذخیره دستگاه هدایت می شود.

آنجا منافذ غشای نیمه تراوا بسیار ریز هستند،سرعت این فرایند بسیار آرام است.همین دلیل است دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس نیاز یک مخزن برای ذخیره سازی آب تصفیه شده دارند.

علاوه این اسمز معکوس یکی بهترین روش ها حذف یونهای محلول آب است.آنجا فقط مولکولهای آب قادر عبور منافذ غشای نیمه تراوا هستند،نتیجه تقریبا تمامی یونها مولکولهای محلول ( جمله نمک ، قند املاح موجود آب ) پشت غشاء باقی می مانند آب حذف می شوند.

اسمز معکوس روشی بسیار موثر بین بردن ناخالصی های مختلف آب قبیل : کل جامدات محلول آب(TDS) ، کدورت آب، آزبست، سرب دیگر فلزات سنگین سمی،رادیوم بسیاری مواد آلی محلول آب است.همچنین فرایند تصفیه آب روش اسمز معکوس،آفت کش ها ، کلرهمچنین ترکیبات آلی فرار رنگ ها، شوینده ها .. بوجود می آیند ،آب حذف می شوند.دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس ،مواد رادیواکتیو جمله پلوتونیوم رادیوکتیو استرانسیوم موجود آب آشامیدنی  آب حذف می کند. بنابراین اگر نزدیکی نیروگاه های هسته ای زندگی می کنید اطمینان محافظت خانواده خود برابر آلاینده های هسته ای موجود آب آشامیدنی ،حتما دستگاه های تصفیه آب اسمزمعکوس استفاده کنید.