صفر تا صد فرآیند اسمز معکوس و کاربرد آن

فرآیند اسمز معکوس ( RO یا REVERSE OSMOSIS) یکی از پدیده های جالب فیزیکی است که طی آن، می توان آب را شیرین کرد. شاید برای شما هم جالب باشد که بدانید اسمز معکوس چیست؟ در پاسخ می توان گفت اسمز معکوس به زبان ساده یعنی آبی که املاح زیادی دارد را با فشار زیاد از فیلتر هایی عبور دهیم تا به آب با غلظت املاح کمتر یا اصطلاحاً آب شیرین دست پیدا کنیم. اجازه دهید با یک مثال ساده فرآیند اسمز معکوس را تشریح نماییم. یک سطل آب با تعدادی توپ درون آن را در نظر بگیرید. قطر این توپ ها بین یک تا 5 سانتی متر است. حالا اگر این آب را از یک صافی که قطر کوچکترین سوراخ های آن کمتر از یک سانتی متر است عبور دهیم، چه اتفاقی می افتد؟

بدیهی است توپ ها پشت صافی باقی مانده و آب خالص از صافی عبور می کند. وقتی همین مثال را در ابعاد مولکولی و میکرونی در نظر بگیریم، به ماهیت فرآیند اسمز معکوس پی می بریم. در فرآیند اسمز معکوس ، فشار مصنوعی ایجاد شده با استفاده از پمپ آب، بر اختلاف فشار ناشی از اختلاف غلظت املاح و یون های دو محلولی که در مجاور هم قرار می گیرند غلبه نموده و باعث انجام فرآیند اسمز معکوس می شود.

تعریف اسمز معکوس

 لازم به ذکر است، پدیده اسمز به صورت طبیعی در ریشه گیاهان، کلیه انسان ها و سایر حیوانات، تبادلات املاح و یون های معدنی در آب های زیرزمینی و ... انجام می شود. وقتی دو محلول با غلظت املاح و یون های نا برابر با استفاده از یک غشای نیمه تراوا در مجاور یکدیگر قرار گیرند، آب از محلول با غلظت کمتر به سمت محلول با غلظت بیشتر جریان یافته و آن را رقیق تر می نماید. در پدیده اسمز طبیعی، املاح موجود در آب با غلظت املاح بیشتر وارد آب با غلظت املاح کمتر شده و این فرآیند، موجب انتقال مواد مغذی در طول ساقه گیاه یا تصفیه خون انسان در کلیه ها و ... می شود.

در مقابل، در فرآیند اسمز معکوس با اعمال فشار مصنوعی به آب از طریق پمپ، و عبور آن از فیلتر ممبران که از الیافی با اندازه یک تا پنج میکرون تشکیل شده است، بسیاری از املاح مضر برای سلامتی انسان، از آب گرفته می شود. یکی از موارد تفاوت اسمز با اسمزمعکوس این است که پدیده اسمز، بدون نیاز به صرف انرژی و به صورت طبیعی رخ می دهد، در صورتی که پدیده اسمز معکوس نیازمند صرف انرژی (از طریق پمپ آب فشار قوی) است. جالب است بدانید یکی از عواملی که ممکن است باعث بروز بیماری فشار خون در افراد شود، برهم خوردن تعادل یونی در دو طرف غشای سلولی و حجم مایع وریدی و در نتیجه فشار اسمزی خون آنها است.

دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (Reverse Osmosis، به اختصار RO) یک سیستم پیشرفته تصفیه آب است که با استفاده از فناوری اسمز معکوس، آب را از انواع آلودگی‌ها و ناخالصی‌های موجود پاک می‌کند. این تکنولوژی به‌ویژه برای حذف ذرات بسیار ریز، مواد شیمیایی، نمک‌ها و میکروارگانیسم‌ها مؤثر است.

 اصول کارکرد دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس

1. اسمز طبیعی:

   - در فرآیند اسمز طبیعی، آب به‌طور خودکار از ناحیه دارای غلظت پایین مواد حل‌شده (آب خالص) به ناحیه دارای غلظت بالا (آب حاوی آلودگی) حرکت می‌کند تا تعادل بین دو ناحیه حاصل شود.

2. اسمز معکوس:

   - در سیستم اسمز معکوس، با اعمال فشار به سمت ناحیه دارای غلظت بالا، آب از ناحیه با غلظت بالا به ناحیه دارای غلظت پایین (آب تصفیه‌شده) حرکت می‌کند. این فشار معمولاً توسط یک پمپ تأمین می‌شود.

3. غشای نیمه‌نفوذپذیر:

   - در این فناوری، آب از طریق یک غشای نیمه‌نفوذپذیر عبور می‌کند. این غشاء تنها به مولکول‌های آب اجازه عبور می‌دهد و در عین حال ذرات بزرگتر و آلاینده‌ها را به دام می‌اندازد.

 ویژگی‌ها و مزایای دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس

- حذف موثر آلودگی‌ها: دستگاه‌های اسمز معکوس قادر به حذف نمک‌ها، فلزات سنگین، میکروارگانیسم‌ها و مواد شیمیایی حل‌شده در آب هستند.

- آب با کیفیت بالا: آب تولیدی از این دستگاه‌ها معمولاً عاری از بو، طعم و رنگ ناخواسته است و برای نوشیدن بسیار مناسب است.

- بهبود سلامت: آب تصفیه‌شده تضمین می‌کند که افراد از آلودگی‌های مضر دور باشند و به سلامتی آنها کمک می‌کند.

- کاربردهای صنعتی و خانگی: این فناوری می‌تواند در مصارف خانگی برای تصفیه آب آشامیدنی و همچنین در صنایع مختلف مانند غذا، داروسازی و الکترونیک مورد استفاده قرار گیرد.

دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس یکی از مؤثرترین راه‌ها برای تولید آب پاک و با کیفیت است. با قدرت حذف آلودگی‌ها و تولید آبی سالم برای مصرف، این فناوری به یکی از گزینه‌های محبوب برای تصفیه آب در خانه‌ها و صنایع تبدیل شده است.

کاربرد فرآیند اسمزمعکوس در تصفیه آب

فرآیند اسمز معکوس در دستگاه های تصفیه آب خانگی کوچک گرفته تا تصفیه خانه های بزرگ صنعتی که برای این منظور طراحی و ساخته شده اند، استفاده می شود. جهت بکارگیری فرآیند اسمزمعکوس در تصفیه آب نیاز به یک یا چند فیلتر داریم. این فیلتر، فیلتر ممبران نامیده میشود. البته برای عملکرد بهتر دستگاه های تصفیه آب که از فرآیند اسمز معکوس استفاده می کنند، لازم است آب ورودی به سیستم، ابتدا مرحله پیش تصفیه را به منظور کاهش میزان غلظت املاح بگذراند. برای این منظور ابتدا آب وارد حوضچه هایی می شود و تا جایی که ممکن است، املاح، رسوبات، لجن و ... آن ته نشین شده و آب زلال وارد سیستم شود. در این مرحله ph آب تنظیم و با استفاده از کلر و سایر مواد ضد عفونی کننده، میکروب های آن کشته می شود.

در این مرحله آب به فیلتر ممبران رسیده و با فشار زیاد از آن عبور داده می شود و طی این فرایند، املاحی که بین یک تا 5 میکرون قطر داشته و بخش زیادی از سختی و شوری آب به خاطر آن ها است، حذف می گردند و اصطلاحاً، آب شیرین می شود. آبی که تا این مرحله به دست آورده ایم، ممکن است بوی نامطبوعی داشته یا رنگ زلالی نداشته باشد، برای حذف این مشکل، آب را از دو الی سه فیلتر دیگر نیز عبور می دهند. مثلاً اگر آب برای مصرف در صنایع مورد نیاز باشد، نیازی به اعمال مراحل بیشتر نیست و می توان از این آب در صنعت فولاد، تولید مصالح ساختمانی و ... بهره برد. اما اگر بخواهیم این آب را در تولید مواد غذایی، پرورش ماهی، مرغداری، کشاورزی و ... به کار ببریم می توانیم با توجه به درجه حساسیت محصول تولیدی، از فیلتر های کربنی، یونی و ... برای بهبود کیفیت آب مورد نظر بهره ببریم. از آب تولید شده با فرآیند اسمز معکوس می توان در کشاورزی، دامپروری، تامین آب مورد نیاز کارخانجات، تامین آب مورد نیاز نیروگاه ها، صنایع معدنی، تولید فلزات از جمله فولاد و ... استفاده نمود. محصولات مبتنی بر فرآیند اسمز معکوس در تصفیه آب کاربرد گسترده ای دارد.

دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس خانگی

خرید تصفیه آب اسمز معکوس برای منزل یک تصمیم هوشمندانه است. زیرا با توجه به افزایش روز افزون جمعیت شهرنشین و نیاز به منابع آب بیشتر، مدیران شهری مجبور به تهیه آب بهداشتی برای شهروندان هستند. از طرفی، این شبکه از بخش های مختلفی تشکیل شده است و آلودگی ها و املاح، می توانند در هر یک از مراحل تولید تا انتقال آب شرب شهری، وارد شبکه شده و به منازل ما راه یابد. همچنین با توجه به فرسودگی شبکه انتقال آب و وجود شکستگی و رسوب و زنگ زدگی در لوله ها، بهتر است آب ورودی به ساختمان، جهت آشامیدن یا استفاده در پخت و پز یک بار دیگر هم تصفیه شود. هر چند استفاده مستقیم از آب شهری برای بدن مضر نیست، اما خرید تصفیه آب اسمز معکوس و نصب آن در خروجی آب مصرفی خانوار، یکی از راه های ارتقاء سلامتی و کیفیت زندگی است. نکات قابل توجه هنگام اقدام جهت خرید تصفیه آب اسمز معکوس که با برند های متنوعی مانند سی سی کا، آکوا پرو، سافت واتر و ... در بازار موجود اند، به این شرح است:

خرید محصولات برند های معتبر، به جای محصولات متفرقه و فاقد اصالت و استاندارد:

با توجه به استقبال روز افزون از دستگاه های تصفیه آب خانگی، تعداد زیادی برند متفرقه که به صورت غیر استاندارد در بازار موجود اند یا به صورت قاچاق وارد بازار می شوند، مشاهده می شود. لذا ضروری است برای خرید دستگاه تصفیه آب خانگی حتما برند های با سابقه و معتبر را مد نظر قرار داد. همچنین اگر برند نه چندان مطرحی را برای این کار در نظر گرفته اید، حتماً با کمک یک فرد خبره در این زمینه، نسبت به بررسی مشخصات محصول و قابلیت های آن اقدام نمایید.

خرید دستگاه تصفیه آب از فروشگاه های معتبر که محصول فروخته شده را ضمانت می نمایند:

با توجه به حجم کاری مداوم دستگاه های تصفیه آب خانگی، قطعاً این دستگاه ها ممکن است با مشکل مواجه شوند. لذا خرید دستگاه های تصفیه آب خانگی از فروشگاه هایی که اجناس خود را ضمانت می نمایند، بسیار مهم است.

توجه به خدمات پس از فروش، امکان سرویس دستگاه یا تعویض قطعات مصرفی آن مانند فیلتر ها:

در صورت نیاز به سرویس و نگهداری دستگاه تصفیه آب خانگی شما، آیا به راحتی به سرویس کار آن دسترسی دارید؟ یا اینکه قطعات مصرفی دستگاه شما به راحتی در بازار یافت می شود؟

در نظر گرفتن ظرفیت آب خروجی دستگاه با توجه به میزان مصرف و حجم آب مورد نیاز:

یکی از دلایل فشار به دستگاه های تصفیه آب خانگی، انتخاب دستگاه ضعیف یا با قابلیت کارکرد پایین و استفاده زیاد از آن است. این حجم کاری بالا، موجب استهلاک دستگاه و تخریب آن می گردد.

نصب صحیح دستگاه تصفیه آب خانگی

با توجه اینکه دستگاه های تصفیه آب خانگی مجموعه ای منظم از قطعات مکانیکی و برقی هستند که لازم است، مدت ها تحت فشار بالا به انجام وظیفه بپردازند، توصیه می شود نصب دستگاه تصفیه آب خانگی و سرویس آن توسط تکنسین های کاربلد و با تجربه انجام شود تا از بوجود آمدن هرگونه اتصالی برق و وارد آمدن صدمه به دستگاه یا کاربر جلوگیری شود. همچنین اتصال صحیح و محکم ورودی و خروجی آب یکی از مهم ترین نکات، هنگام نصب دستگاه های تصفیه آب خانگی است. توصیه می شود، جهت نصب دستگاه تصفیه آب خانگی و تعویض فیلتر های آن از خدمات شرکت های مشاور استفاده شود.

کاربرد فرآیند اسمز معکوس در دستگاه های تصفیه آب خانگی چگونه است؟

فرآیند اسمز معکوس یکی از بخش های اصلی دستگاه های تصفیه آب خانگی را تشکیل می دهد. معمولاً دستگاه های تصفیه آب خانگی، تصفیه آب را توسط سه فیلتر pp، udf و cto انجام می دهند. در هر سه این فیلتر ها، عبور آب با فشار زیاد، از فیلتر های ممبران یا گرانول کربنی و کربن فعال، موجب شکل گیری فرآیند اسمز معکوس و حذف برخی از مواد آلاینده یا ناخالصی های آب می شود. دستگاه های تصفیه آب خانگی معمولا تصفیه آب را در شش مرحله انجام می دهند. در مرحله اول آب وارد فیلتر پروپیلن شده و املاح سنگین تر آن توسط الیاف موجود در این فیلتر گرفته می شود.

در مرحله دوم، آب وارد فیلتر کربنی که از پوسته طبیعی نارگیل تهیه شده، می شود و علاوه بر جذب کلر مازاد آب، بوی نامطبوع آن حذف شده و رنگ آن نیز روشن تر می شود. در فیلتر سوم، که از کربن فشرده تری برخوردار است، نیترات، فسفات و اوره آب حذف می شود. در مرحله چهارم ، آب با فشار زیاد از یک فیلتر ممبران عبور داده شده و طی فرآیند اسمز معکوس سختی آب کاهش می یابد. در مرحله پنجم، توسط فیلتر پست کربن، بوی نامطبوع آب را از بین برده و در نهایت، در مرحله ششم از مراحل کار دستگاه های تصفیه آب خانگی، یون ها و املاح معدنی مفید برای سلامتی بدن انسان به آب افزوده می گردد. نکته قابل توجه در خرید و سرویس دستگاه های تصفیه آب خانگی که از فرآیند اسمز معکوس برای تصفیه آب استفاده می کنند، انتخاب فیلتر های استاندارد و تعویض به موقع آنها است. به عنوان یک راهنمایی عمومی و با میزان مصرف معمولی یک خانوار چهار نفره، معمولاً هر شش ماه یکبار باید این فیلتر ها تعویض گردند و همچنین از طریق مشاهده رنگ فیلتر ها، می توان به زمان مناسب برای تعویض این فیلتر ها پی برد. لازم به ذکر است تمامی دستگاه های تصفیه آب خانگی از فرآیند اسمز معکوس برای تصفیه آب استفاده نمی کنند.برای اطلاع از قیمت فیلتر دستگاه تصفیه آب، شما می توانید به سایت رادگسترنوین مرجعه کنید.

همچنین با توجه به تکنولوژی ساخت این دستگاه ها، ممکن است تا چهار مرحله دیگر به این مراحل افزوده شده و یک دستگاه تصفیه آب خانگی 10 مرحله ای داشته باشیم. به طور کلی می توان گفت، در هر یک از مراحل یا فیلتر های دستگاه های تصفیه آب خانگی که آب با فشار به آن وارد شده و با کیفیت بهتری خارج می شود، یک بار اسمز معکوس صورت می گیرد.

کاربرد اسمز معکوس در مقیاس صنعتی

فرآیند اسمز معکوس را می توان در طراحی و ساخت تصفیه خانه های بزرگ آب شیرین کن به کار گرفت. استفاده از فرآیند اسمز معکوس هم برای شیرین کردن آب شور (مانند آب دریا) و هم برای استفاده مجدد از آب آلوده شده در جریان تولید محصولات صنعتی مانند فولاد، کارخانجات سنگبری و ... به کار برد. با توجه به کمبود منابع آب در سر تا سر جهان و به خصوص در کشور ما، توجه به آب دریا به عنوان یک منبع مطمئن تامین آب، روز به و روز در حال گسترش است. از طرفی استفاده مجدد از آبی که در جریان تولید محصولات صنعتی آلوده شده و شوری و سختی آن افزایش یافته است، در جلوگیری از تخریب محیط زیست و توسعه پایدار بسیار اهمیت دارد

برای ساخت یک تصفیه خانه صنعتی بزرگ، انجام مطالعات اولیه برای برآورد هزینه ها، نحوه ساخت، مراحل ساخت و انتقال تجهیزات مورد نیاز تصفیه خانه و ضرورت دارد. طراحی شبکه لوله ها، تعداد فیلتر ها و میزان آب ورودی و خروجی به تصفیه خانه، باید با توجه به برآورد آب مصرفی صنعت مورد نظر در ساعت، محاسبه و پیاده سازی شود. انجام این محاسبات، طراحی تجهیزات و لوله گذاری ها و ... برای ساخت چنین تصفیه خانه هایی مستلزم تجربه و دانش بالای مهندسان و متخصصین شرکت های مهندسی مشاور است. لذا دقت در انتخاب پیمانکار کارکشته و کاربلد برای ساخت یک تصفیه خانه صنعتی بزرگ با فرآیند اسمز معکوس بسیار ضروری است.

اسمز معکوس (Reverse Osmosis) یک فناوری بسیار مؤثر است که در دستگاه‌های تصفیه آب صنعتی به‌طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فناوری به دلیل قدرت بالای آن در حذف انواع آلودگی‌ها، نمک‌ها، و مواد شیمیایی محلول، نقش بسیار مهمی در تأمین آب با کیفیت بالا در صنایع مختلف ایفا می‌کند. در ادامه به برخی از کاربردهای اسمز معکوس در دستگاه‌های تصفیه آب صنعتی اشاره می‌شود:

 1.تأمین آب آشامیدنی

- در صنایع غذایی و نوشیدنی، آب به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مواد اولیه محسوب می‌شود. استفاده از سیستم‌های اسمز معکوس تضمین می‌کند که آب مورد استفاده عاری از آلودگی‌ها و میکروارگانیسم‌ها باشد.

 2. تصفیه آب برای استفاده در فرآیندهای تولید

- در بسیاری از صنایع مانند پتروشیمی، داروسازی، و تولید مواد شیمیایی، آب با خلوص بالا برای فرآیندهای تولید و واکنش‌های شیمیایی ضروری است. اسمز معکوس به تأمین این آب خالص کمک می‌کند.

 3. حذف نمک از آب دریا

- در مکان‌هایی که آب شیرین محدود است، آب دریا یکی از منابع مهم می‌باشد. سیستم‌های اسمز معکوس می‌توانند نمک و سایر مواد آلی موجود در آب دریا را حذف کرده و آب شیرین تولید کنند.

 4. تصفیه آب بازیافتی

- در برخی از صنایع، آب مصرف شده بازیافت می‌شود و برای استفاده مجدد نیاز به تصفیه دارد. سیستم‌های اسمز معکوس می‌توانند به تصفیه این آب‌های آلوده کمک کنند و آن را به آب خالص و قابل مصرف تبدیل نمایند.

 5. تولید آب فوق‌العاده خالص (UPW)

- در صنایع الکترونیک و داروسازی، آب فوق‌العاده خالص (Ultra-Pure Water) برای تولید محصولات نهایی بسیار حیاتی است. فرآیند اسمز معکوس به همراه مراحل دیگر مانند آب‌دیونیزه کردن به تولید آب با خلوص بسیار بالا می‌انجامد.

 6. حذف آلاینده‌های شیمیایی و میکروبی

- در صنایع مختلف، نظیر صنایع غذایی و دارویی، خطر آلودگی میکروبی و شیمیایی می‌تواند تهدیدکننده باشد. سیستم‌های اسمز معکوس به‌طور مؤثری این آلاینده‌ها را حذف کرده و ایمنی محصولات را افزایش می‌دهند.

 7. کاهش مصرف انرژی

- استفاده از سیستم‌های اسمز معکوس در برخی موارد می‌تواند به کاهش نیاز به انرژی در فرآیندهای تصفیه آب کمک کند، به ویژه در مقایسه با روش‌های سنتی مانند تبخیر و تقطیر.

 8. بهبود کیفیت آب برای سیستم‌های خنک‌کننده

- در سیستم‌های خنک‌کننده و بخار، استفاده از آب تصفیه‌شده می‌تواند باعث کاهش رسوبات و افزایش کارایی تجهیزات شود.

اسمز معکوس به‌عنوان یک فناوری پیشرفته، نقش کلیدی در تصفیه آب صنعتی ایفا می‌کند و به بهبود کیفیت آب، کاهش آلودگی، و تأمین آب شیرین برای مصارف مختلف کمک می‌نماید. با توجه به مزایای فوق‌العاده این فناوری، استفاده از آن در صنایع مختلف به‌طور فزاینده‌ای در حال گسترش است.