تصفیه آب به روش اسمز معکوس (RO) چیست؟
تصفیه آب به روش اسمز معکوس (RO) یکی از پیشرفته ترین و کارآمدترین روش های تصفیه آب است که به طور گسترده در مصارف خانگی، صنعتی و حتی پزشکی استفاده می شود. این روش با استفاده از غشای نیمه تراوا و اعمال فشار، قادر است ناخالصی ها، مواد شیمیایی، نمک ها و حتی باکتری ها را از آب جدا کرده و آن را به آبی خالص و سالم تبدیل کند. اگرچه ممکن است این فناوری پیچیده به نظر برسد، اما در عمل فرآیند بسیار ساده‌ای است که عملکرد آن در بهبود کیفیت آب تاثیر زیادی دارد.
اسمز معکوس آب چیست؟
اسمز معکوس (Reverse Osmosis) یک فرآیند نوین تصفیه آب است که طی آن، آب با فشار از میان یک غشای نیمه تراوا عبور داده می شود تا ناخالصی ها، نمک های محلول، مواد شیمیایی و آلاینده های میکروبی از آن جدا شوند. برای درک بهتر این فناوری، ابتدا باید با مفهوم «اسمز» آشنا شویم. در طبیعت، اسمز پدیده ای است که طی آن مولکول های آب از محیطی با غلظت کمتر (مانند آب خالص) به سمت محیطی با غلظت بیشتر (مانند آب شور) حرکت می کنند تا غلظت در دو طرف یکسان شود. اما در اسمز معکوس، این جریان طبیعی برعکس می شود.
در این فرآیند، با اعمال فشار زیاد به آب آلوده یا شور، مولکول های آب وادار می شوند تا از میان غشای نیمه تراوایی عبور کنند که تنها اجازه عبور به آب خالص را می دهد. به این ترتیب، ذرات ناخواسته و آلاینده ها مثل یون های نمک، فلزات سنگین و باکتری ها پشت غشا باقی می مانند و تنها آب تصفیه شده عبور می کند.
روش اسمز معکوس چگونه باعث تصفیه آب می شود؟
عملکرد روش اسمز معکوس در تصفیه آب بدین صورت است که با استفاده از یک پمپ فشار قوی، آب ورودی (آب دارای نمک یا آلاینده) را با فشار به سمت غشای نیمه تراوا هدایت می کند. این غشا تنها اجازه عبور به مولکول های آب را می دهد و جلوی عبور نمک ها، مواد شیمیایی، باکتری ها و دیگر آلاینده ها را می گیرد. نتیجه این فرآیند، جداسازی آب به دو بخش است، آب تصفیه شده که به آن پرمیت (permeate ) یا محصول هم گفته می شود و آب آلوده باقی مانده که کنسانتره (concentrate) یا ریجکت (reject ) نام دارد.
در این فرآیند حدود ۹۵ تا ۹۹ درصد از املاح و آلاینده ها از آب حذف می شود. برخلاف فیلترهای معمولی، اسمز معکوس از فیلتراسیون متقاطع استفاده می کند که ضمن تصفیه مؤثر، از گرفتگی غشا نیز جلوگیری کرده و عملکرد پایدار سیستم را تضمین خواهدکرد.
آلاینده هایی که در روش اسمز معکوس از آب تصفیه می شوند
این فناوری با عبور دادن آب از سیستم فیلتراسیون چندمرحله ای و سپس اعمال فشار بالا برای عبور از غشای تصفیه آب اسمز معکوس، می تواند ناخالصی هایی با اندازه بسیار کوچک تا 0.001 میکرون را جدا کند. در این فرایند، آلاینده هایی مانند فلزات سنگین، نمک های محلول، نیترات ها، مواد شیمیایی پایدار (مانند PFOS)، فلوراید، کلر، آرسنیک، سرب و بسیاری دیگر، تا حد زیادی از آب حذف می شوند. همین ویژگی باعث شده که سیستم های RO در مصارف خانگی، صنعتی و پزشکی به طور گسترده استفاده شوند. در ادامه، جدولی از مهم ترین آلاینده های قابل حذف توسط سیستم های اسمز معکوس و درصد حذف هرکدام را آورده ایم:
| آلاینده | درصد حذف تقریبی |
|---|---|
| سدیم (Sodium) | 85% – 94% |
| سولفات (Sulfate) | 96% – 98% |
| کلسیم (Calcium) | 94% – 98% |
| پتاسیم (Potassium) | 85% – 95% |
| نیترات (Nitrate) | 60% – 75% |
| آهن (Iron) | 94% – 98% |
| روی (Zinc) | 95% – 98% |
| جیوه (Mercury) | 95% – 98% |
| سلنیوم (Selenium) | 94% – 96% |
| فسفات (Phosphate) | 96% – 98% |
| سرب (Lead) | 95% – 98% |
| آرسنیک (Arsenic) | 92% – 96% |
| منیزیم (Magnesium) | 94% – 98% |
| نیکل (Nickel) | 96% – 98% |
| فلوراید (Fluoride) | 85% – 92% |
| کادمیوم (Cadmium) | 94% – 98% |
| باریم (Barium) | 95% – 98% |
| سیانید (Cyanide) | 84% – 92% |
| کلرید (Chloride) | 85% – 92% |
| PFOS و سایر PFAS | بیش از 90% |
| کلر (Chlorine) | تا 98% |
| آفت‌کش‌ها | 97% – 99% |
اجزاء و طرز کار دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس (RO)
یک سیستم اسمز معکوس مؤثر از اجزای کلیدی متعددی تشکیل شده که به صورت هماهنگ عمل کرده و هر جزء نقش مهمی در عملکرد بهینه کل سیستم ایفا می کند. پیش از آنکه به بررسی دقیق این اجزا بپردازیم، باید توجه داشت که طراحی سیستم های RO بسته به کاربرد و نیازهای خاص متفاوت است، اما اصول پایه و اجزای اصلی معمولاً در اکثر پیاده سازی ها ثابت هستند.
• پمپ RO: پمپ، مسئول تأمین فشار لازم برای عبور آب از فیلتر ممبران است. این فشار باید از فشار اسمزی بیشتر باشد تا فرآیند فیلتراسیون به درستی انجام شود. رایج ترین نوع پمپ RO مورد استفاده در این سیستم ها، پمپ سانتریفیوژ طبقاتی از جنس استیل ضد زنگ است.
• ممبران RO: فیلتر ممبران، بخش اصلی سیستم اسمز معکوس است که با غشای نیمه تراوای خود قادر به حذف املاح، فلزات سنگین، نیترات، نیتریت، نمک ها و سایر آلاینده های محلول در آب است.
• فیلترهای پیش تصفیه: فیلترهای شنی، کربنی، رسوب گیر و سختی گیر در بخش پیش تصفیه برای حذف ذرات معلق، کلر، مواد آلی و سختی آب طراحی شده اند و عمکرد آن ها نقش حیاتی در حفاظت از فیلتر ممبران دارد. همچنین این بخش دارای واحدهای مخصوص برای تزریق کلر و سایر مواد شیمیایی به سیستم تصفیه آب می شود.
• پرشروسل (محفظه ممبران): پرشروسل محفظه ای مقاوم در برابر فشار است که ممبران ها در آن قرار می گیرند. بسته به نیاز، این محفظه ها می توانند از یک تا شش المان ممبران را در خود جای دهند و در انواع اندپورت و سایدپورت موجود هستند.
• سیستم CIP (شستشوی خودکار ممبران): این سیستم به طور دوره ای ممبران ها را شستشو می دهد تا از تشکیل رسوب جلوگیری کند. سیستم شستشو CIP شامل شیر برقی، مخزن و مسیر جریان بوده و با شستشوی خودکار، به افزایش عمر ممبران ها کمک می کند.
• شیر میکس: این شیر با اضافه کردن میزان معینی از آب خام (تصفیه نشده) به آب خروجی، سختی نهایی آب (TDS) را تنظیم می کند. این ویژگی برای دستیابی به کیفیت خاصی از آب برای کاربردهای مختلف، حیاتی است.
• سیستم بازیابی انرژی (ERD): در سیستم های بزرگ مانند آب شیرین‌کن های دریایی، از دستگاه های بازیابی انرژی برای کاهش مصرف برق استفاده می شود. این سیستم ها انرژی فشار پساب را بازمی گردانند و بهره وری را افزایش می دهند.
• سیستم کنترل و پایش: شامل PLC، سنسورها، صفحه نمایشگر (HMI) و سیستم ثبت داده هاست که به اپراتور امکان کنترل دقیق و پایش مداوم عملکرد سیستم را می دهد. این بخش برای نگهداری و افزایش بهره وری سیستم بسیار حیاتی است.
• سیستم پسا تصفیه: این بخش برای تنظیم نهایی کیفیت آب خروجی کاربرد دارد. وظایف این بخش شامل افزودن مواد معدنی، تنظیم pH و ضدعفونی با UV یا کلر می شوند.
اهمیت فیلتر ممبران در تصفیه آب با دستگاه اسمز معکوس (RO)
ممبران در سیستم اسمز معکوس آب نقش کلیدی در تولید آب با کیفیت بالا ایفا می کند. این ممبران ها به عنوان یک غشا نیمه تراوا عمل کرده و تنها مولکول های آب را از میان خود عبور می دهند، در حالی که ذرات بزرگ تر، آلاینده ها و مواد مضر را از آب جدا می کنند. یکی از وظایف اصلی ممبران RO کاهش میزان مواد جامد محلول (TDS) است که شامل مواد معدنی، نمک ها، کلسیم، منیزیم و دیگر ترکیبات شیمیایی است و تأثیر زیادی بر طعم، شفافیت و کیفیت آب دارد.
علاوه بر این، ممبران های RO قادر به حذف میکروارگانیسم های مضر همچون باکتری ها، ویروس ها و دیگر آلاینده های میکروبی هستند. یکی از ویژگی های مهم ممبران ها، توانایی آن ها در فیلتر کردن فلزات سنگین نظیر سرب، آرسنیک و جیوه است که تهدیدات جدی برای سلامت انسان محسوب می شوند.
بهینه سازی فرایند تصفیه آب در روش اسمز معکوس با مواد شیمیایی
در سیستم تصفیه آب اسمز معکوس (RO)، استفاده از مواد شیمیایی نقش بسیار مهمی در بهبود عملکرد و کیفیت آب تصفیه شده دارد. یکی از مواد کلیدی، آنتی اسکالانت است که از تشکیل رسوب روی غشای ممبران جلوگیری می کند. همچنین، رزین های تبادل یونی برای حذف یون های مضر مانند کلسیم و منیزیم از آب استفاده شده و عملکرد آن ها به کاهش سختی آب و جلوگیری از ایجاد رسوبات در سیستم کمک می کند.
کربن اکتیو هم یکی دیگر از مواد مهم است که به عنوان یک فیلتر موثر برای جذب مواد آلی، بو و طعم ناخوشایند از آب عمل می کند. این ماده باعث می شود که آب تصفیه شده طعم و بویی مطلوب داشته باشد. علاوه بر کربن اکتیو، در مرحله پیش تصفیه، سیلیس و آنتراسیت در فیلترهای شنی برای حذف ذرات معلق و آلاینده های فیزیکی استفاده می شوند. در نهایت، مواد ضدعفونی کننده در آخرین مرحله برای از بین بردن میکروارگانیسم های مضر مورد استفاده قرار گرفته و به ایمن بودن آب کمک می کنند. به علاوه، مواد بازدارنده رسوب و خوردگی از آسیب به تجهیزات سیستم جلوگیری کرده و عمر مفید آنها را افزایش می دهند. استفاده از شوینده های ممبران نیز به حفظ کارایی فیلترها کمک می کند.
هنگام خرید مواد شیمیایی و تجهیزات مورد استفاده در سیستم تصفیه آب اسمز معکوس، انتخاب محصولات با کیفیت و معتبر بسیار مهم است، زیرا محصولات با کیفیت پایین می توانند به عملکرد سیستم آسیب رسانده و کیفیت آب را تحت تاثیر قرار دهند. بنابراین، انتخاب فروشگاه معتبر مانند آبین، با ارائه مشاوره تخصصی و خدمات پس از فروش عالی، تضمین کننده خرید محصولات با کیفیت و عملکرد بهینه برای سیستم تصفیه آب شماست.
