صفر تا صد اسمز معکوس و کاربرد سیستم RO‌ در تصفیه آب

اسمز معکوس چیست ؟

اسمز معکوس ( در لفظ انگلیسی :  Reverse Osmosis ) یا سیستم RO فرایند تصفیه آبی است که بیش از یک قرن است که شناخته شده است ، اما تا اوایل دهه شصت که یک سيستم غشايی تصفيه آب خاص ایجاد شد ، به یک روند تجاری تبدیل نشد . از آنجا که سیستم RO در یک دمای نسبتاً کم کار می کند و نسبتاً کم مصرف است ، در کاربردهای مختلفی مانند استفاده از نمک زدایی ، تصفیه فاضلاب ، احیای مواد معدنی ، غلظت آب پنیر و سایر محصولات غذایی و تصفیه آب استفاده می شود.

 در سال های اخیر ، از سیستم RO به طور فزاینده ای در ساخت آب فرآوری شده برای دیالیز در بیمارستان ها و برخی از مواد آرایشی و دارویی توسط تولید کنندگان دارو استفاده شده است. علاوه بر این کاربردها ، " اسمزمعکوس " قادر به تولید آب با خلوص کافی برای استفاده به عنوان آب برای تزریق (WFI) و برای تهیه محلول های تزریقی است (9،10،11،12). این ITG بر کیفیت شیمیایی و میکروبیولوژیکی آب تولید شده توسط اسمز معکوس تمرکز خواهد کرد.

فرایند اسمز معکوس یا RO چگونه کار می کند؟

نحوه کار سیستم اسمز معکوس چگونه است ؟ در زیر آموزش اسمز معکوس آورده شده است :

اسمزمعکوس فرآیندی است که با استفاده از " سيستم غشايی تصفيه آب " تحت فشار آب نسبتاً خالص (یا حلال دیگر) را از محلول کم خالص جدا می کند. هنگامی که دو محلول آبی با غلظت های مختلف توسط یک غشا نیمه نفوذ پذیر از هم جدا شوند ، آب در نتیجه فشار اسمزی از غشا در جهت محلول غلیظ تر عبور می کند (شکل 1). اگر برای غلبه بر فشار اسمزی فشار کافی به محلول غلیظ وارد شود ، جریان آب برعکس می شود (شکل 2).

شکل. 1

شکل. 2

مولکول های آب می توانند در غشای RO پیوندهای هیدروژنی ایجاد کرده و در ماتریس غشا قرار گیرند. مولکول های آب که با اتصال هیدروژن وارد غشا می شوند ، می توانند تحت فشار از بین بروند. اکثر مواد آلی با وزن مولکولی بیش از 100 غربال می شوند ، به عنوان مثال روغن ها ، پیروژن ها و ذرات معلق از جمله باکتری ها و ویروس ها .

از طرف دیگر ، یونهای نمکی توسط مکانیسم مربوط به ظرفیت یون رد می شوند. یونها با فعل و انفعالات دی الکتریک دفع می شوند. یونهای با بار بالاتر تا فاصله بیشتری از سطح غشا دفع می شوند. یونهای یک ظرفیتی مانند یونهای کلرید با کارآیی بیشتری برای مثال یونهای سولفات دو ظرفیتی رد نخواهند شد. نسبت رد اسمی نمک های یونی رایج 85 - 98٪ است.

سيستم غشايی تصفيه آب

اکثر غشاهای RO تولید تجاری از استات سلولز ، پلی سولفونات و پلی آمید ساخته می شوند. انواع مختلفی از غشا که از یک پلیمر یا کوپلیمر ساخته شده اند نیز برای اهداف خاص در دسترس هستند. غشا از پوستی در حدود 25/0 میکرون و یک لایه پشتیبانی در حدود 100 میکرون تشکیل شده است. پوست مانع فعال است و در درجه اول اجازه عبور آب را می دهد.

معمولاً از دو نوع ساخت سیستم RO استفاده می شود: 1. زخم مارپیچ --- ورقهای غشایی که با فاصله دهنده های مش قرار دارند و به دور یک لوله نفوذ پیچیده می شوند. و 2. الیاف توخالی. هر یک از این ماژول ها در یک محفظه تحت فشار مونتاژ می شوند. نمودارهای این دو نوع ماژول غشایی (تراوا) در زیر نشان داده شده است (شکل 3 و 4).

شکل. 3

ماژول غشایی

شکل. 4

ماژول غشایی

شاید دوست داشته باشید بخوانید:

سختی زدایی از آب به روش تبادل یونی چیست و چگونه انجام می گیرد؟‌‌‌

انواع مشترک ماژول های RO (مجوز دهنده ها)

عمل

یک سیستم اسمز معکوس معمولی در نمودار جریان نشان داده شده است (شکل 5).

آب تغذیه پس از تنظیم pH از طریق یک فیلتر عبور داده می شود و با فشار طراحی شده به ماژول های غشا منتقل می شود. سپس آب محصول به یک مخزن ذخیره سازی پمپ می شود و کنسانتره تخلیه می شود. بیشتر واحدهای‌ " سیستم RO " با غشا استات سلولز برای کار بین 55 F - 86 F (13 C - 30 C) طراحی شده اند.

در عمل ، آب تغذیه ممکن است از طریق یک یا ترکیبی از چندین مورد از پیش تصفیه های زیر انجام شود: بستر شن ، کلر و مخزن نگهدارنده ، فیلتر آنتراسیت ، فیلتر ذغال فعال ، گاززدایی ، میکروفیلتر ، خنثی کننده و یونیزر ، بسته به شرایط آب خوراک و کیفیت مطلوب آب محصول. از آنجایی که شرایط آب ممکن است از زمان به زمان متفاوت باشد ، باید پیش تصفیه کافی فراهم شود تا مواد جامد محلول و سطح باکتریایی آب خوراک ، پس از تصفیه در محدوده های طراحی شده کنترل شود. دو ماژول RO در سری باید برای محلولهای تزریقی عمدتا برای کاهش یونهای یک ظرفیتی و آلاینده های باکتریایی در نظر گرفته شود.

شکل 5 نمودار جریان از یک سیستم اسمزمعکوس

نمودار جریان یک سیستم اسمز معکوس

یک مشکل عمده در سیستم های RO بهره برداری قطبش غلظت یا رسوب گذاری است که تجمع تدریجی املاح رد شده در سمت خوراک ، بلافاصله در مجاورت غشا است. چرخه شستشو اغلب برای کاهش تجمع استفاده می شود. ساختار زخم مارپیچی نسبت به واحد فیبر توخالی کمتر در معرض رسوب قرار دارد. یک ماژول غشایی به طور متوسط ​​دو تا سه سال دوام می آورد. روش خاموش برای ساعات غیر کار باید اطمینان حاصل کند که حداقل فشار جریان و فشار جریان با یک آنفولانزای داخلی به موقع ادامه دارد.

کیفیت آب محصول RO

مقدار مواد جامد محلول در آب تولید شده توسط " اسمز معکوس " تقریباً یک درصد ثابت از مواد موجود در آب خوراک است. به عنوان مثال ، هنگامی که آب خوراک حاوی 300 ppm کل مواد جامد محلول (TDS) باشد ، ممکن است آب محصول 15 تا 30 ppm داشته باشد (به ترتیب 95٪ و 90٪ نسبت رد). طراحی سیستم RO بر اساس طیف خاصی از TDS آب خوراک ، درصد رد و درصد بازیابی مورد نظر است.

برای یک سیستم معین ، هرچه درصد بهبودی بیشتر یا درصد دفع کمتر باشد ، کیفیت آب محصول ضعیف می شود. یک سیستم تصفیه آب RO با یونیزر و / یا چندین ماژول که به صورت سری متصل شده اند می تواند آب حاوی کمتر از 0.1 ppm TDS (مقاومت در برابر 1 مگاوام سانتی متر) تولید کند.

در تعریف آب برای استفاده به صورت تزریقی ، علوم دارویی تأکید می کند که علاوه بر رعایت استانداردهای پیروژن USP ، چندین سطح قابل قبول برای جامدات کل وجود دارد که می تواند برای ارزیابی یا درجه بندی آب محصول برای کاربردهای خاص استفاده شود. USP Monograph کل جامدات را به 10 PPM برای WFI محدود می کند. با این حال ، برای جلوگیری از تداخل مشکلات پایداری با تولید ، صنعت داروی تزریقی معمولاً حد ۰.۱ PPM یا کمتر از آلاینده های یونی را ایجاد می کند.

گزارش شده است که باکتریها می توانند از طریق غشاها "رشد" کنند. مکانیسم عبور باکتریها از سيستم غشايی تصفيه آب مشخص نیست و هیچ ارتباطی بین آزمایش نشت رنگ غشا و بازده احتباس باکتریایی آن وجود ندارد. محققان مرکز کنترل بیماری (CDC) تحقیقات گسترده ای در مورد آلودگی باکتریایی سیستم های RO استفاده شده در تولید آب تصفیه شده برای دیالیز انجام دادند.

طبق گزارش آنها :

• برخی از باکتریهای گرم منفی که به طور طبیعی وجود دارند می توانند در آب نسبتاً خالص RO تکثیر شوند.
• ضد عفونی کامل دوره ای کل سیستم RO در تولید آب با تعداد قابل قبول باکتری ضروری است.
• آب راکد در لوله های پایین جریان غشا منبع اصلی باکتری ها و اندوتوکسین در آب محصول است. و
• کارایی غشا در رد باکتری ها در کار مداوم بهتر از استفاده متناوب است.

واحدهای مدولار RO با نرخ تولید از چند تا چند صد گالن در روز در حال حاضر از چندین تولید کننده در دسترس هستند. این واحدها ، اگر به درستی کار کنند ، می توانند آبی تولید کنند که مطابق با USP XX ، آزمایش شیمیایی ، میکروبیولوژیک و پیروژن WFI را داشته باشد.

اینم جالبه:

تصفیه آب با ذرت !

اهمیت استفاده از سیستم RO

اهمیت استفاده از دستگاه  های تصفیه آب RO در صنایع :

اهداف دستگاه تصفیه آب

1.  مراقبت از سلامتی و بهبود سطح بهداشت
2.  ارتقاء و بهبود بهره وری شغلی ، زندگی روزمره و ورزش با استفاده از دستگاه تصفیه آب خانگی و صنعتی
3.  تغذیه سالم و لذت بخش با تهیه غذای سالم و بدون باکتری
4.  تهیه آب نرم و سبک برای امور خانه داری ، اماکن تجاری و عمومی
5.  مراقبت از وسایل الکتریکی دارای  مدار آب
6. تهیه آب با کیفیت برای  آکواریوم ها، حیوانات خانگی و گیاهان تزئینی خانگی

مهمترین :

• الف : در صنایع برودتی و حرارتی باعث طول عمر تاسیسات و قطعات مکانیکی شده و از فرسودگی و استهلاک زود هنگام جلوگیری میکند
• ب : با حذف آلودگی های معلق و محلول در آب باعث افزایش طول عمر و جلوگیری از بروز انواع بیماری های در بدن می شود
• ج : بعلت قدرت پاک کنندگی آب از عوامل بیماری زا و تب زا در مرغداری ها و حوضچه های پرورش آبزیان باعث جلوگیری از مرگ و میر آنها و در نتیجه سود دهی بیشتر و کیفیت محصول می نماید
• د : در صنایع حساس مانند آزمایشگاه ها باعث افزایش راندمان دستگاه ها میباشد

امروزه با افزایش رشد جمعیت و کمبود منابع آب و روی آوردن کشورها به استفاده مجدد از پسآب ها ، آلوده شدن آب های زیر زمینی و آب های سطحی توسط صنایع و بی توجهی به محیط زیست استفاده از دستگاه های تصفیه اب مخصوصا در صنایع پیشرفت فراوانی داشته به طوریکه نبودن یک عدد دستگاه تصفیه اب در یک واحد صنعتی میتواند خسارات جبران ناپذیری به دستگاه ها و ماشین آلات وارد نماید.

همچنین با توجه به آلوده شدن آب به فلزات سنگین ، سرب، جیوه ، نیترات ، نیتریت و … همچنین ورود سموم کشاورزی و حشره کش ها به درون خاک و آلوده کردن منابع زیر زمنی آب و عدم تصفیه این نوع آب ها میتواند خطرات زیادی و در برخی موارد به مرگ و میر منتهی میگردد.

الزامات فنی یک سیستم RO

چندین الزامات اساسی اساسی یک سیستم RO عبارتند از:

آب تغذیه باید با PH مناسب تنظیم شود و از قبل فیلتر شود. مقدار TDS و مواد معلق موجود در آب خوراک پس از تصفیه باید در حد طراحی شده کنترل شود.

آب خوراک و آب محصول باید از نظر کیفیت میکروبیولوژیکی کنترل شوند. با عبور از سطح کیفیت میکروبیولوژیک ، سیستم باید ضد عفونی شود.

تمام اجزای سیستم اسمزمعکوس باید قبل از ضدعفونی به روش مکانیکی تمیز شوند. برای اطمینان از اینکه مواد شیمیایی مورد استفاده در ضد عفونی به طور کامل از سیستم خارج شده اند ، باید آزمایشات مناسب انجام شود.

از استفاده از فیلترها یا مبدلهای یونی در پایین جریان ماژولهای RO خودداری شود.

سیستم RO باید برای جریان مداوم و بدون تله ، بن بست و برش لوله که ممکن است آب راکد را جمع کند ، طراحی شود.

کیفیت شیمیایی و میکروبی آب باید در فواصل از پیش تعیین شده در طی یک چرخه تولید آزمایش شود. پروب های هدایت درون خطی باید در نقاط کلیدی برای نظارت مستمر بر کیفیت آب نصب شوند.

تجهیزات باید واجد شرایط باشند و سیستم RO باید بصورت دوره ای اعتبارسنجی شود ، همچنین طبق دستورالعمل های سازنده کار و نگهداری شود تا بتواند به طور مداوم با کیفیت قابل قبولی آب تولید کند.

چند توصیه ی مهم در مورد طراحی و ساخت سیستم RO

1. مهمترین مساله, رفع نیاز کارفرما یا بهره بردار است.
2. تمرکز بر طراحی قبل از شروع پیاده سازی.
3. آنالیز و شبیه سازی با نرم افزار برای بررسی خطاهای طراحی.
4. اطمینان حاصل کنید که همه خطاهای طراحی برطرف شده اند.
5. در طراحی تغییرات احتمالی در شرایط عملیاتی ( فشار,‌دبی و ... ) را حتما لحاظ کنید.
6. به هزینه های عملیاتی (OPEX) توجه کنید و سعی کنید آنها را کاهش دهید.

مگا ماژول اسمز معکوس چیست و کجا ها استفاده میشود؟

وقتی ظرفیت یک سیستم آر او از یک حدی بیشتر میشود، لازم است که آن را  به چند تا سیستم کوچک تقسیم کنیم، یعنی به جای یک سیستم با ظرفیت ۵٠٠٠ متر مکعب در روز از ۵ تا سیستم ١٠٠٠ متر مکعبی یا ١٠ تا سیستم ۵٠٠ متر مکعبی استفاده کنیم.

به این سیستم های کوچیک مگا ماژول گفته میشود که هر کدام خودش یک سیستم مجزا با تمام امکانات هست، خروجی این سیستم ها با هم جمع میشود و همان ظرفیت ۵٠٠٠ را برای ما تولید میکند.
 

مرتبط:

مواد تصفیه آب

تصفیه آب و تصفیه فاضلاب توسط شرکت فرایند انرژی

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

شرکت فرایند انرژی ارائه دهنده خدمات تصفیه آب با روش اسمز معکوس ( اسمزمعکوس ) و سیستم RO و سیستم غشایی تصفیه آب تحت نظر کارشناسان زبده می باشد.

جهت بهره مندی از این خدمات,‌اطلاع از قیمت دستگاه اسمزمعکوس و مشاوره رایگان با کارشناسان بخش فنی ما به شماره 02186053251 و یا 02186053137 تماس گرفته و یا نام,‌ایمیل و شماره تماس خود را در کادر زیر وارد نموده تا کارشناسان با شما تماس بگیرند.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

منبع :

www.fda.gov