تصفیه آب

 آب شیرین کن 

آب شیرین کن چیست؟ 

آب دریاها و بسیاری از آب‌های زیرزمینی شور میباشند. حاوی نمک‌ها و املاح معدنی گوناگون هستند که باعث شده است غیرقابل استفاده و آشامیدن باشند. اما آب شیرین کن خانگی یا آب شیرین کن صنعتی این مشکل را حل کرده است. البته هنوز هم مشکل آب آشامیدنی وجود دارد اما با این دستگاه‌های کوچک بزرگ بخش اعظمی از این مشکلات حل شده است.

کاربرد آب شیرین کن

تولید کردن آب شیرین از آب شور نیاز به فرایندهای مکانیکی و حرارتی و دستگاه‌های خاص خودش را دارد. جدا کردن نمک از آب باید در یک بستر قدرتمند انجام شود. در حال حاضر دو نوع طرز کار برای آب شیرین کن وجود دارد. یکی آب شیرین کن اسمز معکوس و دیگری آب شیرین کن حرارتی یا HTH.

آب شیرین کن اسمز معکوس یا غشایی

 

نام اسمزمعکوس را احتمالا در دستگاه‌های آب تصفیه کن شنیده‌اید. اسمزمعکوس یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های تصفیه آب است که کارایی بسیار بالایی دارد و کیفیت آب را به بالاترین حد ممکن می‌رساند. به آن آب شیرین کن غشایی هم گفته میشود .

آب شیرین کن غشایی در حقیقت با استفاده از یک یا چند غشای متخلخل فرایند شیرین‌سازی آب را انجام می‌دهد. یک غشا داخل آب قرار می‌گیرد. غشایی که بسیار نازک است و روی آن سوراخ‌های بسیار ریزی در ابعاد نانو وجود دارند. مولکول‌های آب به دلیل جرم وزنی و حجم کمی که دارند می‌توانند از داخل این سوراخ‌های ریز عبور کنند. اما نمک‌های موجود در آب بسیار بزرگتر هستند.

با اینکه در آب حل شده‌اند و با چشم دیده نمی‌شوند اما همچنان بزرگتر هستند و غشا می‌تواند جلوی آن را بگیرد و به این صورت عمل شیرین‌سازی انجام می‌شود.

اما این سوراخ‌ها تنها دلیل شیرین‌سازی نیستند. در برخی دستگاه‌های تصفیه آب از جریان برق استفاده می‌شود تا یون‌هایی که با آب واکنش داده‌اند هم پیوندشان شکسته شود و وارد آب نشوند.این جریان برق باعث می‌شود تا الکترون‌های آزاد با یون‌های مثبت واکنش داده و اندازه‌ و حجم مولکول‌های نمک واکنش‌ داده شده بیشتر شود و از داخل غشا عبور نمی‌کند. این مکانیزم آب شیرین کن غشایی است. اسمز معکوس یکی از پرکاربردترین روش‌ها در اسمزمعکوس است.

 

 

آب شیرین کن حرارتی

 

آب شیرین کن حرارتی هم مکانیزم بسیار پیشرفته‌ای دارد،آب را حرارت می‌دهند. آب بخار می‌شود و بخار آن را تقطیر می‌کنند. یعنی با یک وسیله‌ای سرد می‌کنند و دوباره به مایع تبدیل می‌کنند.
یکی از این روش‌ها MSF یا Multi-Stage Flash Distillation است. یعنی آبی که در حال تبخیر است را از یک محفظه‌ی تبخیر ناگهانی عبور می‌دهند. با کاهش فشار آب به صورت ناگهانی بخش زیادی از آب به بخار تبدیل می‌شود.این بخار در یک محفظه‌ی جداسازی از آب جدا می‌شود و وارد دستگاه‌های سرد‌سازی و تقطیر می‌شود. با این روش هم انرژی کمتری نیاز است و هم در مدت زمان کم می‌توان حجم زیادی از آب را تولید کرد.

 

انواع آب شیرین کن

 

آب شیرین کن های صنعتی

 

در صنعت استفاده از آب شیرین بسیار متداول است. مخصوصا در کارخانه‌هایی که محصولات خوراکی مختلف را تولید می‌کنند حتما باید از آب شیرین استفاده شود. در غیر این صورت مواد غذایی بسیار بدمزه می‌شوند و امکان خوردن و استفاده از آن‌ها وجود ندارد.

آب شیرین‌کن‌های صنعتی اندازه و ابعاد بسیار بزرگتری دارند. ظرفیت بسیار بالاتری دارند و از نظر قیمت هم بسیار گران‌قیمت‌تر هستند. باید فضای خاصی برای نصب آن‌ها وجود داشته باشد. فشار آب هم باید از طریق پمپ‌هایی تامین شود تا آب بتواند داخل این دستگا‌ه‌ها حرکت کند.

 

آب شیرین کن های خانگی

 

با دستگاه آب شیرین کن نیازی به آب شهری احساس نمی‌شود. اگر نزدیک دریا باشید می‌توانید از این آب استفاده کنید و می‌توانید از طریق یک پمپ آب را از چاه بیرون بکشید و به لوله‌کشی خانه وصل کنید. برای استحمام، آشپزی و همچنین آشامیدن هیچ مشکلی نخواهید داشت و تمام مشکلات شما حل می‌شوند.

 

 

 

 

 

 اسمزمعکوس 

اسمزمعکوس (Reverse Osmosis) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود. اگر یک غشای نیمه‌تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب به صورت طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت پایین‌تر به غلظت بالاتر جریان پیدا میکند. این پدیده تا هنگامی که پتانسیل‌های شیمیایی دو طرف برابر گردند ادامه دارد. در حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزی است. اگر فشاری برابر با اختلاف فشار اسمزی به محلول غلیظ‌تر اعمال گردد جریان آب قطع میشود. در صورتی‌که فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی باشد، جهت جریان طبیعی آب، معکوس میگردد.

در این روش آب با فشار از میان غشایی گذرانده می‌شود که نیترات و سایر مواد معدنی و بسیاری از مواد شیمیایی و میکروارگانیسم‌ها (عمدتاً باکتری‌ها) را حذف می‌کند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشا باقی می‌ماند که به عنوان آب پسمانده (Concentrate) دور ریخته می‌شود. می‌توان پسماند خروجی را مجدداً به سیستم بازگرداند تا در مصرف آب صرفه جویی به عمل آید. اگر پسآب خروجی که نیم تا دو سوم آب را تشکیل می‌دهد در یک سیکل چرخشی وارد شود می‌توان راندمان سیستم را افزایش داد.

همچنین بهترین روش نمک زدائی از آب‌های شور استفاده از فرایند اسمزمعکوس می‌باشد، زیرا سیستم پیچیده‌ای نداشته و راهبری آن قابلیت کنترل بیشتری از دیگر روش‌ها دارا می‌باشد و با توجه به توسعه روش‌های پیشرفته تولید غشاهای پلیمری، به‌کارگیری این روش، توجیه بیشتری دارد.

کارخانه آب شیرین کنی به روش اسمز معکوس

صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخش‌های تولید بخار و فرایند خود از سیستم اسمز معکوس به فراوانی استفاده می‌کنند. اساس کار این دستگاه‌ها بر عبور مولکول‌های غیر یونی مثل آب از یک غشاء با روزنه‌های بسیار ریز بنا شده‌است. این غشاءها به صورتی ساخته شده‌اند که مولکول‌های خنثی را به راحتی از خود عبور می‌دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریباً خالص تبدیل می‌گردد. در سیستم اسمز معکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه شده (Permeate) و پساب غلیظ (Concentrate) یا (Brine) تبدیل می‌شود. سیستم اسمز معکوس که به واسطه فیلتری که به آن ممبران یا غشاء گفته می‌شود عملیات جداسازی مولکول را انجام می‌دهد. به این صورت که غشاء یا لایه‌های به هم تابیده شده به دور یک لوله استوانه ای که بیشتر از جنس پلاستیک است با روزنه‌هایی که اندازه آن‌ها از یک ده هزارم میکرون کوچکتر هستند آلاینده‌های آب را جداسازی می‌کند. این آلاینده‌های آب شامل نیترات، انگل، باکتری، قارچ، سموم کشاورزی، نمک و سایر املاح محلول آلوده‌کننده می‌باشند.

اساس کار اسمزمعکوس

اگر یك غشاء نیمه تراوا (Semi-Permeable Membrane) بین دو محلول با غلظت های متفاوت قرار گیرد، مقداری از حلال (رقیق) از یك طرف غشاء به طرف دیگر منتقل می شود. غشاء معمولا از جنس استات سلولوز و یا پلی آمید است. البته امروزه غشاء را از مخلوط استات سلولوز و تری استات سلولوز می سازند.جهت طبیعی حركت حلال به گونه ای است كه محلول غلیظ تر، رقیق می شود.

اگر به سیستم اجازه رسیدن به تعادل داده شود، در آن صورت سطح آب نمك ( آب حاوی ناخالصی ) از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. این اختلاف سطح در دو طرف غشاء را فشار اسمزی می گویند. در واقع تنها مولكولهای آب قادر به عبور از غشاء نیمه تراوا هستند.

تكنولوژی اسمز معكوس در دستگاه های تصفیه آب خانگی

هر دستگاه تصفیه آب اسمزمعكوس ( خانگی و یا صنعتی ) به صورت ساده شامل قسمتهای زیر است:

• غشاء نیمه تراوا ( ممبرین )
• پمپی كه بتواند فشار لازم آب ورودی به سیستم را تامین كند.
• خروجی پساب ( فاضلاب )

در دستگاههای اسمزمعكوس خانگی ، آب خام ( تصفیه نشده ) پس از عبور از سه فیلتر اولیه ( پیش فیلتر ها ) و انجام تصفیه اولیه ، با فشار پمپ وارد محفظه ای كه حاوی ممبرین RO است می شود. ممبرین از چندین لایه غشاء نیمه تراوا كه به دور یك لوله مركزی پیچیده شده اند تشكیل شده است.