وقتی روی دیتاشیت یک ممبران RO درصد حذف نمک را با اعدادی مثل 99.5 یا 99.8 درصد می بینیم، تصور می کنیم هرچه این عدد بالاتر باشد، عملکرد ممبران بهتر است. اما یک سوال مهم وجود دارد: این درصد در چه شرایطی به دست آمده است؟ آیا می توان این اعداد را بدون توجه به شرایط سیستم با هم مقایسه کرد؟
تست درصد حذف نمک یکی از شاخص هایی است که برای ارزیابی عملکرد ممبران مورد استفاده قرار می گیرد، اما نتیجه آن به عواملی مانند کیفیت آب خوراک، فشار، دما، Recovery و شرایط ممبران وابسته است. در ادامه بررسی می کنیم این شاخص چه معنایی دارد، چه عواملی باعث تغییر آن می شوند و چگونه باید نتیجه تست را تفسیر کرد.
تست درصد حذف نمک چیست؟
در سیستم تصفیه آب RO، تست درصد حذف نمک (Salt Rejection Test)، روشی برای ارزیابی عملکرد ممبران در حذف نمک ها و املاح محلول از آب است. در این تست، میزان هدایت الکتریکی آب ورودی و آب تولیدی ممبران بررسی می شود تا مشخص شود ممبران چه مقدار از املاح محلول را از آب خوراک جدا کرده است.
درصد حذف نمک یکی از مهم ترین شاخص های ارزیابی عملکرد ممبران RO است. و کاهش آن، که معمولا با افزایش هدایت الکتریکی یا TDS آب پرمیت همراه است، نشان دهنده افت عملکرد ممبران، آسیب دیدگی غشا یا وجود مشکل در آب بندی و اجزای سیستم خواهد بود.
فرمول محاسبه درصد حذف نمک ممبران و تقسیر آن
برای محاسبه درصد حذف نمک ممبران RO، ابتدا میزان نمک عبوری از ممبران یا همان Salt Passage محاسبه می شود و سپس مقدار به دست آمده از 100 کسر می شود. به صورت کلی، اگر TDS آب پرمیت و TDS آب خوراک مشخص باشد، فرمول درصد حذف نمک به شکل زیر است:
درصد حذف نمک = [1 - (TDS آب پرمیت ÷ TDS آب خوراک)] × 100
برای مثال، اگر TDS آب خوراک 1500 ppm و TDS آب تولیدی 10 ppm باشد، درصد حذف نمک ممبران حدود 99.34 درصد خواهد بود. یعنی حدود 99.34 درصد از نمک محلول موجود در خوراک در سمت پرمیت عبور نکرده و تنها بخش کوچکی از آن وارد آب تولیدی شده است.
هرچه درصد حذف نمک بالاتر باشد، مقدار نمک عبوری به آب پرمیت کمتر و عملکرد ممبران در جداسازی املاح محلول بهتر است. با این حال، نمی توان یک عدد ثابت را برای عملکرد تمام ممبران های RO معیار قرار داد؛ زیرا درصد حذف نمک به عواملی مانند غلظت نمک آب خوراک، فشار عملیاتی، دمای آب، درصد ریکاوری و شرایط طراحی سیستم وابسته است. برای مثال، سازندگان ممبران ممکن است درصد حذف نمک را در شرایط استاندارد مشخصی در دیتاشیت اعلام کنند، بنابراین مقایسه عدد واقعی سیستم با مقدار درج شده در دیتاشیت باید بر اساس شرایط تست یکسان انجام شود.
در سیستم های چند المانه نیز بهتر است هنگام تحلیل عملکرد، نقطه نمونه برداری، ریکاوری و غلظت متوسط خوراک مشخص باشد؛ زیرا با عبور آب از المان های متوالی، غلظت نمک در جریان تغلیظ شده افزایش پیدا می کند. به همین دلیل، کاهش درصد حذف نمک در یک سیستم لزوما به معنی خرابی خود ممبران نیست و باید عواملی مانند تغییر شرایط خوراک، دما و فشار، فولینگ یا اسکیلینگ، آسیب غشا و نشتی در اورینگ ها و اتصالات نیز بررسی شوند.
عوامل موثر بر افت درصد حذف نمک در ممبران صنعتی کدام اند؟
افت درصد حذف نمک در ممبران صنعتی تحت تاثیر عوامل مختلفی رخ دهد و لزوماً به معنای خرابی خود ممبران نیست. فرمول درصد حذف نمک ممبران برای بررسی این تغییرات و ارزیابی عملکرد ممبران مورد استفاده قرار می گیرد. نشتی O-ring یا مشکل در آب بندی باعث ورود آب تصفیه نشده به جریان پرمیت می شود. Fouling و Scaling نیز با ایجاد گرفتگی و رسوب روی سطح یا مسیر جریان ممبران، عملکرد آن را کاهش می دهند.
همچنین pH نامناسب آب خوراک، افزایش بیش از حد Recovery و کاهش فشار آب ورودی می توانند شرایط عملکرد ممبران را تغییر داده و درصد حذف نمک را کاهش دهند. علاوه بر این، تغییر منبع یا کیفیت آب خوراک نیز ممکن است باعث تغییر عملکرد و کاهش rejection اندازه گیری شده شود. همان طور که در تصویر زیر نشان داده شده است، بررسی این عوامل پیش از تصمیم گیری برای تعویض ممبران ضروری است.
زمان مناسب برای انجام تست Salt Rejection
تست Salt Rejection زمانی انجام می شود که سیستم اسمز معکوس در شرایط پایدار و عادی کار می کند. پایداری شرایط عملیاتی اهمیت زیادی دارد؛ زیرا تغییر در فشار، دما، Recovery یا کیفیت آب خوراک می تواند بر درصد حذف نمک اثر بگذارد و نتیجه تست را با عملکرد واقعی ممبران متفاوت نشان دهد. بنابراین برای ارزیابی دقیق عملکرد ممبران، بهتر است نتایج تست در شرایط عملیاتی مشابه و قابل مقایسه ثبت شوند.
این تست به عنوان بخشی از پایش عملکرد ممبران انجام می شود و نتایج آن با داده های اولیه یا نتایج تست های قبلی مقایسه شود. اگر درصد حذف نمک نسبت به مقدار مرجع کاهش پیدا کند یا میزان نمک موجود در آب پرمیت افزایش یابد، لازم است علت تغییر عملکرد بررسی شود.
همچنین انجام تست Salt Rejection در زمان هایی که کیفیت آب پرمیت تغییر کرده، هدایت الکتریکی یا TDS آب خروجی افزایش یافته یا عملکرد سیستم نسبت به حالت عادی افت کرده است، به شناسایی مشکل کمک می کند.
بر اساس نتیجه تست، چه زمانی ممبران به شستشو نیاز دارد؟
نتیجه تست درصد حدف نمک یا Salt Rejection به تنهایی معیار کافی برای تصمیم گیری درباره شستشوی ممبران نیست. طبق راهنمای DuPont، شستشوی ممبران زمانی باید بررسی شود که یکی از این تغییرات در عملکرد نرمال شده مشاهده شود:
- کاهش 10 درصدی دبی نرمال شده پرمیت
- افزایش 5 تا 10 درصدی Salt Passage نرمال شده
- افزایش 10 تا 15 درصدی افت فشار نرمال شده
بنابراین اگر نتیجه تست Salt Rejection نشان دهد که میزان عبور نمک افزایش یافته است، ابتدا باید علت آن مشخص شود. فولینگ و Scaling از عوامل احتمالی هستند، اما مشکلات پیش تصفیه، تغییر فشار عملیاتی یا افزایش Recovery نیز می توانند باعث افزایش درصد عبور نمک یا Salt Passage شوند. در نتیجه، قبل از شستشوی ممبران باید شرایط عملیاتی و سایر شاخص های عملکرد سیستم نیز بررسی شوند.
سوالات متداول
تفاوت Salt Rejection و Salt Passage چیست؟
مفهوم Salt Passage درصد نمک هایی است که از ممبران عبور می کنند و Salt Rejection درصد نمک هایی است که ممبران از عبور آن ها جلوگیری می کند. این دو شاخص رابطه معکوس دارند. بنابراین با افزایش Salt Passage، Salt Rejection کاهش پیدا می کند.
آیا کاهش فشار آب ورودی باعث کاهش Salt Rejection می شود؟
بله، کاهش فشار باعث کاهش Salt Rejection می شود، به ویژه زمانی که فشار به محدوده لازم برای غلبه بر فشار اسمزی آب خوراک نزدیک شود.
چه زمانی ممبران RO به دلیل کاهش Salt Rejection باید تعویض شود؟
زمانی که افت Salt Rejection پس از بررسی و رفع عواملی مانند فولینگ، Scaling، کاهش فشار، مشکلات آب بندی و تغییر کیفیت آب خوراک همچنان ادامه داشته باشد، تعویض ممبران باید بررسی شود.
نظرات
دیدگاهی برای این مقاله ثبت نشده است