فرایند جدا سازی غشایی که به آن اسمز معکوس گفته می شود، از بهترین و مقرون به صرفه ترین روش های شیرین سازی آب است. در این فرایند جداسازی، محلول با کمک فشاری که به آن وارد می شود، از ممبران عبور می کند. به همین دلیل فیلتر ممبران یکی از مهم ترین تجهیزات دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس می باشد.

غشای ممبران دارای منافذ بسیار ریزی است که می تواند شوری آب را نیز بگیرد، به همین دلیل به آن آب شیرین کن نیز می گویند و برای شیرین سازی آب شور دریا به کار می رود. ممبران، قابلیت حذف فلزات سنگین همچون جیوه و همینطور نیتریت و نیترات، قارچ، انگل و باکتری را دارد.

انواع ممبران اسمز معکوس

ممبران های اسمز معکوس بر اساس نوع آب خامی ورودی، در انواع مختلفی عرضه می شوند. برای تصفیه آب دریا از ممبران های مدل SWو برای تصفیه آب های شور از مدل BW استفاده می شود. البته پارامتر مهم در انتخاب نوع ممبران، میزان TDS آب (کل مواد جامد و مقدار آنیون ها و کاتیون های موجود در آب) است که اگر TDS آب خوراکی از 10 هزار میلی گرم کمتر باشد از مدل BW استفاده می شود و اگر TDS بالاتر از 10 هزار میلی گرم باشد از SW استفاده می شود.

نوع BW برای آب های شوری استفاده می شود که حد وسط آب شهری و آب دریا تا سختی 4000 باشد. این نوع ممبران انتخاب اقتصادی است که هزینه ها را به حداقل می رساند. به این صورت که این فیلتر با این سطح غشا می تواند تا 10 درصد آب بیشتری تولید کند که خود می تواند هزینه تامین انرژی برای تامین آب را کاهش دهد و معمولا برای تصفیه آب های چاه و دریا استفاده می شود که در مدل های مختلفی با ظرفیت های گوناگون ساخته می شود.

نوع SW برای آب های دریا که بسیار شور هستند و در هر لیتر 100 گرم نمک دارند به کار می رود. این نوع ممبران ها قادرند تا 10 هزار گالن آب را در شبانه روز تصفیه کنند. این ممبران ها نیز از مدل های مختلفی با ظرفیت های گوناگون ساخته می شوند.

ویژگی فولینگ (رسوب گذاری) در ممبران های اسمز معکوس

هنگامی که آب ورودی دارای پتانسیل زیادی برای تجمع رسوب و فولینگ در سیستم غشایی باشد، در این شرایط ممبران های اسمز معکوس نسبت به مدل های دیگر مقاومت بالاتری دارند.

رسوب ممبران ها دارای انواع مختلفی است مانند گرفتگی آلی، گل و لای، گرفتگی مواد فلزی، گرفتگی مواد معدنی، رسوب سولفات و کربنات کلسیم و گرفتگی اکسید های هالوژن.

رسوب گذاری در غشا نیمه تراوا اسمز معکوس رابطه نزدیکی با ویژگی های سطح ممبران ها دارد و در میان این ویژگی ها غشا های با سطح صاف و آب دوست رسوب گیری کمتری نسبت به غشا های خشن دارند.

البته در شرایطی خاص، غشا های با سطوح صاف و آب دوست تمایل بیشتری به رسوب گذاری دارند.

جنس و ساختار ممبران های اسمز معکوس

جنس غشا نیمه تراوا اغلب بر پایه غشا های پلی آمید کامپوزیتی فیلم نازک می باشد. ممبران های امروزی با هدف دستیابی به بالاترین واحد سطح غشا اغلب به صورت استوانه ای طراحی می شوند که از لایه های متعددی تشکیل می شود که به دور یک لوله نفوذ پذیر پیچیده شده اند.

لایه اول محافظتی پلی استری که وظیفه نگه داشتن رطوبت را به عهده دارند، لایه دوم داخلی از جنس پلی سولفون بسیار ریز و لایه سوم یک لایه بسیار نازک پلی آمید می باشد که بر روی سطح ممبران کشیده شده اند.

کاربرد و عملکرد غشا نیمه تراوا اسمز معکوس

از کاربرد های غشا نیمه تراوا اسمز معکوس می توان به مواردی مانند نمک زدایی جهت تامین آب آشامیدنی، احیا آب های صنعتی و فاضلاب، تولید آب با خلوص بالا برای مصارف دارویی و صنایع غذایی و نوشیدنی ها اشاره کرد. اما کاربرد مهم و اصلی این نوع ممبران، تصفیه و شیرین کردن آب های دریا و رودخانه و چاه می باشد.

عملکرد غشای نیمه تراوا در فیلتر ممبران به این صورت است که غشا درون محفظه ‌ای قرار می ‌گیرد که به آن استوانه تحت فشار گفته می‌ شود. قرار گرفتن ممبران در استوانه تحت فشار بستگی به نوع آب شیرین کن دارد.

آب ورودی به استوانه تحت فشار وارد می شود و در راستای محور و شعاع غشا نیمه تراوا وارد می شود. در اثر این چرخش و فشار که ایجاد می‌شود، فرایند RO یا اسمز معکوس صورت می گیرد و نا خالصی‌ ها و آلودگی ‌ها بیرون از غشا می ماند و آب بدون ناخالصی از غشا عبور می ‌کند و به ‌عنوان آب شیرین سازی شده و قابل شرب از استوانه تحت فشار خارج می‌ شود.

آلاینده‌ هایی مثل قارچ ‌ها و باکتری ‌ها و بعضی از آلاینده‌ های فیزیکی قابلیت عبور از غشا نیمه تراوا فیلتر ممبران اسمز معکوس را ندارند به همین منظور این مواد به همراه سایر ذرات به ‌عنوان آب فاضلاب و تصفیه نشده از دستگاه خارج می‌ شود.

محدودیت های ممبران اسمز معکوس

ممبران اسمز معکوس به عنوان قلب آب شیرین کن صنعتی شناخته می شود. از اینرو نگهداری مناسب از آن در حین بهره برداری بسیار حایز اهمیت است.

ممبران های اسمز معکوس RO، با توجه به نوع آن ها و شرکت های سازنده دارای محدودیت هایی هستند که در مشخصات فنی آن ها حتما باید عنوان شود. اما اصلی ترین محدودیت های غشا های نیمه تراوا اسمز معکوس که معمولا از جنس پلی آمید می باشند، شامل میزان PH، دما و میزان کلر آب می شوند.

محدودیت PH : PH از جمله پارامتر هایی است که بر فرایند اسمز معکوس تأثیر گذار است. در بعضی موارد فیلتراسیون در جهت تغییر PH انجام می ‌گیرد. پس باید به PH آب خوراکی و آب خروجی دقت کرد.

محدودیت دما : آب ورودی به ممبران می تواند حداکثر دمای 45 درجه سانتی گراد داشته باشد.

کلر : قبل از اسمز معکوس تزریق کلر به آب انجام می شود زیرا کلر باعث خرابی های متعدد در فیلتر ممبران می‌ شود و عمر ممبران را کاهش می ‌دهد. لایه انتخاب‌ گر در ممبران اسمز معکوس که به طور معمول از پلی ‌آمید ساخته می ‌شود، نسبت به کلر به شدت آسیب ‌پذیر و حساس می ‌باشد. بالاترین غلظت کلر که مجاز است به ممبران ورود کند باید کمتر از 0.1 میلی‌ گرم باشد تا به ممبران آسیبی نرسد. این موضوع باعث شده تا استفاده از روش های مناسب برای حذف کلر آب در ساختار سیستم های تصفیه آب اسمز معکوس لازم باشد.

در شرایط ایده آل طول عمر ممبران های اسمز معکوس بیشتر از پنج سال است اما چند فاکتور در افزایش طول عمر این ماژول ها تاثیر گذار است:

طراحی سیستم تصفیه آب : اگر سیستم تصفیه آب صنعتی به صورت اصولی طراحی و ساخته نشود، علاوه بر افزایش هزینه ها، موجب اختلال در عملکرد سیستم و در نهایت افزایش فشار بر ممبران اسمز معکوس می شود که این فشار به مرور زمان باعث کاهش طول عمر مفید آن خواهد شد.

کیفیت آب ورودی : کیفیت آبی که وارد ممبران RO می شود بر عملکرد و طول عمر آن تاثیر مستقیم دارد.

هر چه میزان آلودگی آب بیشتر باشد امکان فولینگ و رسوب گذاری نیز در غشا نیمه تراوا بیشتر می شود و به مرور عملکرد با اختلال مواجه می شود. البته در مراحل پیش تصفیه بخش زیادی از آلودگی های موجود در آب فیلتر می ‌شود اما باز هم ذرات جامد ریزی وجود دارند که باعث گرفتگی و فولینگ غشای نیمه تراوا خواهند شد.

نحوه شستشو و نگهداری ممبران : نگهداری اصولی و شستشو و همچنین استفاده نکردن از ممبران در خارج از محدودیت‌ های دما وPH و... تأثیر زیادی در افزایش طول عمر ممبران دارد.

شرکت مهندسی فران در طراحی و ساخت سیستم اسمز معکوس از شناخته ‌شده‌ ترین برندهای ممبران اسمز معکوس دنیا استفاده می کند تا علاوه بر ارائه بالا ترین عملکرد در حذف آلاینده های آب، طول عمر فیلتر ها را بیشتر کرده و هزینه ‌های جانبی آن نیز کاهش خواهد یافت.

امروزه کیفیت فوق ‌العاده ممبران فیلمتک Filmtec در کنار طول عمر بالا و بالاترین قابلیت ممکن در تصفیه آب، آن‌ها را به محبوب‌ترین غشاهای اسمز معکوس در دنیا تبدیل کرده است.

لازم به ذکر است شرکت مهندسی فران طراح و تولید کننده آب شیرین کن های صنعتی و تأمین کننده انواع غشاء یا ممبران فیلمتک Filmtec برای آب لب شور و دریایی از مبادی اصلی و اوریجینال می باشد که هم اکنون آماده ارائه خدمات طراحی، تأمین تجهیزات و اجرای آب شیرین کن های صنعتی می باشد. از خدمات دیگر این شرکت میتوان به ارائه مشاوره تخصصی در زمینه تصفیه آب و فاضلاب و راهکارهای پایش و کنترل کیفیت آب اشاره کرد.