معرفی روش مورد استفاده در دستگاه آب شیرین کن

امروزه اگر کمی به موضع بازیافت و کمک به محیط زیست توجه داشته باشید، قطعا نام دستگاه آب شیرین کن را شنیده اید. اما شاید بدون توجه رد شده باشید و هم اکنون برای کسب اطلاعات با این مقاله آشنا شده اید. با خیال راحت تا انتهای مطلب همراه ما باشید تا تمامی موارد اساسی این دستگاه را برایتان معرفی کنیم.

از آنجایی که اسم دیگر این دستگاه، سیستم اسمز معکوس است، باید برای متوجه شدن روند کار آن به این موضوع اهمیت داده و بررسی کنیم. زیرا در صورتی که مشخصات لازم در این باره را داشته باشید می توانید با تماس به کارشناس ناب زیست، اطلاعات و مشخصات دستگاه آب شیرین کن صنعتی و خانگی را نیز به راحتی دریافت کنید (یعنی در صورت شناخت مراحل سیستم، به راحتی متوجه گفته های کارشناس خواهید شد).

اسمز معکوس، که معمولاً به عنوان RO شناخته می شود، فرآیندی است که در آن آب را با فشار دادن آن به صورت تحت فشار از طریق یک غشای اسمز معکوس نیمه تراوا، آب مورد نظر را غیر معدنی یا دیونیزه می کنید.

پدیده اسمز چیست؟

برای درک هدف و فرآیند اسمز معکوس ابتدا باید فرآیند طبیعی اسمز را درک کنید. اسمز یک پدیده طبیعی و یکی از مهمترین فرآیندها در طبیعت است. این فرآیندی است که در آن یک محلول نمک ضعیفتر تمایل به مهاجرت به محلول نمکی قوی دارد. نمونه هایی از اسمز زمانی است که ریشه گیاه آب را از خاک جذب می کند و یا زمانی که کلیه های ما آب را از خون ما جذب می کنند.

در زیر نموداری وجود دارد که نحوه عملکرد اسمز را نشان می دهد. محلولی که غلظت کمتری دارد، تمایل طبیعی به مهاجرت به محلولی با غلظت بالاتر خواهد داشت. به عنوان مثال، اگر یک ظرف پر از آب با غلظت نمک کم و ظرف دیگری پر از آب با غلظت نمک بالا داشته باشید و آنها توسط یک غشای نیمه تراوا از هم جدا شده باشند، آنگاه آب با غلظت نمک کمتر به سمت ظرف آب با غلظت نمک بالاتر شروع به حرکت می کند.

توجه: غشای نیمه تراوا غشایی است که به برخی از اتم ها یا مولکول ها اجازه عبور می دهد اما راه برخی دیگر را مسدود می کند. یک مثال ساده برای این موضوع وجود دارد که از الک می توان نام برد، اما روش کار آن دقیق اینگونه نیست و کمی منحصر به فرد عمل می کند. نمونه دیگر پارچه لباس غواصی است که حاوی یک لایه پلاستیکی بسیار نازک است که میلیاردها منافذ کوچک در آن وجود دارد. منافذ آن به اندازه ای بزرگ هستند که بخار آب را از خود عبور دهند، اما به اندازه ای کوچک هستند که از عبور آب مایع جلوگیری کنند.

بررسی فرآیند اسمز معکوس

اسمز معکوس، دقیقا معکوس فرآیند همین خود روش اسمز است اما مهمترین صحبت این است که این روش معکوس به دستگاه آب شیرین کن صنعتی اختیاراتی را داده است که بتواند روزانه چندین متر مکعب آب شیرین را برای صاحب خود تهیه کند. البته این در حالی است که اسمز به طور طبیعی بدون نیاز به انرژی رخ می دهد، ولی برای معکوس کردن فرآیند اسمز باید انرژی را به محلول نمکی اعمال کنید. غشای اسمز معکوس یک غشای نیمه تراوا است که اجازه عبور مولکول‌های آب را می‌دهد اما اکثر نمک‌های محلول، مواد آلی، باکتری‌ها و تب‌زاها را به دام می اندازد. با این حال، شما باید با اعمال فشاری که بیشتر از فشار اسمزی طبیعی است، آب را از طریق غشای اسمز معکوس فشار دهید تا در این فرآیند، آب را نمک زدایی (غیر معدنی یا دیونیزه) کنید، و در عین حال مانع از عبور اکثریت آب خالص نشود.

در زیر نموداری از فرآیند اسمز معکوس نشان داده شده است. هنگامی که به محلول غلیظ فشار وارد می شود، مولکول های آب با فشار از غشای نیمه تراوا عبور می کنند اما آلاینده ها از آن عبور نمی کنند.

اسمز معکوس چگونه کار می کند؟

اسمز معکوس با استفاده از یک پمپ فشار بالا برای افزایش فشار در سمت نمک RO و فشار دادن آب به غشای نیمه تراوا RO کار می کند و تقریباً همه (حدود 95٪ تا 99٪) نمک های محلول را در بخش پسماند باقی می گذارد. جریان مقدار فشار مورد نیاز به غلظت نمک آب ورودی بستگی دارد. هر چه آب تغذیه غلیظ تر باشد، فشار بیشتری برای غلبه بر فشار اسمزی مورد نیاز است.

آب خروجی از آب شیرین کن صنعتی که نمک زدایی شده و غیر معدنی یا دیونیزه نامیده می شود، آب تراوش (یا محصول) نیز می نامند. همچنین جریان آبی که حامل آلاینده های غلیظی است که از غشای RO عبور نکرده اند، جریان رد (یا کنسانتره) نامیده می شود.

همانطور که آب ورودی تحت فشار وارد غشای آب شیرین کن می شود (فشار کافی برای غلبه بر فشار اسمزی)، مولکول های آب از غشای نیمه تراوا عبور می کنند و نمک ها و سایر آلاینده ها اجازه عبور ندارند و از طریق جریان دفع تخلیه می شوند. کنسانتره (همان جریان آب نمک)، که به سمت تخلیه می رود یا می تواند در برخی شرایط به منبع آب تغذیه برگردانده شود تا از طریق سیستم شیرین کننده آب برای صرفه جویی در مصرف آب دوباره وارد بخش بازیافت شود. آبی که از غشای RO عبور می کند، آب نفوذی یا محصول نامیده می شود و معمولاً حدود 95٪ تا 99٪ نمک های محلول از آن حذف می شود.

درک این نکته مهم است که یک آب شیرین کن صنعتی از فیلتر جایگزین به جای فیلتراسیون استاندارد و طبیعی استفاده می کند که در آن آلاینده ها در محیط فیلتر جمع آوری می شوند. با روش فیلتراسیون جایگزین شده، محلول از فیلتر عبور می کند البته با دو خروجی: آب تصفیه شده به یک طرف و آب آلوده به سمت دیگری می رود. برای جلوگیری از تجمع آلاینده ها، فیلتراسیون جریان متقاطع اجازه می دهد تا آب تجمع آلاینده ها را از محیط بیرون ببرد و همچنین اجازه می دهد تا تلاطم کافی برای تمیز نگه داشتن سطح غشاء ایجاد شود.

اسمز معکوس چه آلاینده هایی را از آب پاک می کند؟

اسمز معکوس قادر است تا بیش از 99 درصد نمک‌های محلول (یون)، ذرات، کلوئیدها، مواد آلی، باکتری‌ها و پیروژن‌ها را از آب ورودی حذف کند (اگرچه برای حذف 100 درصد باکتری‌ها و ویروس‌ها نباید به سیستم RO اعتماد کرد). یک غشای نیمه تراوا RO آلاینده ها را بر اساس اندازه و بار آنها دفع می کند. هر آلاینده ای که وزن مولکولی آن بیشتر از 200 باشد، احتمالاً توسط RO که به درستی کار می کند از غشا عبور نمی کند (برای مقایسه، یک مولکول آب دارای MW 18 است). به همین ترتیب، هرچه بار یونی آلاینده بیشتر باشد، احتمال بیشتری وجود دارد که قادر به عبور از غشای RO نشود. به عنوان مثال، یک یون سدیم فقط یک بار (تک ظرفیتی) دارد و توسط غشای نیمه تراوا و همچنین کلسیم که دارای دو بار است دفع نمی شود. به همین ترتیب، به همین دلیل است که یک سیستم RO گازهایی مانند CO2 را به خوبی حذف نمی کند زیرا آنها در محلول بسیار یونیزه (شارژ و پر جنب و جوش) نیستند و وزن مولکولی بسیار کمی دارند.

توجه بسیار مهم: از آنجا که دستگاه آب شیرین کن صنعتی گازها را حذف نمی کند، آب خروجی (آب تراوش) می تواند کمی کمتر از سطح pH معمولی بسته به سطح CO2 در آب ورودی داشته باشد زیرا CO2 به اسید کربنیک تبدیل می شود.

اسمز معکوس در تصفیه آب های دریا، آب شور، سطحی و زیرزمینی برای کاربردهای با جریان بزرگ و کوچک استفاده می شود و بسیار موثر است. برخی از نمونه‌های صنایعی که از آب تصفیه شده به روش RO بهره می برند شامل داروسازی، آب ورودی دیگ بخار، صنایع غذایی و نوشیدنی، تکمیل فلزات و ساخت نیمه‌رسانا می‌شود.