اسمز معکوس چیست؟

اسمز معکوس چیست؟

شاید در مورد اسمز معکوس خیلی چیزها شنیده باشید. اما خیلی ها نمی دانند، که دقیقا اسمز معکوس چیست؟ فرآیند اسمزمعکوس پدیده ای بسیار جالب است و درطی آن، می توان آب شور را نمک زدایی نموده و به آب شیرین تبدیل کرد. در اسمز معکوس آبی که املاح بالایی دارد و به اصلاح حاوی آلاینده‌ها است، را با فشار زیادی از غشایی مخصوص به نام ممبران عبور می‌دهند.

در نتیجه به آبی رقیق‌تر و پاکیزه به نام آب شیرین تبدیل می‌شود. برای درک پدیده اسمز معکوس نیاز است تا مفهموم پدیده اسمز را یاد بگیرید. اسمز معکوس یا RO فرایندی است، که در طی آن با اعمال فشار بر آب، آن را از یک غشای نیمه تراوا ، عبور داده و در نتیجه آب را عاری از شوری یا به اصطلاح شیرین می‌کنیم.

اسمز چیست؟

روش اسمز فرآیندی بسیار مهم است، که در طبیعت، کاملا طبیعی اتفاق می‌افتد. به عنوان مثل تصفیه شدن آب در ریشه گیاهان و اندام کلیه در انسان و حیوانات و …

در این فرآیند مولکول‌های آب از محلولی با غلظت کم به محلولی با غلظت بالاتر از یک غشای نیمه تراوا عبور می‌کنند. اسمز فرایندی است که نیازی به مصرف انرژی ندارد. به این معنی که مولکول‌ها از محلول غلیظ‌تر به محلول با غلظت کمتر حرکت می‌کنند و این تا زمانی است که دو محلول به لحاظ غلظت در دو طرف غشاء یکسان می‌شوند.

تعریف اسمز معکوس

پدیده اسمز Reverse Osmosis به این معنا است که مولکول‌ها از محلولی که غلظت بیشتری دارند به سمت قسمتی منتقل می‌شوند که غلظت کمتری دارند. فشاری که در این فرآیند جریان دارد فشار اسمزی نام دارد. حال اگر فشار بیشتری از فشار اسمزی به محلول در جهت عکس بیاوریم، اسمز معکوس اتفاق می‌افتد. در روش اسمز معکوس حتما باید از غشای نیمه تراوا استفاده شود در غیر اینصورت هرگز اتفاق نمی‌افتد.

غشای نیمه تراوا مانند فیلتر عمل می‌کند به این معنی که به بعضی اتم ها ومولکولها اجازه عبور از خود را می‌دهد و به برخی دیگر اجازه عبور نمی‌دهد. با درک چنین پدیده‌ای ایده شیرین کردن آب‌های شور به آب‌های قابل شرب مطرح گردید.

تفاوت اسمز و اسمز معکوس

یکی از تفاوت‌های اصلی بین پدیده اسمز و فرایند اسمزمعکوس این است که پدیده اسمز نیازی به مصرف انرژی ندارد و کاملا طبیعی اتفاق می‌افتد. در حالیکه در فرآیند اسمز معکوس با وارد کردن فشار از طریق مصرف انرژی مانند پمپ آب فشار قوی انجام می‌شود.

از موارد دیگر تفاوت بین دو فرآیند، جهت حرکت سیال در پدیده اسمز، حلال از محلولی که غلظت بیشتری دارد طبیعتا به سمت محلولی که غلظت کمتری دارد انتقال می‌یابد. اما در فرآیند اسمز معکوس، جهت حرکت محلول با وارد کردن فشار بالاتر، حلال به سمت محلول با غلظ پایین‌تر به صورت برعکس یا معکوس منتقل می‌شود.

Ro مخفف چیست؟

Ro مخفف Reverse Osmosisمی‌باشد. و در واقع همان فرآیند اسمز معکوس می‌باشد و استفاده Ro بسیار معمول است. کلمه Reverse به معنی معکوس و وارونه است و کلمه Osmosis همان کلمه اسمز در زبان انگلیسی می‌باشد.

اسمز معکوس چند مرحله است؟

معمولا روش اسمز دو مرحله اصلی دارد

• پیش تصفیه

پیش تصفیه آب خوراکی وارد سیستم می‌شود و تا جایی که امکان دارد رسوبات، گل‌ولای، لجن، املاح و سایر مواد درشت ته‌نشین می‌شود و آب زلالی به دست می‌آید. در این مرحله کلر و مواد ضد عفونی کننده به آب اضافه شده و میزان PH آب را تنظیم می‌کنند.

• فیلتر کردن آب

در این مرحله آب با فشار بالایی از ممبران عبور می‌کند و املاح و ناخالصی‌هایی مانند نمک که کمتر از یک دهم میکرون می‌باشند از آب حذف شده و آب شیرین به دست می‌آید.

فرآیند اسمز معکوس چگونه انجام می‌شود؟

با کمک فرآیند اسمز معکوس می‌توان آب‌های شور مانند آب دریا را شیرین نمود یعنی آبی که املاح زیادی دارد به آبی خالص برای آشامیدن تبدیل می‌شود. در فرآیند Ro آبی که املاح زیادی دارد فشاربالا از فیلترها عبور می‌کند که در نهایت به آبی با املاح کمتر تبدیل می‌شود و اینجاست که به آب شیرین دسترسی خواهیم داشت.

در اسمز معکوس از اختلاف فشار برای وارونه نمودن جریان اسمزی آب از داخل یک غشای نیمه‌تراوا استفاده می‌شود. اگر یک غشای نیمه‌تراوا را بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص مثل آب نمک درون یک ظرف قرار دهید طبیعتا آب تحت خاصیت اسمزی ازمحلول با  غلظت کمتر به سمت محلول با غلظت بالاتر حرکت می‌کند.

این پدیده تا زمانی ادامه خواهد داشت که پتانسیل‌های شیمیایی دو سمت ظرف با هم برابرشوند یعنی به تعادل می‌رسند. در این حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزی است. حالا اگرفشاربالاتری را اعمال کنید که  بیشتر از فشار اسمزی باشد، جهت جریان طبیعی آب، معکوس می‌شود. در این روش آب تحت فشاربالا از میان غشا می‌گذرد این غشاء املاح، ذرات معلق و سایر مواد آلی را جدا یا به اصطلاح فیلتر می‌ کند.

کدام آلاینده‌ها با عمل اسمز معکوس از آب حذف می شوند؟

• آلاینده‌های فیزیکی مانند رسوبات و مواد آلی
• آلاینده‌های شیمیایی یا املاح که به صورت مواد شیمیایی در آب وجود دارند مانند نمک‌های محلول،نیترات، فلزات، سموم و …
• آلاینده‌های طبیعی مانند باکتری‌ها، میکروب‌ها، ویروس‌ها و انگل‌ها

عملکرد اسمز معکوس عملکرد و طراحی محاسبات

سیستم اسمز معکوس به گونه‌ای طراحی و مهندسی شده است که می‌تواند با کمک ابزارهای دقیق کیفیت آب ورودی و آب تصفیه شده، جریان، فشار سایر داده ها را اندازه‌گیری نمود.

شاخص‌های کلیدی سنجش عملکرد اسمز معکوس

• فشار جریان آب ورودی یا آب خوراکی
• فشار جریان خروجی
• دبی جریان آب ورودی
• دبی آب خروجی
• فشار جریان پساب
• هدایت الکتریکی (EC) آب ورودی
• هدایت الکتریکی یا TDSآب خروجی
• میزان درجه حرارت

محاسبه درصد نمک برگشتی

با استفاده از فرمول محاسبه درصد حذف نمک%Salt Rejection می‌توانید دقیقا میزان حذف آلاینده‌های موجود در آب را تنظیم و اندازه‌گیری نمایید.

فرآیند اسمز معکوس در یک سیستم دستگاه تصفیه باید به گونه‌ای محاسبه و طراحی شود که بتواند حداقل بین 95 تا 99 درصد آلاینده های موجود در آب را حذف کند. هر چه قابلیت حذف نمک دستگاه بیشتر باشد، آب تصفیه شده کیفیت بهتری خواهد داشت. علاوه بر نمک گرفتن نیترات آب با دستگاه تصفیه نیز انجام می شود.

اگر دستگاه مقدار کمی از این پارامتر را نشان دهد به این معنی است که فیلتر ها باید تعویض شوند.

فرمول محاسبه حذف ناخالصی های آب

محاسبه درصد نمک عبوری

 محاسبه میزان درصد عبور نمک (%Salt Passage)در اسمز معکوس بسیار ساده است و نشان‌دهنده میزان ناخالصی‌هایی است که توانسته اند از ممبران عبور کنند.

درصد حذف نمک – 100 = درصد عبور نمک

در اینجا نیز اگر عدد بدست آمده بالا باشد نیاز به تعویض یا شستشوی ممبران دارد.

محاسبه درصد بازیابی

 فرمول محاسبه درصد راندمان(%Recovery)  نشان می‌دهد که چند درصد از آب ورودی توسط دستگاه تصفیه اسمز معکوس به عنوان آب تصفیه شده خروجی است. هرچه میزان درصد بازیابی بیشتر باشد بیانگر این مساله است که مقدار آب کمتری به شکل پساب از دستگاه تصفیه آب خارج شده است.

نرم افزاری طراحی که در اسمز معکوس به کار رفته است بر اساس پارامترهایی مانند شیمی آب فید و تصفیه RO تعریف شده است که می‌تواند درصد ریکاوری مناسبی را برای یک سیستم RO محاسبه و ایجاد کند. با محاسبه درصد بازیابی مشخص می‌شود که سیستم عملکرد بهینه خواهد داشت یا خیر؟

فرمول محاسبه درصد بازیابی

درصد بازیابی  =  (دبی آب تصفیه شده  ÷ دبی آب ورودی  ) × 100

فاکتور غلظت

محاسبه فاکتور تغلیظ (Concentration Factor) وابسته به درصد بازیابی اسمز معکوس است که مهمترین معادله برای طراحی RO می‌باشد.

افزایش میزان درصد آب تصفیه شده باعث می‌شود که نمک‌ها و آلاینده‌های غلیظ‌تر در جریان آب کنسانتره یا پساب جمع شوند.

افزایش فاکتور غلظت در طراحی یک سیستم ترکیب با خوراکی باعث پوسته پوسته شدن بیشترسطح ممبران خواهد شد.

(درصد بازیابی- 1 ÷ 1)=فاکتور غلظت

برای درک بهتر فرمول به مثال زیر توجه کنید

اگر دبی آب خوراک 100 گرم در دقیقه باشد و دبی آب تولید شده  75 گرم در دقیقه باشد، بنابراین درصد بازیابی برابر است با 75% = 100 × (100/75)

حالا برای بدست آوردن عدد فاکتور غلظت فرمول بالا را محاسبه نمایید

فاکتور غلظت= 1 ÷ (1/75 %) = 4

عدد فاکتور غلظت 4 به این معنی می باشد که پساب 4 برابر بیشتر از آب خوراک ورودی است.

اگر آب خوراک ورودی برابر با  500 ppm باشد، جریان پساب خروجی برابراست ppm  2000= 4 × 500

شار

فرمول محاسبه شار(FLUX)

لطفا به مثال دقت کنید.

دستگاه اسمز معکوس  ۷۵ متر مکعب در روز آب تصفیه را تولید می‌کند در حالی که سیستم دارای ۳ عدد فیلتر ممبران است یعنی 3 عدد محفظه فیلتر به اضافه 3 عدد ممبران، بنابراین شما مجموعا ۱ × ۳ = ۳ ممبران دارید.

فیلتر ممبران از نوع Dow Filmtec BW30-400 است. مساحت فیلتر برابر است با 16/37 متر مربع یا 400 فوت مربع.

حالا اگر این اعداد را داخل فرمول شار قرار دهید مقدار فلاکس سیستم برابر است با ۲۸ لیتر بر متر مربع بر ساعت (lmh)

یعنی  ۲۸ لیتر آب از هر یک متر مربع در ساعت از هر فیلتر ممبران عبور می کند.

کاربرد اسمز معکوس چیست؟

با توجه به ویژگی‌های اسمز معکوس، فن‌آوری سیستم Ro در طیف بسیار گسترده‌ای در صنایع مختلف و همچنین برای تصفیه آب آشامیدنی به کار می‌رود. در حال حاضر نمک‌زدایی اصلی‌ترین کاربرد اسمز معکوس می باشد. فرآیند نمک‌زدایی در صنایع مختلف به چند دسته تقسیم می شود.

1. تولید آب شیرین از آب لب شور
2. تولید آب شیرین از آب دریا
3. تولید آب با خلوص بالا در صنایع
4. تصفیه اب و فاضلاب شهری و صنعتی
5. تغلیظ نوشیدنی ها و آب میوه
6. حذف الکل از نوشیدنی ها

کاربرد اسمز معکوس در تصفیه آب آشامیدنی

• حذف گل و لای ، شن و ماسه و زنگ لوله ها و سایر آلودگی‌های معلق در آب
• حذف کلر و گازهای شیمیایی، مواد آلی محلول در آب، بو و رنگ نامطبوع و بهبود طعم آب
• کم شدن جامدات محلول موجود در آب (TDS)
• جلوگیری از ایجاد رسوب در کتری، قوری، چای ساز و اتوی بخار.
• اسمزمعکوس توسط غشاها آب شور را به آب شیرین تبدیل می کند.

مزایای سیستم اسمزمعکوس چیست؟

• دفع بسیاری از آلاینده‌های موجود در آب، مواد شیمیایی مضر، سدیم و سرب و سایر.
• بهبودی طعم و بوی آب
• به تعمیرات و نگهداری زیاد نیازی ندارید
• یک جایگزین کاملا سازگار برای محیط زیست
• مقرون به صرفه و اقتصادی بخصوص در صنایع

کاربرد اسمز معکوس در مقیاس صنعتی

• تولید خوراک بویلر
• تصفیه آب شور مثل آب دریا
• ساخت و تولید قطعات الکترونیکی
• صنایع دارویی، پتروشمی و شیمیایی
• صنایع فلزی
• تصفیه آب استخر
• صنایع نساجی و رنگ رزی و گلخانه
• دام و طیور و کشتارگاه
• سیستم های بازیافت فاضلاب های صنعتی و شهری

سیستم تک گذر و دو گذر اسمز معکوس چیست؟

در روش RO آب خوراکی تحت فشار پمپ دستگاه تصفیه به غشای نیمه تراوا وارد شده ومولکول‌های آب از ممبران عبور می‌کند اما به ناخالصی‌ها ونمک‌ها اجازه عبور داده نمی‌شود. در همین حال ناخالصی‌ها به جریان غلیظ نمک تخلیه می‌شوند.

اسمز تک گذر یا تک مرحله‌ای آب خوراک فقط از یک مسیر وارد دستگاه تصفیه اسمز معکوس می‌شود و پس از انجام فیلتراسون آب تولیدی خارج می‌گردد. در سیستم اسمز دوبل یا دوگذر برای اینکه آب خالص و پاکیزه‌تری داشته باشیم آب تصفیه شده را دوباره به سیستم جداگانه دیگری وارد نموده و فرایند اسمز مجددا تکرار می‌شود.

جریان آبهای تصفیه شده خروجی از یک یا دو سیستم به صورت جداگانه که در فرآیند اسمز قبلی ، پاکسازی شده اند، به یکدیگر پیوسته و در طرف دیگر، نمک و آب غلیظی که در انتهای فرآیند بصورت جریان ریجکت  با هم یکی شده و وارد سیستم سومی می‌شوند تا دوباره تصفیه شود. در نتیجه راندامان کار بالامی‌رود و آب کمتری مصرف می‌شود.

آیا در روش اسمز معکوس املاح مفید آب از بین می‌روند؟

فرایند اسمز معکوس روشی بسیار موثر و قدرتمند برای حذف آلاینده‌های موجود در آب می‌باشد و ممکن است املاح مفید را در ب به همراه آلاینده‌ها حذف کند اما برای تامین املاح مواد معدنی مفید از فیلترهای مخصوصی به نام فیلتر ممبران استفاده می‌شود که مواد معدنی مفید را در خود دارد و پس از تصفیه کامل آب به آن اضافه می‌گردد.

تصفیه با اسمز معکوس

از اسمز معکوس به عنوان فرایند تصفیه آب نیز نام می برند یعنی آلاینده‌هایی مثل رسوبات، کلر، سدیم و غیره توسط غشایی نیمه نفوذ جذب شده و آب را از هرگونه ناخالصی پاک می‌کند. و همچنین می‌تواند میکرو ارگانیسم‌ها را نیز نابود کند.

تولید دستگاه تصفیه آب با روش اسمز معکوس

در حال حاضر اسمز معکوس، پیشرفته‌ترین روش تصفیه آب می‌باشد. در بازار ایران کمپانی‌های مختلف با برندهای گوناگون در طیف گسترده ای از تنوع مبادرت به طراحی و ساخت و تامین دستگاه تصفیه اب اسمز معکوس می نمایند.

فروشگاه رخ شیر تامین کننده دستگاه تصفیه آب خانگی اسمز معکوس با سابقه‌ای درخشان برای ارائه مشاوره به شما دوست عزیز آماده پاسخگویی است.

آیا آب حاصل از اسمز معکوس با آب بطری تفاوت دارد؟

آب معدنی باید حاوی مواد معدنی مفید برای سلامتی انسان باشد. اما در بسیاری از موارد تولید آب معدنی استاندارد با حجم زیاد معمولا دشوار است که در بسیاری از موارد به خوبی تصفیه و پاکیزه نمی‌شود. به این معنی که میزان سختی آب از حد نرمال و استاندارد بالاتر است.

همچنین با توجه به نوع بسته‌بندی آب معدنی در بطری های پلاستیکی که در زمان جابجایی در فروشگاه‌ها تحت تاثیر گرما و عوامل دیگری قرار می‌گیرد برای انسان مضر است.

اما آب تصفیه شده با روش اسمز معکوس می‌تواند چنین کاستی‌هایی را جبران نماید. و در فرایندی کاملا بهداشتی آبی تصفیه شده و عاری از هرگونه آلاینده ها در دسترس شما خواهد بود.

آیا اسمز معکوس می تواند برای محیط زیست مفید باشد؟

بی شک در پاسخ می توانید به مفید بودن آن اطمینان داشته باشید زیرا در مصرف آب تصفیه شده نیازی به استفاده از بطری‌های پلاستیکی بسیار مضر برای محیط زیست ندارید.

معایب استفاده از دستگاه اسمز معکوس خانگی

• فیلتر شدن مواد معدنی مفید همراه با مواد معدنی مضر
• به دلیل اسیدی بودن پساب خروجی سیستم لوله کشی آسب می‌بیند
• میزان هدررفت آب بالاست
• فرآیند تصفیه آب به کندی انجام می‌شود
• تعویض مکرر فیلترها

عملکرد اسمز معکوس در دستگاه تصفیه آب

در دستگاه تصفیه آب RO، در اولین مرحله آب از فیلترهای پیش تصفیه عبور می‌کند و رسوبات، گل و لای از آب زدوده شده در نتیجه آب زلال می‌شود. در مراحل بعدی آب با فشار بالا وارد فیلترهای اسمز معکوس می‌شود.

فیلتر ممبران از چندین لایه نیمه تراوا ساخته شده است که براساس استاندارد دارای منافذ بسیار ریزی می‌باشند و ذراتی را که از 1/0 میکرون بزرگتر است را جدا می‌نماید. در مرحله نهایی ناخالصی‌های فیلتر شده در جریان پساب از دستگاه خارج شده و به فاضلاب می‌ریزد.

دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس خانگی

 تصفیه آب اسمز معکوس خانگی بهترین سرمایه گذاری برای داشتن آب بهداشتی برای خانواده ها است. آب بسیاری از مناطق کشور حاوی آلودگی‌ها و املاح مضر می‌باشد و عوامل بسیاری از جمله آلاینده‌های صنعتی و شیمیایی دست انسان باعث این امر شده است. در سیستم فاضلاب شهری آب‌های آلوده از مراحل تولید تا انتقال آب شرب شهری، وارد شبکه انتقال شده و به خانه ها راه پیدا می‌کنند.

توجه داشته باشید شبکه انتقال آب فرسوده است و رسوبات و زنگ زدگی ‌های موجود در لوله‌ها، حتی با وجود تصفیه آب شهری باز هم آلوده است بنابراین بهتر است آب ورودی به ساختمان را با دستگاه تصفیه آب اسمز خانگی، پاکسازی کنید و آبی عاری از آلودگی جهت آشامیدن یا پخت و پز داشته باشید. با انتخاب بهترین دستگاه تصفیه آب RO از فروشگاه آنلاین رخ شیر سلامتی و کیفیت زندگی خود را ارتقا دهید.

جمع بندی

اصلی‌ترین کاربرد فرآیند اسمز معکوس چیست؟ تصفیه آب شور به آب شیرین است، که از طریق اعمال فشار بر روی یکسری فیلتر یا ممبران در دستگاه تصفیه آب خانگی امکان‌پذیر است.

در پایان فرآیند فیلتراسیون شما آبی پاکیزه و بهداشتی برای مصرف خود در دسترس خواهید داشت.