اسمز معکوس (RO) یک فناوری جداسازی غشایی است که میتواند نمک و سایر مواد محلول را با اعمال فشار از آب حذف کند. RO به طور گسترده برای نمکزدایی از آب دریا، نمکزدایی از آب لبشور، تصفیه آب آشامیدنی و استفاده مجدد از فاضلاب مورد استفاده قرار گرفته است.
داستان پشت پرده غشای اسمز معکوس
آیا تا به حال فکر کردهاید که غشای اسمز معکوس چگونه کار میکند؟ چگونه میتواند نمک و سایر ناخالصیها را از آب فیلتر کند و آن را برای نوشیدن ایمن و تمیز کند؟ خب، داستان پشت این اختراع شگفتانگیز بسیار جذاب است و شامل چند مرغ دریایی کنجکاو میشود.
همه چیز از دهه ۱۹۵۰ آغاز شد، زمانی که دانشمندی به نام سیدنی لوب در دانشگاه کالیفرنیا، لسآنجلس مشغول به کار بود. او به مطالعه فرآیند اسمز علاقهمند بود، که حرکت طبیعی آب در یک غشای نیمهتراوا از ناحیهای با غلظت کم املاح به ناحیهای با غلظت زیاد املاح است. او میخواست راهی برای معکوس کردن این فرآیند پیدا کند و با استفاده از فشار خارجی، آب را از ناحیهای با غلظت زیاد املاح به ناحیهای با غلظت کم املاح منتقل کند. این امر به او اجازه میداد تا آب دریا را نمکزدایی کند و آب شیرین برای مصرف انسان تولید کند.
با این حال، او با یک چالش بزرگ روبرو بود: یافتن غشایی مناسب که بتواند فشار بالا را تحمل کند و در برابر رسوب نمک و سایر آلایندهها مقاومت کند. او مواد مختلفی مانند سلولز استات و پلیاتیلن را امتحان کرد، اما هیچکدام به اندازه کافی خوب عمل نکردند. او داشت تسلیم میشد که متوجه چیز عجیبی شد.
روزی، او در امتداد ساحل قدم میزد و دستهای از مرغهای دریایی را دید که بر فراز اقیانوس پرواز میکردند. او مشاهده کرد که آنها به درون آب شیرجه میزنند، مقداری ماهی میگیرند و سپس به ساحل برمیگردند. او تعجب کرد که چگونه میتوانند بدون بیمار شدن یا کمآبی بدن، آب دریا را بنوشند. او تصمیم گرفت تحقیقات بیشتری انجام دهد و کشف کرد که مرغهای دریایی غده خاصی در نزدیکی چشمان خود دارند که غده نمکی نامیده میشود. این غده، نمک اضافی را از خون آنها، از طریق سوراخهای بینی، به شکل محلول نمکی ترشح میکند. به این ترتیب، آنها میتوانند تعادل آب خود را حفظ کرده و از مسمومیت با نمک جلوگیری کنند.
از آن زمان، فناوری RO وارد دوره توسعه سریعی شده و به تدریج به سمت تجاریسازی حرکت کرده است. در سال ۱۹۶۵، اولین سیستم RO تجاری در کوالینگا، کالیفرنیا ساخته شد که روزانه ۵۰۰۰ گالن آب تولید میکرد. در سال ۱۹۶۷، کادوت غشای کامپوزیتی لایه نازک را با استفاده از روش پلیمریزاسیون بین سطحی اختراع کرد که عملکرد و پایداری غشاهای RO را بهبود بخشید. در سال ۱۹۷۷، شرکت FilmTec شروع به فروش عناصر غشایی نوع خشک کرد که زمان نگهداری طولانیتر و حمل و نقل آسانتری داشتند.
امروزه، غشاهای RO در انواع و اندازههای مختلف، بسته به کیفیت آب ورودی و الزامات کاربرد، موجود هستند. به طور کلی، دو نوع اصلی غشاهای RO وجود دارد: مارپیچی و الیاف توخالی. غشاهای مارپیچی از ورقهای مسطحی ساخته شدهاند که به دور یک لوله سوراخدار پیچیده شدهاند و یک عنصر استوانهای را تشکیل میدهند. غشاهای الیاف توخالی از لولههای نازک با هستههای توخالی ساخته شدهاند و یک عنصر دستهای را تشکیل میدهند. غشاهای مارپیچی بیشتر برای نمکزدایی از آب دریا و آب شور استفاده میشوند، در حالی که غشاهای الیاف توخالی برای کاربردهای کمفشار مانند تصفیه آب آشامیدنی مناسبتر هستند.
برای انتخاب غشای RO مناسب برای یک کاربرد خاص، باید عوامل مختلفی در نظر گرفته شود، مانند:
- دفع نمک: درصد نمکی که توسط غشاء حذف میشود. دفع بالاتر نمک به معنای کیفیت بالاتر آب است.
- شار آب: مقدار آبی که در واحد سطح و زمان از غشاء عبور میکند. شار آب بالاتر به معنای بهرهوری بالاتر و مصرف انرژی کمتر است.
- مقاومت در برابر رسوب: توانایی غشاء در مقاومت در برابر رسوب گذاری توسط مواد آلی، کلوئیدها، میکروارگانیسمها و مواد معدنی رسوب گذار. مقاومت بالاتر در برابر رسوب گذاری به معنای عمر طولانیتر غشاء و هزینه نگهداری کمتر است.
- فشار عملیاتی: فشار مورد نیاز برای عبور آب از غشاء. فشار عملیاتی پایینتر به معنای مصرف انرژی و هزینه تجهیزات کمتر است.
- pH عملیاتی: محدوده pH که غشاء میتواند بدون آسیب تحمل کند. pH عملیاتی وسیعتر به معنای انعطافپذیری و سازگاری بیشتر با منابع مختلف آب خوراک است.
غشاهای RO مختلف ممکن است بین این عوامل، موازنههای متفاوتی داشته باشند، بنابراین مقایسه دادههای عملکرد آنها و انتخاب مناسبترین آنها با توجه به شرایط کاربرد خاص، مهم است.
زمان ارسال: نوامبر-02-2023