اسمز معکوس (RO)

اسمز معکوس (Reverse Osmosis):

اسمز معکوس یک فرایند فیزیکی است که می­توان از محلولی به کمک یک غشاء نیمه تراوا، حلال تقریبا خالص تهیه کرد. بعنوان مثال به کمک این روش می توان از آب شور، آب آشامیدنی مطلوب تهیه کرد. اسمز معکوس یکی از بهترین روش ها برای حذف یون های محلول در آب است. از آنجا که فقط مولکول های آب قادر به عبور از منافذ غشای نیمه تراوا هستند ، در نتیجه تقریبا تمامی یون ها و مولکول های محلول ( از جمله نمک ، قند و املاح موجود در آب ) پشت غشاء باقی مانده و از آب حذف می شوند.

اسمز طبیعی چیست؟

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

 اساس کار اسمز معکوس

اگر یک غشاء نیمه تراوا (Semi-Permeable Membrane) بین دو محلول با غلظت های متفاوت قرار گیرد، مقداری از حلال (رقیق) از یک طرف غشاء به طرف دیگر منتقل می شود. غشاء معمولا از جنس استات سلولوز و یا پلی آمید است. البته امروزه غشاء را از مخلوط استات سلولوز و تری استات سلولوز می سازند. جهت طبیعی حرکت حلال به گونه ای است که محلول غلیظ تر، رقیق می شود. در شکل زیر آب خالص از غشاء عبور کرده و وارد آب ناخالص می شود. اگر به سیستم اجازه رسیدن به تعادل داده شود، در آن صورت سطح آب نمک ( آب حاوی ناخالصی ) از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. این اختلاف سطح در دو طرف غشاء را فشار اسمزی می گویند. در واقع تنها مولکول های آب قادر به عبور از غشاء نیمه تراوا هستند.

با توجه به شکل :

سمت چپ: مولکول های آب در قسمت آب خالص، به خاطر پدیده طبیعی اسمز وارد محفظه آب ناخالص می شوند.

سمت راست : می توان با اعمال فشار P ( به میزان بالاتر از فشار اسمزی ) مولکول های آب را وادار کرد که از محفظه آب شور وارد محفظه آب خالص شوند. این همان مفهوم اسمز معکوس است و راهی است برای تهیه آب شیرین از آب شور

بنابراین با اعمال فشار مکانیکی به آب شور ، مولکوله ای آب از مولکوله ای نمک ( ناخالصی ) جدا می شوند. این فرایند را اسمز معکوس (Reverse Osmosis) می گویند. هر دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس ( اعم از خانگی و یا صنعتی ) به صورت ساده شامل قسمت های زیر است:

·         غشاء نیمه تراوا (ممبرین)

·         پمپی که بتواند فشار لازم آب ورودی به سیستم را تامین کند.

·         خروجی پساب (فاضلاب)

وجود پمپ به این دلیل است که آب جهت عبور از چشمه های غشاء که قطر آنها 0/0001 میکرون است، نیاز به فشار دارد ، لذا وجود پمپ در سیستم ضروری است. خروجی پساب در سیستم های اسمز معکوس، به منظور دفع ناخالصی هایی که توسط غشاء از آب جدا شده است، تعبیه شده و در واقع آب غلیظ شده و سرشار از ناخالصی ها از طریق خروجی پساب وارد فاضلاب می شود. همچنین عبور آب از روی سطح غشاء و جاری شدن آن به مجرای فاضلاب باعث می شود که ناخالصی های جدا شده از آب روی سطح غشاء رسوب گذاری نکنند و باعث کاهش عمر غشاء نشوند. در صورتی که مجرای خروجی پساب بنا به هر دلیلی بسته شود، غشاء در مدت زمان کوتاهی کاملا کیپ شده و می بایست تعویض شود. با توجه به اینکه غشاء اسمز معکوس از قیمت نسبتا بالایی برخوردار است، در نظر گرفتن خروجی پساب جهت افزایش عمر غشاء مقرون به صرفه خواهد بود.

 میزان فاضلاب در سیستم های مختلف متفاوت است. اما معمولا نسبت پساب سیستم به تولید آن ، سه به یک است. به عبارتی در بدو راه اندازی سیستم، به ازای هر یک واحد آب تصفیه شده، سه واحد آب وارد فاضلاب خواهد شد. در صورت امکان، آب خروجی پساب دستگاه را در یک منبع ذخیره کرده و جهت مصارفی چون : آبیاری باغچه ها، شستشوی اتومبیل، شستشوی حیاط و … استفاده گردد. اسمز معکوس می تواند املاح آب را ۹۰ تا ۹۸ درصد کاهش دهد. حذف باکتری ها و ویروس ها و دیگر میکروب ها با اسمز معکوس تقریبا صد در صد است، اما بعلت عدم آب بندی کامل سیستم اسمزمعکوس مقدار کمی از این ناخالصی ها ممکن است از غشاء عبور کرده و در آب تصفیه شده دیده می شوند.

میزان واقعی (Actual)حذف عناصر، ممکن است با تغییر فشار آب ورودی، درجه حرارت آب ورودی، کیفیت شیمیایی آب ورودی و تغییر میزان آلاینده ها، تغییر کند. در صورتی که آهن و منگنز به نحو موثر و مطلوب توسط ممبرین RO از آب حذف می شوند، همزمان می توانند به راحتی روی سطح ممبرین رسوب گذاری کرده و عمر آن را کاهش دهند. حتی در غلظت های پایین آهن و منگنز نیز وقوع این امر دور از ذهن نیست. به طور کلی جهت مقابله با این مشکل بهتر است آهن و منگنز توسط یک سیستم پیش تصفیه مناسب، قبل از ورود به سیستم اسمز معکوس از آب ورودی حذف شوند. میزان حذف نیترات توسط ممبرین به فاکتورهایی نظیر: PH آب ورودی، درجه حرارت آب ورودی، فشار آب ورودی و میزان سایر آلاینده ها در آب ورودی بستگی دارد. امروزه روش اسمز معکوس اقتصادی ترین فرایند برای تهیه آب آشامیدنی از آب های شور مناطق کم آب می باشد.