طبقه‌ بندی غشا ها و انواع ممبران

 
طبقه‌ بندی غشاها
طبقه‌ بندی غشاها

کاربرد غشا ها و انواع مختلف آنها به‌ طور جداگانه در مقالاتی تشریح شده‌اند. در این بخش سعی بر این است که طبقه‌بندی انواع غشا را مورد بررسی قرار بدهیم. غشا های نیمه‌ تراوا بر اساس معیارهای مختلف نظیر مکانیسم‌های جداسازی، مورفولوژی فیزیکی و ساختار شیمیایی تقسیم‌بندی می‌شوند:

  طبقه‌بندی غشاها بر اساس مکانیسم جداسازی :

   مواد غشایی ازنظر ساختار فیزیکی و ترکیب شیمیایی متفاوت می‌باشند اما تمایز اصلی غشا بر اساس مکانیسم جداسازی صورت می‌گیرد . بر اساس خواص موادی که باید حذف شوند سه مکانیسم جداسازی وجود دارد :

  •   جداسازی بر اساس اختلاف زیاد در اندازه (اثر غربال شدن) غشاهای اصلی که با این معیار بهره‌برداری می‌شوند.
  •   جداسازی بر اساس اختلاف انحلال‌پذیری و پخش شوندگی مواد در غشا (مکانیسم پخش – انحلال)؛ از کارکرد این مکانیسم نفوذ گاز و بخیر را می‌توان نام برد.
  •   جداسازی بر اساس اختلاف بار موادی که باید جدا شوند (اثر الکتروشیمیایی)؛ از این مکانیسم الکترودیالیز و دیالیز دونان را می‌توان نام برد.

 در غشاهای متخلخل اندازه حفره‌ها و توزیع آنها متفاوت می‌باشد و به سه گروه زیر تقسیم می‌گردند:

 حفره بزرگ: غشاهایی که اندازه حفره‌ی آن‌ها بیش از 50 نانومتر است

حفره متوسط: غشاهایی که اندازه حفره‌ی آن‌ها بین 2 تا 50 نانومتر است

حفره کوچک: غشاهایی که اندازه حفره‌ی آن‌ها کمتر از 2 نانومتر است

 در غشاهای متخلخل مکانیسم جداسازی، مکانیکی می‌باشد و ازنظر مکانیسم به فرایندهای صاف‌سازی متداول نزدیک هستند؛ اما در غشاهای متراکم جداسازی تااندازه‌ای به واکنش متقابل فیزیکی – شیمیایی بین اجزا حل‌شده و مواد غشایی بستگی دارد و دارای بیشترین انتخاب پذیری در جداسازی می‌باشد.

 با توجه به تعاریف فوق غشاهای موسوم به میکرو فیلتر دارای حفره‌های بزرگ، غشاهای الترافیلتر دارای حفره متوسط و غشاهای نانو فیلتر دارای حفره‌های کوچک هستند و غشاهای دستگاه اسمز معکوس بدون حفره می‌باشند.

 2. طبقه‌بندی بر اساس مرفولوژی:

 در غشاهای تحت‌فشار فلاکس جریان تصفیه‌شده باضخامت غشا نسبت عکس دارد. غشاها شامل یک سمت فوقانی خیلی نازک به نام پوسته بوده که توسط یک‌لایه ضخیم‌تر به نام زیر لایه متخلخل‌تر نگهداری می‌شود. لایه متخلخل زیرین به‌عنوان یک ماده پشتیبانی‌کننده عمل می‌کند. پوسته عمل اصلی غشا را انجام می‌دهد. ضخامت پوسته از 1/0 تا 5/0 میکرون متغیر است و تقریباً یک درصد ضخامت زیر لایه متخلخل است. مقاومت لایه نگه‌دارنده یا پشتیبانی‌کننده در انتقال جرم قابل‌چشم‌پوشی است و فقط به‌عنوان یک نگه‌دارنده مکانیکی عمل می‌کند. تفاوت در برابر جریان عمدتاً منحصر به لایه فوقانی است. بر اساس مورفولوژی دو نوع غشا وجود دارد:

غشا مرکب و غشا نامتقارن

 غشا مرکب: در این نوع غشاها لایه فوقانی و لایه تحتانی از مواد متفاوتی ساخته می‌شوند. هر لایه می‌تواند مستقلاً عمل کند. این غشاها به علت خواص انتخابی لایه فوقانی و خواص مکانیکی لایه تحتانی، کارایی بهتری را ایجاد می‌کنند. معمولاً لایه متخلخل یک غشا نامتقارن است. در این غشا ضخامت لایه‌نازک 05/0 تا 5/0 میکرون و ضخامت لایه ضخیم‌تر بین 50 تا 200 میکرومتر است.

غشاهای نامتقارن: در این غشاها لایه‌ی نگه‌دارنده و لایه فوقانی از یک ماده ساخته می‌شوند و ضخامت لایه نفوذپذیر انتخابی، متناسب باضخامت لایه غشایی جهت محدود کردن مقاومت در برابر انتقال، به‌اندازه یک پوسته‌ی نازک کاهش می‌یابد. این لایه روی لایه ضخیم‌تر و سست‌تر دیگر قرار می‌گیرد. لایه دوم جهت ایجاد غشایی با خواص مکانیکی مطلوب، بدون اینکه مانع مهمی در برابر جریان آب باشد بکار می‌رود. لایه فوقانی ضخامتی بین 1/0 تا یک میکرون و لایه متخلخل زیرین ضخامتی بین 50 تا 200 میکرون دارد. این خواص مکانیکی را به‌ طور مصنوعی با دادن یک حرکت مارپیچی به غشا به دورنگه دارنده، بهبود می‌بخشند. با این کار لایه سست‌تر و ضخیم‌تر، محکم و مقاوم می‌گردد. اکثر غشاها میکرو، اولترا و اسمز معکوس از نوع نامتقارن می‌باشند. 

غشا های نا متقارن
غشا های نا متقارن

 3. طبقه‌بندی بر اساس شکل هندسی:

 غشاها به‌صورت دو شکل هندسی مسطح و استوانه‌ای ساخته می‌شوند. اشکال استوانه‌ای را بر اساس ابعاد می‌توان به دودسته‌ی زیر تقسیم‌بندی کرد:

  •  غشاهای لوله‌ای با قطر داخلی بیش از 3 میلی‌متر
  •  غشاهای الیاف توخالی با قطر کوچک‌تر از 3 میلی‌متر

 الیاف توخالی کوچک‌ترین غشای لوله‌ای موجود می‌باشند که قطر خارجی آن‌ها از 80 تا 500 میکرومتر متغیر می‌باشد. این نوع غشا در اسمز معکوس کاربرد دارد. الیاف توخالی با قطر بزرگ‌تر در اولترا و میکرو فیلترها استفاده می‌شوند که در این صورت به آن‌ها غشای کاپی لاری می‌گویند.

 4. طبقه‌بندی بر اساس ساختار شیمیایی:

 غشاها از مواد گوناگون ساخته می‌شوند؛ که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را خواهند داشت. مواد پلیمری به‌طور گسترده جهت ساخت غشا به کار می‌روند. مواد سازنده‌ی غشا باید بتوانند مواد شیمیایی، شرایط عملیاتی مختلف و حرارت را تحمل کنند و در برابر گرفتی بیولوژیکی مقاومت کافی داشته باشند و قابلیت انتخاب بالایی نیز داشته باشند.

 غشاهای مصنوعی را می‌توان از مواد آلی (پلیمری) و یا مواد معدنی (فلزات، سرامیک و ...) ساخت. معمولاً مواد معدنی نسبت به پلیمری از مقاومت حرارتی، مکانیکی و شیمیایی خوبی برخوردارند و بنابراین عمر مفید بیشتری دارند. در هنگام ساخت این نوع غشاها امکان کنترل مطلوب اندازه حفره‌ها وجود دارد. علاوه بر این، این نوع غشاها تمایل کمتری به انسداد و گرفتگی از خود نشان می‌دهند؛ اما عیب بزرگ این مواد آن است که بسیار شکننده می‌باشند و نیز نسبت به غشاهای آلی گران‌تر هستند. به همین دلیل این نوع غشاها فقط محدود به صنایع شیمیایی، جهت تصفیه سیالات با دمای بالا و خورندگی زیاد، صنایع دارویی و لبنی جهت کاربرد در استریلیزاسیون حرارتی می‌باشند؛ بنابراین غشاها را می‌توان در 4 گروه: پلیمری، سرامیکی، فلزی و مایع تقسیم‌بندی کرد.

 در مورد غشاهای مایع همچنان مطالعات روی این نوع غشاها در حال انجام است. به‌طور ساده طبق تعریف غشا ماده‌ای است که بین دو فاز ماده قرار می‌گیرد و انتقال مواد بین آن‌ها را کنترل می‌کند. حال اگر این ماده میانی مایعی غیرقابل امتزاج با سیال‌های مجاور باشد، آن را غشای مایع می‌نامند.

منابع: Water treatment membrane process – Mallevialle, J., Odendaal
Baker R.W, membrane technology and applicaton/Fundamentals of membrane processes – Mohammad Ali Zazaouli & Zabiholah Tofighi
منبع: کتاب اصول فرایندهای غشایی - دکتر ززولی

شرکت زادآب به عنوان تولیدکننده تجهیزات آب و فاضلاب آماده ارائه مشاوره رایگان به شما عزیزان می باشد. در صورت نیاز به مشاوره با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.

55256411,  09124057623

نوشتن دیدگاه

نظر شما بعد از بازبینی کارشناسان ثبت خواهد شد.


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

محصولات ویژه

  • چربی گیر +

    چربی گیر قبل از آنکه سیستم و یا دستگاهی جهت جداسازی روغن از آب یا پساب انتخاب شود لازم است تا نوع پساب روغنی که باید مورد تصفیه قرار گیرد مشخص شود. در این قسمت کلمه‌ی روغن در شکل کلی اطلاعات بیشتر
  • اسمز معکوس +

    اسمز معکوس از جمله شیوه‌ هایی است که امروزه به‌ طور گسترده در شیرین سازی آب دریا، جداسازی مواد آلی و سمی از پساب‌ های صنعتی بکار برده می‌شود. اسمز معکوس ( آب شیرین کن ) فرایند فیزیكی است كه می‌توان از اطلاعات بیشتر
  • دیریتور +

    دیریتور آب حلال بسیار خوبی برای گازهای اکسیژن O2 و دی‌اکسید کربن CO2، ازت و سایر گازهای آزاد می‌باشد. هر چه درجه حرارت آب پایین‌تر و یا آب ساکن تر باشد پتانسیل تمرکز گازها در آن بیشتر خواهد بود و اطلاعات بیشتر
  • سختی گیر +

    سختی گیر منبعی است که درون آن سیلیس و رزین های تبادل یونی قرار دارد. مانند ( سختی آب ) شکل زیر لوله کشی سختی گیر شامل مسیر ورودی، مسیر خروجی، مسیر آب نمک، مسیر تخلیه شستشو و مسیر احیا و بک اطلاعات بیشتر
  • منبع کویل دار +

    منبع کویل دار متداول ترین و بهینه‌ ترین روش برای تولید آبگرم بهداشتی مصرفی و ذخیره آن می‌باشد. در مخزن کویل دار آب داغ یا بخار تهیه شده توسط دیگ، داخل یك کویل حرارتی كه معمولا از چند شاخه لوله اطلاعات بیشتر
  • هیدروسیکلون +

    هیدروسیکلون که با نام سیکلون نیز شناخته می‌شود، دستگاهی برای جداسازی مواد جامد از مایع می‌باشد. دستگاه ماسه‌گیری ابزار ساده و موثری برای گرفتن مواد دانه‌ای و جامدات ساینده از آب می‌باشد. از دستگاه هیدروسیکلون به منظور جداسازی و حذف اطلاعات بیشتر
  • آشغالگیر +

    آشغالگیری یکی از فرآیندهای تصفیه فیزیکی می‌باشد که در اکثر تصفیه‌خانه‌ها و در ابتدای فرآیند تصفیه وجود دارد. در این مرحله عمل حذف و جداسازی مواد جامد و شناور با قطرهایی بیش از ۵.٠ سانتی متر صورت می‌پذیرد که باعث کاهش اطلاعات بیشتر
  • فیلتر پرس +

    فيلتر پرس جهت جداسازي ذرات جامد از مايع در محلول‌هاي سوسپانسيون در فرآيندهاي مختلف صنعتي بکار مي‌رود. اجزای اصلی دستگاه فیلتر پرس عبارتند از: شاسی دستگاه، جک و سیستم هیدرولیک، صفحات فیلتر (از جنس پلی پروپیلن) که با پارچه‌ های اطلاعات بیشتر
  • آنتی اسکالانت +

    آنتی اسکالانت مهمترین ماده شیمیایی است که معمولاً در سیستم‌های اسمز معکوس تزریق می‌گردد. با گذشت زمان به دلیل وجود نمک‌های محلول در آب ورودی به سیستم اسمز معکوس ، محل‌های عبور آب از غشا دچار گرفتگی شده و به اصطلاح اطلاعات بیشتر
  • اسید دیسکلر +

    در سیستم‌هایی كه تبادل حرارت انجام می‌گیرد، معمولا‍ً از آب بعنوان عامل عمده استفاده می‌شود. استفاده از آب كه دارای املاح محلول می‌باشد موجب ایجاد رسوب در سطوح تبادل حرارت گردیده و راندمان دستگاه را به شدت كاهش می‌دهد. به اطلاعات بیشتر
  • 1
  • 2