در این فرآیند آب از غشایی نیمه تراوا عبور میکند و تا برقراری حالت تعادل از محلول با غلظت کمتر به سمت محلول با غلظت بیشتر حرکت خواهد کرد. این پدیده بعدها به عنوان سیستم اسمز معکوس به کار گرفته شد. در این فرآیند با اعمال نیرو به یک محلول مایع که آلایندگی زیادی دارد، آب از این غشا در تصفیه فاضلاب عبور میکند و آلایندهها پیش غشا باقی میمانند.
برای آشنایی با بهترین تولیدات فیلتر تصفیه آب شرکت پالایه سازان توس کلیک کنید.
غشا و فرآیند غشایی چیست؟
غشا به عنوان فازی عمل میکند که اجزاء جدا شونده در محلول را با سرعتهای مختلف از خود عبور میدهد. در فرآیند غشایی تغییر فازی صورت نمیگیرد بلکه این محصولات در همدیگر قابل امتزاج هستند. در فرآیند غشایی در تصفیه آب نیروی محرکه به صورت فشار، غلظت، پتانسیل الکتریکی و دما است.
غشاها براساس اختلاف اندازه ذرات عمل خواهند کرد که از این نظر شبیه فیلترهای کربنی، فیلتر ممبران خانگی، فیلتر ممبران صنعتی و فیلتر ممبران نیمه صنعتی است.
اما غشاها از نظر اندازه منافذ، نحوه جریان و توزیع اندازه آنها با فیلترها متفاوت هستند.
مزایای فرآیند غشایی
مزایایی که فرآیند غشایی دارد باعث شده نسبت به سایر روشهای جداسازی برتری داشته باشد.
در زیر به این مزایا اشاره میکنیم:
- کاهش مصرف انرژی به علت عدم تغییر فاز
- عدم نیاز به فضای زیاد و داشتن حجم کم
- تنوع در شکل و اندازه
- افت فشار کم و انتقال جرم زیاد
- برای محلولهای رقیق راندمان جداسازی بالا
- نیاز کم به حلالها و مواد افزودنی
- ساده بودن طراحی غشا
- سازگار با محیط زیست
- کاربرد آنها در مقیاسهای صنعتی
انواع فناوریهای غشایی و کاربرد آن
غشاهای پلیمری انواع مختلفی دارند که شامل: نانو فیلتراسیون، اولترا فیلتراسیون، میکرو فیلتراسیون و اسمز معکوس است.
این غشاها کاربردهای زیادی در صنایع آب و فاضلاب دارد. بیشتر موارد طراحی و ساخت تصفیه خانههای آب و فاضلاب توسط فرآیند غشایی و اسمز معکوس انجام میشود.
فرآیند غشایی در تصفیه آب به علت مزایای زیادی که دارد، اهمیت بسیاری در صنایع مختلف از جمله پسابهای صنعتی مانند تصفیه پسابهای نفتی، تصفیه خانههای آب و فاضلاب خواهد داشت.
۱- نانوفیلتراسیون:
یکی از اشکال فیلتراسیون که غشاها را به منظور جداسازی سیالات و یونهای مختلف به کار میگیرند، نانوفیلتراسیون است. حفراتی که در این غشا وجود دارد نسبت به اسمز معکوس بزرگتر بوده و در فشارهای بسیار پایین کار میکند. همین باعث میشود برخی از مواد معدنی از آن عبور نماید. نانوفیلتراسیون در بازیافتهای بالاتر کاربرد دارد و به همین خاطر در آب مصرفی صرفه جویی میشود. دلیل این امر هم سرعت جریان با غلظت پایینتر است. این غشا از نظر هزینه انرژی، ابعاد حفرات و دفع یون در بین دیگر روشها بهینهتر خواهد بود.
۲- اسمز معکوس:
فرآیند غشایی در تصفیه آب به فیلترهایی نیاز دارد که بتواند آلایندههای درون آب را از بین ببرد. در این میان فرآیند اسمز معکوس میتواند جامدات حل شده را حذف کند و باعث از بین رفتن ویروس، باکتری و سایر مواد میکروبی میشود. این فرآیند بیشتر برای شیرین کردن آب دریا به کار میرود. یکی از مهمترین ویژگیهای اسمز معکوس این است که باعث تغییر فاز نمیشود و مصرف انرژی پایینی دارد. غشاهای اسمز معکوس جنس آن پلیمری با ترکیبات استات سلولز و پلی آمیدی است.
۳- میکروفیلتراسیون:
در این فرآیند غشایی حتی میکروارگانیسمها هم نمیتوانند از غشای میکروفیلتراسیون عبور کنند. برای جداسازی موادی که سایز کلوئیدی دارند این غشا کاربرد بسیار خوبی خواهد داشت.
۴- اولترا فیلتراسیون:
محلولی که مخلوط مواد مطلوب و نامطلوب را دارد برای جداسازی آن از غشای اولترا فیلتراسیون استفاده میشود. این فرآیند تا حدی به عواملی چون بار ذرات و اندازه آن بستگی خواهد داشت. گونههایی که از این غشا برگشت داده میشوند شامل: پلیمرها، بیومولکولها و ذرات کلوئیدی است. اختلاف فشار در این غشا نیروی محرکه آن برای انتقال خواهد بود. برای فرآیند غشایی در دستگاه تصفیه آب از این غشا کمک گرفته میشود.
شستن غشاها
برای شستشوی غشاها از روشهای فیزیکی و شیمیایی استفاده میشود که در زیر به آنها اشاره خواهیم کرد:
شستشوی معکوس:
- با هوا
- بدون هوا
- استراحت دادن
- بهبود یافته با مواد شیمیایی
بازها:
- سود سوزآور
- اگزالیک سیتریک
اسیدها:
- هیدروکلریک
- سولفوریک
- اکسیدان، هیپوکلریک
- هیدروژن پراکساید
موارد استفاده از فرآیند غشایی در تصفیه آب و فاضلاب
در سیستمهای تصفیه آب و فاضلاب از فناوریهای غشایی با فرآیند غشایی در دستگاه تصفیه آب که در بخشهای قبلی به آن اشاره کردیم استفاده میکنند. این سیستمها شامل: سیستم تصفیه آب اسمز معکوس، تصفیه خانه های بازیابی آب از پساب و تصفیه خانههای فاضلاب بیوراکتور غشایی که به آن MBR هم میگویند.
در این بخش با کاربردهای این غشاها آشنا خواهید شد:
- انجام گندزدایی آبهای زیرزمینی و سطحی
- تولید آب صنعتی از آب سطحی
- تصفیه آب آشامیدنی و پیش تصفیه برای حذف جامدات معلق، کدورت، رنگ، ویروس و برخی مواد عالی دیگر
- تولید آب از پساب خروجی تصفیه خانههای صنعتی و شهری
نتیجه گیری مقاله فرآیند غشایی در تصفیه آب
استفاده از فرآیند غشایی در تصفیه آب اینگونه است که با وارد کردن نیرو به یک محلول مایع که آلایندگی زیادی دارد، آب از غشا در تصفیه عبور میکند و آلایندهها پیش غشا باقی میمانند. همانطور که در بالا اشاره کردیم برای فرآیند غشایی در تصفیه آب از روشهای شیمیایی، بیوشیمیایی، میکروبی و دیگر موارد استفاده میکنند. در مناطقی که آب آشامیدنی سبک و شیرین وجود ندارد استفاده از این غشاها به یک روش بسیار مناسب تبدیل شده است.
