اسمز معكوس (ro)

[ریپورتر]

اسمز معکوس [reverse Osmosis (RO)]
صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخشهای تولید بخار و فرآیند خود از سیستم اسمز معکوس استفاده فراوانی می برند. اساس کار این دستگاهها بر عبور ملکولهای غیریونی مثل آب از یک غشاء با روزنه های بسیار ریز بنا شده است. این غشاءها به صورتی ساخته شده اند که ملکولهای خنثی را براحتی از خود عبور می دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریبا خالص تبدیل می گردد. در سیستم اسمز معکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه شده (Permeate) و پساب غلیظ (Reject) یا (Brine) تبدیل می شود.

اساس کار اسمز معکوس
فرض کنید دو ظرف مطابق شکل 1 ،یکی حاوی آب نمک (1) ودیگری حاوی آب خالص (2) توسط یک لوله به یکدیگر متصل بوده وهر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یونهای سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یونهای نمک به صورت نفوذ مولکولی به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکولهای آب از آن عبور کنند، یونهای نمک اجازه عبور نخواهند داشت. لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (2) به ظرف شماره (1) انتقال می یابد و این عمل تا آنجا ادامه می یابد که افزایش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمک، فشار مضاعف ایجاد کرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (2) به ظرف شماره (1) را ندهد. این فشر را فشار اسمزی می گویند و طبق قانون Vant Hoff تابعی است از غلظت نمک در هر دو ظرف غشاء.

F : فشار اسمزی F = (Cs1 – Cs2) RT
در معادله فوق Cs1 غلظت نمک در ظرف شماره (1) (محلول خوراک)، Cs2 غلظت نمک در ظرف شماره (2) (آب تصفيه شده) و R ثابت گازهاست و T درجه حرارت بر اساس درجه کلوین میباشد.

بر طبق شکل بالا در صورتی که بخواهیم جریان را بر عکس کرده یعنی از ظرف شماره (1) به ظرف شماره (2) انتقال دهیم لازم است فشاری بیش از فشار اسمزی به محلول آب نمک وارد آوریم. این فشار را فشار عملیاتی گفته و با P نمایش می دهند. لذا مقدار فشار خالص که باعث می گردد آب از ظرف آب نمک به ظرف آب خالص انتقال یابد برابر است با P – F و فشار محرکه یا Driving Pressure نامیده می شود. (شکل زیر)

مثال مذکور فرآیند اسمز معکوس به صورت Batch را ارائه میکرد. اما در صنعت لازم است تصفیه آب به صورت پیوسته صورت پذیرد و اگر بخواهیم مطابق با این مثال عمل تصفیه را انجام دهیم، افزایش غلظت نمک در ظرف خوراک (1) باعث ازدیاد فشار اسمزی گشته لذا بایستی دائما فشار عملیاتی را زیاد کرده و برای جلوگیری از این مشکل همواره جریانی از قسمت محلول غلیظ از دستگاه خارج کنیم تا غلظت ثابت بماند. بنابراین همواره جریان Permeate کمتر از مقدار جریان خوراک میباشد.

انتخاب غشاء (Membrane Selection)
در سیستم اسمز معکوس غشاء مهمترین و حساسترین قسمت دستگاه می باشد. زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز ارتباط مستقیم با ضخامت غشاء و قطر سوراخهای آن دارد. همچنین غشاء به علت تماس مداوم با مواد شیمیایی افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضد زسوب گذار و زیست کشها (Biocides) واکنش ندهد.

عوامل مؤثر در مقایسه غشاءها عبارتند از:
1. قطر سوراخها
2. ضخامت
3. مقاومت در مقابل مواد شیمیایی
4. قیمت
5. افت فشار
6. شرکت سازنده

سعی می شود آب قبل از ورود به دستگاه اسمز معکوس، حتما تصفیه مقدماتی گردد. ولی با این حال لازم است پیش از انتخاب غشاء عملیت پایلوتی صورت پذیرد. به علت کیفیت بسیار عالی آب خروجی از سیستم اسمز معکوس امروزه بیشتر صنایع از این روش، بجای بکارگیری سیتمهای تعویض یونی استفاده می کنند. زیرا مبادله کننده های یونی به علت مصرف زیاد مواد شیمیایی و رزین، دارای هزینه راهبری و نگهداری زیادی می باشند.

[sadrathermo]

با سلام. و تشکر فراوان. با ابهامی که برام در فهم دقیق فشار اسمزی بود، با خوندن این متن خلاصه حل شد. اما یک سوال دارم و اون اینکه لزوم استفاده از فرآیند فشار اسمزی معکوس چیه؟ در حالی که اگر بر طبق فرضیات شماره گذاری متن، در ظرف آبی وجود نداشته باشد و فقط ظرف1 به همرا یک غشا که فقط قابلیت عبور آب را دارد و ایجاد فشار کمتری به همان آب خالص خواهیم رسید و نیازی به بودن آب در ظرف2 وبنابراین نیا زبه فشار بیشتر برای غلبه بر فشار اسمزی نخواهد بود
ممنون میشوم اگر جوابم را بدهید
یا علی

[ریپورتر]

این روش برای حذف مواد معلق ، کدورت ، رنگ ، بو ، طعم ، کلرمازاد ، باکتری ها ، ویروس ها ، میکروب ها و در نهایت املاح محلول در داخل آب به کار می رود. تمامی این موارد توسط دو واحد پیش تصفیه فیزیکی و اسمز معکوس از داخل آب تا درصد زیادی حذف می شوند.
دستگاه های تصفیه فیزیکی آب به روش اسمز معکوس امروزه در صنایع بسیار زیادی از جمله نفت ، گاز ، پتروشیمی ، آب و فاضلاب ، صنایع دارویی ، بهداشتی ، غذایی ، الکترونیک و ... کاربرد فراوانی دارند همچنین این دستگاهها می توانند کل مواد جامد محلول در آب را از مقدار مجاز برای آبیاری و آشامیدن و خط فرآیند تا حد صفر نیز پایین بیاورند.
آب صنایع مختلف در حد غیر مجاز مشکلات عدیده ای را برای تولیدات هر صنعت بوجود خواهد آورد. با بکارگیری این تکنولوژی می توان راه را برای بهتر شدن کیفیت محصولات کارخانجات و صنایع هموار ساخت. برخی از عملکردهای رایج اسمز معکوس عبارتند از :
نمک زدایی از آب دریا و تبدیل آن به آب قابل شرب
نمک زدایی از آب چاه ، شور ، لب شوره و غیره ....
تولید آب فوق خالص برای آزمایشگاه ها ، صنایع الکترونیک و داروسازیها
تغلیظ آب میوه ، شیر یا محلول های شکر
تغلیظ قهوه ، چای ، سوپ و غیره
تغلیظ آمینواسیدها (وسایر مواد آلی) و موارد مشابه

تشریح فرایند اسمز معکوس
خاصیت اسمزی به عبور یک حلال از بخش محلول رقیق به بخش محلول غلیظ از درون یک غشاء نیمه تراوا گفته می شود. همانطور که در شکل پیداست در ابتدا سطح مایعات در دو بخش مساوی می باشند ولی به دلیل وجود تمایل یکسان نمودن غلظتها در دو بخش ، مولکولهای آب از بخش محلول رقیق از غشاء عبور نموده و به درون محلول غلیظ نفوذ می کنند و سطح مایع در بخش غلیظ افزایش می یابد. جریان مولکولهای آب از درون غشاء تا آنجا انجام می گیرد که اختلاف سطح مایع ( اختلاف فشار ) در دو بخش ، مانع حرکت مولکولهای آب شود. اختلاف فشار در بخش جدا شده توسط غشاء که در آن از جریان خالص مولکولهای آب جلوگیری می نماید ، را فشار اسمزی می نامند. حال چنانچه فشاری بیش از فشار اسمزی به بخش محلول غلیظ وارد شود ، عکس پدیده اسمزی بروز می کند. به عبارت دیگر مولکولهای آب از بخش محلول غلیظ تر به بخش محلول رقیق تر جریان می یابند. این پدیده را اسمز معکوس می گویند.