فرآیند اسمز معکوس RO در دستگاه تصفیه آب

فرآیند اسمز معکوس RO چیست؟

 در این مقاله قصد داریم در مورد تصفیه آب به روش اسمز معکوس و دستگاه تصفیه آبی که با این روش آب ناخالص را تصفیه می کند صحبت کنیم.

اسمز معکوس (RO) یک تکنولوژی تصفیه آب است که از غشای نیمه رسانا برای حذف یون ها، مولکول ها و ذرات بزرگتر از آب آشامیدنی استفاده می کند. غشاء RO یا همان فیلتر ممبران یک فیلتر بسیار مرغوب است که می تواند مولکول های شیمیایی را از آب جدا کند. یک مولکول حداقل هزار بار کوچکتر از کوچک ترین ویروس، باکتری یا هر گونه ناخالصی است. بنابراین تصفیه کننده RO نه تنها تمام باکتری ها و ویروس ها را از آب حذف می کند بلکه تمام مواد شیمیایی سمی مانند فلزات سنگین را از آب پاک می کند. یک دستگاه تصفیه آب RO بهترین نوع تصفیه کننده آب برای استفاده در منزل است.

به تصویر زیر توجه کنید. شکل گرافیکی اندازه یک سوراخ از غشای RO را در مقایسه با اندازه ناخالصی معمول در آب نشان می دهد. سوراخ یا منافذ یک غشاء RO که از طریق آن آب خارج می شود، بسیار کوچک است. این منافذ نه تنها کوچکترین باکتری یا ویروس ها را از آب را جدا می کند، بلکه مولکول های شیمیایی مانند نمک را نیز از بین می برد.

اندازه ذرات غشا در مقایسه با اندازه ناخالصی های آلاینده

منشأ غشاء RO به اندازه 0.0005 میکرون است. این منشأ کمی بزرگتر از یک مولکول آب است. بنابراین مولکول های آب از طریق غشا RO عبور می کنند. مولکول نمک دریا 0.0007 میکرون است که کمی بزرگتر از منافذ غشاء RO است. بنابراین نمی تواند از این منافذ عبور کند. میکروب ها، ویروس ها و مولکول های آلی که بسیار بزرگتر از منافذ RO هستند نیز نمی توانند از طریق منافذ غشاء RO عبور کنند. می توان گفت 90 تا 99 درصد آلاینده ها از طریق فرآیند اسمز معکوس از آب جدا می شود. بنابراین هنگامی که آب کثیف تحت فشار بر روی یک طرف غشاء RO جریان پیدا می کند، تنها آب خالص از طریق منافذ غشاء RO عبور می کند.همه آب از طریق منافذ غشاء در جریان تصفیه آب به روش اسمز معکوس عبور داده نمی شود، فقط حدود 50٪ از آب ناخالص اجازه عبور از غشاء RO برای رسیدن به آب خالص را دارد. 50 درصد آب به طور مداوم روی سطح غشا جریان دارد. 

چرا تصفیه آب اسمز معکوس RO لازم است؟

چرا تصفیه آب اسمز معکوس RO لازم است؟ به این دلیل است که بهترین تصفیه آب در دسترس است. یک تصفیه کننده  RO می تواند مواد شیمیایی حل شده را در آب حذف کند. سایر دستگاه های تصفیه آب قادر به این کار نیستند. اگر آب آشامیدنی به سمی مانند آرسنیک آلوده باشد، تنها تصفیه آب RO می تواند آن را از بین ببرد. یک تصفیه کننده RO آب در حذف همه از باکتری ها و ویروس ها موثر است. بنابراین پاسخ ساده به سوال «چرا تصفیه آب RO لازم است؟» این است که کاربر را از انواع خطرات در آب آشامیدنی محافظت می کند.

اجزاء تشکیل دهنده تصفیه آب RO

غشا فیلتر اسمز معکوس: در واقع قلب سیستم است.
پمپ: یک نیرو برای فشار آب از غلظت محلول کم به یک غلظت محلول بالا ایجاد می کند.
پیش فیلتر: با توجه به حساسیت غشاء به ذرات معلق مانند کلر، آهن و غیره در آب آشامیدنی، لازم است قبل از رسیدن آب به غشا (فیلتر ممبران) آنها را حذف کنید. بنابراین، آب از پیش فیلتر منتقل می شود که عمدتا فیلترهای PP و کربن است.
سنسورهای کنترل
لوله ها و اتصالات
بدن / قاب
پمپ تزریق کلر

عملکرد سیستم قبل از ورود به فیلتر ممبران (غشاء اسمز معکوس)

پیش تصفیه یک فرآیند پیش درمان است تا قلب سیستم (غشاء) سالم نگه داشته شود. این فرآیند اغلب شامل سه مرحله است که آب خام را برای ورود به دستگاه واحد اصلی (غشاء) آماده می کند. این فیلتر ها مواد مضر، به ویژه کلر را حذف می کنند. کلر عامل مهمی در کاهش عملکرد غشا و طول عمر آن است.
مرحله اول: فیلتر فیبر PP: این فیلتر از 5 میکرون 100٪ پلی پروپیلن فشرده خالص ساخته شده است. این فیلتر گل، شن و سایر آلودگی های معلق را حذف می کند.
ساختار فیلتر مرحله اول طوری است که ذرات بزرگتر در قسمت های بیرونی قرار داده می شوند و ذرات ریز در قسمت های داخلی به دام افتاده اند. به عبارت دیگر، تراکم فیبر فیلتر از سطح بیرونی تا سطح داخلی شدیدتر می شود. ساختار بافت این فیلترها منجر به بهینه سازی عملکرد و افزایش طول عمر فیلتر می شود.
مرحله دوم و سوم: فیلتر کربن گرانول و کربن جامد
کربن فعال از مواد کربن مانند چوب، زغال سنگ، بقایای نفت و غیره ساخته می شود. فاز فعال سازی کانال های نامنظم و منافذ در جرم جامد ایجاد می کند که منجر به نسبت بسیار بالایی از سطح به حجم (500 تا 1500) می شود. قدرت کربن فعال بر اساس این کانال ها و منافذ است. کربن فعال برای حذف مزه، بوی، رنگ، مواد آلی، هالوفرم و کلر استفاده می شود.

مرحله دوم: فیلتر کربن فعال گرانول، از ذرات دانه ای (مانند شن و ماسه) از کربن فعال تشکیل شده است. برای حذف اولیه از طعم، بوی، رنگ، مواد آلی، هالوفرم،  کلر و مواد شیمیایی آلی موجود در حشره کش ها و آفت کش ها از آب استفاده می شود.
مرحله سوم: فیلتر بلاک کربن، برای تکمیل مرحله دوم و حذف مواد شیمیایی در آب استفاده می شود. ساختار متخلخل فیلتر برای حذف بالاترین سطح کلر و سموم محسوب می شود. فیلتر شامل دو لایه پلی پروپیلن برای پیش درمان است.
مخزن 1، 2 و 3 فیلتر از پلی کربنات ساخته شده است. آنها بهداشتی، ضد خش، ضد تار شدن مقاوم در برابر ترک خوردگی هستند.

چگونه RO در تصفیه آب کار می کند؟

برای توضیح اینکه چگونه RO در تصفیه آب کار می کند، به شکل زیر توجه کنید. این شکل  جریان یک تصفیه کننده آب اسمز معکوس را نشان می دهد.  چندین مرحله فیلتراسیون وجود دارد که در تصفیه آب اسمز معکوس وجود دارد. این مراحل همگی پیش از غشای RO برای محافظت از آن وجود دارند. این فیلترها وظیفه حذف ذرات معلق را بر عهده دارند. این ذرات می توانند به غشاء RO آسیب برسانند.

اسمز معکوس یک فیلتر مخصوص دارد که به طور معمول باعث می شود آب از غلظت محلول کم (کم یا بدون نمک) به یک غلظت محلول بالا (نمک بالا) حرکت کند. در سیستم تصفیه آب به روش اسمز معکوس،  آب با کمک فشار پمپ، از قسمت (نمک بالا) تا (نمک کم) حرکت می کند. این عمل باعث جدایی آب خالص از آب ناخالص می شود که تصفیه آب نامیده می شود.

در این نمودار مرحله اول فیلتر رسوبی 20 میکرون است، مرحله دوم فیلتر 5 میکرون، مرحله سوم فیلتر کربن فعال است، مرحله چهارم غشای RO یا همان فیلتر ممبران است و مرحله پنجم تصفیه آب UV است. برخی از دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس RO دارای 6 یا حتی 7 مرحله تصفیه آب می باشند. مرحله اضافی می تواند یک فیلتر دوم کربن فعال شامل یک کربن فعال بلوک یا کربن فعال گرانول باشد. در پایان پس از غشاء RO نیز می توان یک فیلتر بازسازی کننده یا مرحله تقویت طعم دهنده داشت.

کاربردهای اسمز معکوس

بعضی از مهمترین کاربردهای فناوری RO در زندگی روزمره شامل موارد زیر است:

نمک زدایی آب: کاربرد عمده تکنولوژی RO در شیرین سازی آب است. از این رو برای تبدیل آب شور مانند آب دریا و آب های زمین به آب تازه از روش اسمز معکوس استفاده می شود. بسیاری از کشورهای خلیج خاورمیانه دارای دستگاه های بسیار بزرگ آب شیرین کن برای دستیابی به آب های سالم هستند.

صنایع غذایی: در صنایع غذایی برای تغلیظ شیر، آب پرتقال، آب گوجه فرنگی و… از روش اسمز معکوس استفاده می شود.

دارویی: روش اسمز معکوس در تولید بسیاری از داروها مانند آنتی بیوتیک ها استفاده می شود. RO محلول آنتی بیوتیک را قبل از خشک کردن تخمیر می کند  تا آنتی بیوتیک ها را به صورت پودر تولید کند.

شستشوی خودرو: با استفاده از فرآیند اسمز معکوس RO در شستشوی ماشین سطوح جلا داده می شوند. بنابراین هیچ لکه ای پس از خشک شدن روی ماشین باقی نمی ماند.

بازیافت فاضلاب: فرآیند RO برای بازیافت زباله ها و تبدیل آن به آب شرب استفاده می شود. حتی فاضلاب به این ترتیب بازیافت می شود. برخی از کشورها به طور جدی به این موضوع فکر می کنند؛ زیرا بازیافت پساب ها ارزان تر از شیرین کردن آب های دریایی است.

مزایای فیلترهای آب اسمز معکوس RO

مزیت فیلتر آب اسمز معکوس این است که نه تنها تمام میکروب ها شامل کوچکترین ویروس ها را حذف می کند، بلکه مواد شیمیایی مضر مانند آرسنیک، فلزات سنگین، نیترات، نمک و غیره را نیز از آب جدا می کند. این فرایند با محیط زیست سازگار است. هزینه آن برای به دست آوردن یک آب خالص مقرون به صرفه است. اسمز معکوس یا دستگاه تصفیه آب RO خیلی بهتر از تصفیه آب با فیلتر UV است. فیلتر UV تنها دارای یک نور قدرتمند است که از اشعه ماوراء بنفش برای از بین بردن هر گونه میکروب و انگل استفاده می کند. این میکروب های مرده در آب باقی می ماند و وارد بدن می شود. همچنین با خاموش و روشن کردن لامپ UV ممکن است جلبک یا لجن در اطراف لامپ بوجود بیاید که اشعه UV را مسدود می کند. 

از دیگر مزایای این دستگاه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تصفیه آب با کارایی بالا
• آسان برای استفاده و کارکردن
• امکان طراحی برای جریان های مختلف آب
• اندازه کوچک، در مقایسه با سایر سیستم های تصفیه
• قابلیت حذف مواد معدنی آب: آنیون و کاتیون (بدون اثر قابل توجهی بر طعم آب)
• عملکرد خوب 
• ظاهر مناسب و زیبا نسبت به سایر سیستم ها

معایب تصفیه آب RO

دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس نیاز به فشار آب بالا دارد و برخی از آب هنگام جریان با فشار بالا هدر می رود. اگر فشار کافی در خط لوله شما وجود نداشته باشد، یک موتور الکتریکی کوچک برای پمپ کردن آب به فشار بالا نیاز است. برای جمع آوری آب تصفیه کننده RO نیاز است که لوله کوچک زهکشی RO به جای آن به داخل تخلیه قرار گیرد. آب به دست آمده از داخل تخلیه می تواند برای تمیز کردن یا آبیاری گیاهان استفاده شود.

راهنمای سیستم عامل دستگاه تصفیه آب RO

• فاضلاب هرگز نباید مسدود شود.
• هیچ شیری نباید روی خط خروجی آب تصفیه شده نصب شود. هرگز راه را مسدود نکنید و تحت فشار قرار ندهید.
• اگر شما نیاز به انتقال آب تصفیه شده به ارتفاع بالاتر دارید، می توانید یک مخزن ذخیره و یک پمپ را به طور جداگانه استفاده کنید.
• جلوگیری از وارد شدن کلر به سیستم خود با استفاده از فیلتر کربن
• کنترل و ضبط ورودی و خروجی TDS و فاضلاب هر روز.
• سیستم اسمز معکوس سیستم تصفیه آب مقدار کمی آب را کاهش می دهد. pH کم آب را تلخ می کند. در صورت بروز مشکلات فوق، یک شیر میکس برای مخلوط کردن برخی از آب ورودی با آب تصفیه شده استفاده کنید.