تاثیر تراکم غشای فیلتر ممبران در کیفیت آب تصفیه شده 

تحقیقات انجام شده توسط DuPont کلید اصلی حداکثر تولید آب تصفیه شده با غشاهای اسمز معکوس را نشان می دهد. در این طرح یک مدل سه بعدی از غشای پلیمری نشان می دهد، که کانال های نقره ای آب از بالا به پائین حرکت می کند، این مدل از ایجاد نقاط رسوب گذاری و کند شدن جریان جلوگیری می کند. این تحقیق که با کمک مالی DuPont Water Solutions انجام شده است، نشان می دهد چگالی غشاهای فیلتراسیون اسمز معکوس حتی در مقیاس اتمی، می تواند بر میزان تولید آب تصفیه شده از غشاهای اسمز معکوس تا حد زیادی تاثیر گذار باشد. این مطالعه نشان می دهد، که کنترل دقیق چگالی می تواند بازده غشا را تا 30 تا 40% افزایش داده و در نتیجه آب بیش تری با انرژی کمتر تصفیه می شود.

این روش تولید غشا به طور بالقوه فزایندهای تصفیه و نمک زدایی آب را پایدارتر و مقرون به صرفه تر می کند. در حالی که دانش متداول نشان می دهد، ضخامت بیش تر غشا میزان آب عبوری از غشا را کاهش می دهد، محققان Dupont دریافتند که غشاهای ضخیم تر می توانند نفوذ پذیری بالاتری داشته باشند. 

محققان این تحقیق را برای درک بهتر اهرم هایی که می توانند توانایی غشای آنها را در افزایش تولید آب تصفیه شده تضمین کنند، در حالی که انرژی کمتری مصرف می کند، انجام داده اند. 

تحقیقات انجام شده در پروژه غشای ضخیم تر ممبران

علاوه بر شرکت DuPont، محققان دانشگاه تگزاس نیز اخیرا یافته هایی را در مورد تاثیر چگالی غشاهای فیلتراسیون در ژانویه 2021 انجام داده اند. محققان دریافته اند، که ضخامت فیلتر ممبران به اندازه اجتناب از مناطق نانو مقیاس با تراکم بالا یا مناطق مرده اهمیت ندارد. طبق این تحقیق غشاهای نمک زدایی از نظر چگالی و توزیع جرم ناسازگار هستند، که این موضوع می تواند باعث توقف عملکرد آنها شود. 

چگالی همگن سازی در مقیاس نانو یک کلید ناشناخته قبلی برای افزایش میزان آب تولید فیلتر ممبران می باشد، در حالی که انرژی بسیار کمتری مصرف می کنند. همان طور که به دنبال افزایش دسترسی به آب شیرین و ایجاد دنیای بهینه برای آب هستیم، با این تحقیق که راه های پایدارتری را برای تصفیه، صرفه جویی و استفاده مجدد از آب را نشان می دهد، انرژی می گیریم. 

با آگاهی از تاثیر تراکم غشای یکنواخت در مقیاس نانو می توان نسل بعدی غشاها را تولید کرد، که نه تنها به کاهش کمبود آب در جهان کمک می کند، مصرف انرژی و تاثیرات زیست محیطی را نیز به حداقل می رساند. 

نظرات دانشمندان ساخت غشای ضخیم تر ممبران

جفری دی ویلبر با تخصص در شیمی غشایی که به رهبری تیم این تحقیق کمک کرده است، می گوید: از طریق مشارکت تحقیقاتی با دانشگاه های پیشرو می توانیم خواص غیر قابل اندازه گیری قبلی فناوری غشایی را بهتر درک کنیم. این دانش کنترل پیشرفته تری در طراحی و ساخت غشا به ما می دهد و عملکرد غشاهای ما را برای مشتریان خود ارتقا می دهد. غشاهای نمک زدایی، نمک و سایر مواد شیمیایی را از آب خارج می کند، فرایندی که برای سلامت جامعه بسیار مهم است و میلیاردها گالن آب را برای کشاورزی، تولید انرژی و آشامیدنی را تصفیه می کند. 

غشاهای اسمز معکوس با اعمال فشار بر محلول تغذیه شور از یک طرف عمل می کنند. مواد معدنی در حین عبور آب باقی می مانند. اگر چه کارآمدتر از فرایند نمک زدایی غیر غشایی است، اما این فرایند هنوز هم مقدار زیادی انرژی را در تصفیه خانه های آب می گیرد و بهبود کارایی غشاها می تواند این بار را کاهش دهد. 

محققان این پروژه دریافته اند، که نحوه کنترل توزیع چگالی غشا در مقیاس نانو برای عملکرد فرایند تصفیه و تولید آب اهمیت زیادی دارد. تیم تحقیقاتی تولید غشاهای با تراکم بالا، از میکروسکوپ الکترونی چند حالته که تصویر برداری دقیق در مقیاس اتمی را با تکنیک هایی که ترکیب شیمیایی را آشکار می کند ترکیب کرده است، تا مشخص شود که غشاهای نمک زدای از نظر چگالی و جرم ناسازگار می باشند. 

محققان تاثیر تغییرات چگالی در غشای پلیمری را در سه بعد با وضوح فضایی تقریبا یک نانومتر که کمتر از نیمی از قطر یک رشته DNA است، ترسیم کرده اند. این تیم بازسازی سه بعدی ساختار غشای مقیاس نانو را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پیشرفته در آزمایشگاه ایالت پن توسع داده اند. 

در این روش مسیری که آب از طریق غشا طی می کند، برای پیش بینی نحوه تصفیه آب در ساختار پلیمری فیلتر ممبران مدل سازی شده است. مرکز محاسبات پیشرفته تگزاس به تجسم این شبیه سازی ها کمک کرد و اکثر محاسبات بر روی ابر رایانه انجام شد. این تیم به مطالعه ساختار غشا و هم چنین فعل و انفعالات شیمیایی دخیل در فزایند نمک زدایی و تولید غشاهای با کارایی بالاتر ادامه می دهد. آنها هم چنین در حال بررسی نحوه ایجاد بهترین غشا برای مواد خاص هستند، مانند غشاهای پایدار و در عین حال محکم که می توانند از تشکیل رشد باکتری جلوگیری کنند.

آیا ممبران های ضخیم تر نفوذ پذیری بالاتری دارند؟

دانشمندان این تحقیق دریافته اند که ضخامت غشا به اندازه اجتناب از مناطق نانو مقیاس با تراکم بالا یا مناطق مرده در میزان آب تولید نمی تواند تاثیر گذار باشد. چگالی سازگار تر در سراسر غشا از ضخامت برای به حداکثر رساندن آب تصفیه شده تولید از غشا مهم تر می باشد. به گفته محققان این موضوع می تواند بازدهی غشا را 30 تا 40% افزایش داده و در نتیجه آب بیش تری با مصرف انرژی کم تر را تولید کند.

در صورتی که شما نیز مشتاق به دانستن و دنبال کردن تکنولوژی های جدید غشایی در فرایند تصفیه آب هستید، می توانید در ادامه مقالات مربوط به تحقیقات انجام شده با ما همراه باشید.

اگر برای خرید فیلتر ممبران و یا کلیه امور مربوط به تجهیزات آبی و اطلاع از قیمت دستگاه های تصفیه آب صنعتی نیازمند مشاوره هستید، می توانید از طریق شماره های تماس مجموعه با کارشناسان تصفیه آب آبین در ارتباط باشید و ضمن دریافت مشاوره رایگان برای انتخاب محصول مناسب، از قیمت به روز محصول مورد نظر نیز اطلاع پیدا کنید.