نحوه عملکرد فیلتر ممبران UF یا اولترافیلتراسیون

دستگاه های تصفیه آب موثر و با کیفیت در بازار اشباع شده است. با وجود این تعدد اجناس، تشخیص دستگاه مناسب برای شما ممکن است دشوار باشد. پیش از اقدام به خرید باید از انتخاب های خود آگاه شده و مطمئن باشید که انتخاب درستی با توجه به بودجه و نیازهای خود گرفته اید. در این مقاله بر اولترافیلتراسیون و نحوه عملکرد ممبران UF که مزایای بسیاری دارد را بررسی می کنیم.

اولترافیلتراسیون (UF) چگونه کار می کند؟

اولترافیلتراسیون چیست؟ اولترافیلتراسیون یک فرآیند فیلتراسیون غشایی است که آب را از میان ممبران فیبر توخالی با فشار بالا عبور می دهد.

تنها ذرات آب و چند ناخالصی دیگر به قدری کوچک هستند تا از ممبرانی که از هزاران منافذ ریز تشکیل شده است عبور کنند. در نتیجه آلاینده هایی که بزرگتر از ذرات آب هستند (املاح با وزن مولکولی بالا) در یک طرف ممبران باقی می مانند و ذرات کوچکتر (املاح با وزن مولکولی کم) از آن عبور می کنند.

سیستم های آب آشامیدنی اولترافیلتراسیون به خط آب سرد زیر سینک آشپزخانه متصل می شوند. فشار آب جریان مطلوبی را برای عبور از ممبران اولترافیلتراسیون (UF) فراهم می کند و آلاینده ها را کاملا حذف می کند. این نوع سیستم میکروفیلتراسیون دارای مخزن ذخیره آب نیست و پساب تولید نمی کند.

UF به راحتی با اسمز معکوس اشتباه گرفته می شود؛ زیرا هر دو روش تصفیه آب بسیار مشابه هستند. با این حال اسمز معکوس فرآیند فیلتراسیون کامل تری نسبت به اولترافیلتراسیون ارائه می دهد. در کنار غشای فیبر توخالی، سیستم اسمز معکوس نیز آب را از میان تعدادی کارتریج فیلتر، از جمله یک کارتریج رسوب گیر و یک کارتریج فیلتر کربن فعال عبور می دهد.

مراحل فیلتراسیون در ممبران اولترافیلتراسیون (UF)

فرآیند اولترافیلتراسیون (UF) یکی از پیشرفته‌ ترین روش ‌های تصفیه آب است که از ممبران‌ های خاص با منافذ بسیار ریز (قطر حفره 0.01 میکرون) برای حذف آلودگی‌ها، میکروب‌ ها، ویروس‌ ها و ذرات معلق استفاده می‌ کند. این روش نه‌ تنها کیفیت بالایی در تصفیه آب ارائه می‌ دهد، بلکه مصرف انرژی پایینی داشته و نیازی به استفاده گسترده از مواد شیمیایی ندارد. به همین دلیل، UF یکی از بهترین گزینه‌ ها برای کاربردهای خانگی، صنعتی و کشاورزی است. مراحل فیلتراسیون در ممبران اولترافیلتراسیون با ترکیبی از فرآیندهای مکانیکی و شیمیایی به‌ گونه ‌ای طراحی شده است که ضمن حذف آلودگی ‌ها، طول عمر ممبران و کارایی سیستم حفظ شود. این مراحل در ممبران اولترافیلتراسیون  شامل موارد زیر می شوند:

فرایند جریان (Processing)

در این مرحله، آب خام با استفاده از پمپ خوراک (Feed Pump) وارد سیستم می ‌شود. در ابتدا، ذرات درشت و معلق توسط فیلترهای میکرونی حذف می ‌شوند. سپس آب از غشاهایی با قطر حفره 0.01 میکرون عبور می‌ کند. این غشاها به ‌صورت مکانیکی مانع عبور آلودگی‌ های میکروسکوپی مانند میکروب‌ ها، ویروس‌ ها و ذرات معلق می ‌شوند. نتیجه این فرآیند، آبی است که 99.99 درصد خالص و عاری از آلودگی ‌های مضر است.

جمع‌ آوری آب تصفیه‌ شده (Permeate Collection)

آب تصفیه‌شده، که در فرآیند اولترافیلتراسیون به عنوان "Permeate" شناخته می‌ شود، به بخشی از آب اشاره دارد که موفق به عبور از حفره‌ های بسیار ریز ممبران شده و از تمام آلاینده‌ ها و ذرات معلق پاک‌ سازی شده است. این آب در سمت دیگر ممبران جمع‌ آوری می‌ شود و به دلیل کیفیت بسیار بالای خود، برای مصارف مختلف قابل استفاده است.

دفع مواد زائد (Concentrate Disposal)

آلودگی‌ ها و ذرات باقی‌ مانده که از ممبران عبور نکرده‌ اند، به عنوان "Concentrate" یا "Reject" از سیستم خارج می‌ شوند. این مرحله به جلوگیری از انسداد ممبران و بهبود کارایی سیستم کمک می‌ کند.

بکواش   (Backwash)

پس از مدتی از انجام عملیات تصفیه، روی سطح ممبران ‌ها ذرات و رسوبات باقی می ‌مانند که ممکن است عملکرد سیستم را کاهش دهند. در فرآیند شستشوی معکوس (Backwash)، جریان آب در جهت معکوس از ممبران عبور داده می‌ شود تا این ذرات از روی سطح ممبران جدا شوند. این کار باعث بازیابی عملکرد ممبران می ‌شود.

تمیز کردن ممبران اولترافیلتراسیون (Cleaning)

اگر رسوبات و آلودگی ‌ها با شستشوی معکوس به ‌طور کامل حذف نشوند، از مواد شیمیایی خاص برای تمیز کردن غشاها استفاده می ‌شود. این مواد، رسوبات معدنی، بیولوژیکی و روغنی را از سطح غشا پاک می ‌کنند و عمر مفید آن را افزایش می ‌دهند.

آزمایش یکپارچگی ممبران های اولترافیلتراسیون (Integrity Testing)

برای اطمینان از عملکرد بهینه سیستم، ممبران ‌ها به‌ صورت دوره ‌ای از نظر یکپارچگی ساختاری بررسی می‌ شوند. این آزمایش‌ ها تضمین می ‌کنند که هیچ ‌گونه شکستگی یا آسیب در منافذ غشا وجود ندارد و عملکرد سیستم در حذف آلودگی‌ ها کامل است.
 

مزایای ممبران UF

از جمله مزایای ممبران UF باید به موارد زیر اشاره کرد:

1.    بدون نیاز به مواد شیمیایی

برای از بین بردن میکروارگانیسم ها از آب معمولا به یک ضد عفونی کننده شیمیایی نیاز دارید. با این حال از آن جایی که اندازه منافذ ممبران اولترافیلتراسیون به اندازه کافی کوچک است تا از دست عوامل بیماری زا خلاص شوید، جایگزینی موثر بدون نیاز به مواد شیمیایی است.

2.    کاهش هزینه های عملیاتی

ممبران اولترافیلتراسیون هزینه اولیه و نگهداری مقرون به صرفه ای دارند. این سیستم فیلتراسیون معمولا حدود 5-7 سال عمر می کند اما باید به طور دوره ای ممبران را تعویض کنید.

3.    از بین بردن میکروارگانیسم ها

یافتن سیستمی که قادر به حذف پاتوژن ‌هایی مانند باکتری ‌ها باشند، دشوار است. با این حال ممبران UF می تواند این آلاینده ها را به طور موثر حذف کند؛ هر چند برخی از ویروس ها ممکن است به همان شکل در آب باقی بمانند.

4.    عدم هدر رفت آب

حدود 95 درصد از آب در هنگام اولترافیلتراسیون استفاده می شود؛ زیرا مقداری از آب جهت شستشوی معکوس سیستم استفاده می شود. این سیستم تصفیه به خاطر بازیافت پساب خود یکی از گزینه های سازگار با محیط زیست محسوب می شود.

5.    اندازه فشرده

ممبران اولترافیلتراسیون نسبتا فشرده است و این ویژگی سبب می شود که نصب تهاجمی کمتری در خانه یا برای استفاده تجاری داشته باشند. این سیستم ها معمولا فضای زیادی را در زیر سینک اشغال نمی کنند؛ با این که این مورد بستگی به این دارد که آیا با محلول های فیلتراسیون اضافی مانند کارتریج های پیش تصفیه یا واحدهای RO ترکیب شوند یا خیر.

مقایسه فیلتر ممبران UF با سایر فیلتر ممبران ها

فناوری‌ های تصفیه آب با استفاده از فیلترهای ممبران، نقش مهمی در بهبود کیفیت آب دارند. از میان این فناوری‌ ها، ممبران UF (اولترافیلتراسیون) و سایر فیلترهای ممبران مانند اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)، هر یک ویژگی‌ ها و عملکرد خاص خود را ارائه می‌ دهند. از جمله عوامل کلیدی در انتخاب مناسب‌ ترین گزینه برای نیازهای مختلف تصفیه آب، می توان به تفاوت در اندازه منافذ غشا و توانایی حذف آلاینده‌ ها اشاره کرد. در ادامه، به بررسی دقیق ممبران UF و تمایز آن با سایر فیلترها پرداخته می‌ شود تا کاربردها و مزایای هر یک به وضوح مشخص شود.

مقایسه فیلتر ممبران (UF) با فیلتر ممبران اسمز معکوس (RO)

تصفیه آب صنعتی RO و اولترافیلتراسیون هر دو فرآیندی هستند که از فناوری فیلتراسیون غشایی با فشار بالا استفاده می کنند. به همین دلیل است که اغلب با یکدیگر اشتباه گرفته می شوند.

با این حال هر دو فرآیند میکروفیلتراسیون ویژگی ‌های برجسته خود را دارند که آن ها را قادر می‌ سازد تا نتایج متفاوتی داشته باشند.

•    سیستم اسمز معکوس از یک غشای نیمه تراوا استفاده می کند که اندازه منافذ کوچکتری در حدود 0.0001 میکرون دارد و مقدار بسیار زیادی از آلاینده های موجود در آب آشامیدنی را حذف می کند.
•    فیلتراسیون ممبران اولترافیلتراسیون (UF) از طراحی غشای فیبر توخالی استفاده می کند که از مواد جامد معلق آلی و مواد میکروسکوپی که قادر به تغذیه یا عبور از ممبران نیستند جلوگیری می کند. اسمز معکوس فرآیند کامل تری جهت حذف طیف وسیعی از آلاینده ها ارائه می کند و بیش از 99.9٪ از ناخالصی ها از جمله سرب و VOCs (ترکیبات آلی فرار) را حذف می کند.

از سوی دیگر سیستم اولترافیلتراسیون توانایی حذف مواد جامد و نمک های محلول را از آب ندارد و فقط موادی که در آب معلق بوده یا روی سطح شناور هستند را حذف می کند. با این حال وجه تمایز این سیستم توانایی آن در فیلتراسیون در حد میکروسکوپی است.

غشای UF در مقابل نانوفیلتراسیون

نوع دیگری از سیستم های تصفیه آب که می تواند مواد کوچکتر را از آب حذف کند "نانو فیلتراسیون" است. این دستگاه مثل اولترافیلتراسیون می تواند تک یاخته ها، باکتری ها و ویروس های موجود در آب را فیلتر کند. همچنین می تواند مواد آلی، نمک و مواد معدنی طبیعی را فیلتر کند.

با این حال نانوفیلتراسیون قادر به حذف انواع ذرات قابل حل در آب نیست. در نانوفیلتراسیون معمولا از غشایی با اندازه منافذ 0.001 میکرون استفاده می شود. هر واحد نانوفیلتراسیون کمی بیشتر از یک غشای UF یون‌های ذرات را حذف می‌کند، اما این فناوری از نظر حذف آلاینده‌ ها به اندازه اسمز معکوس توانایی ندارد.

خرید ممبران اولترافیلتراسیون (UF)

اولترافیلتراسیون یکی از پرکاربردترین سیستم های تصفیه آب در صنایع است که آلاینده های زیادی را از آب حذف می کند. در صورتی که شما هم قصد استفاده و خرید ممبران اولترافیلتراسیون UF را دارید به وب سایت آبین مراجعه کنید. اگر به مشاوره در آن رابطه نیاز داشته باشید کارشناسان ما از طریق شماره 02122228116 شما را راهنمایی خواهند کرد.