غشاهای اسمز معکوس
کاربرد غشا و انواع مختلف آنها به طور جداگانه در مقالاتی تشریح شده‌اند. در این بخش سعی بر این است که طبقه‌بندی انواع غشای نیمه تراوا اسمز معکوس مورد استفاده در دستگاه آب شیرین کن را مورد بررسی قرار بدهیم. غشا های نیمه تراوا بر اساس معیارهای مختلف نظیر مکانیسم‌های جداسازی، مورفولوژی فیزیکی و ساختار شیمیایی تقسیم‌بندی می‌شوند
طبقه بندی 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 انحلال پذیری و پخش شدگی 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 الکترو دیالیز 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 صاف سازی متداول نزدیک هستند؛ اما در غشاهای متراکم جداسازی تا اندازه‌ای 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 الترا فیلتر دارای حفره متوسط و غشاهای نانو فیلتر دارای حفره‌های کوچک هستند و غشاهای دستگاه اسمز معکوس بدون حفره می‌باشند.
طبقه‌بندی بر اساس مرفولوژی
در غشاهای تحت فشار فلاکس جریان تصفیه‌شده با ضخامت 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 به عنوان 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 قابل چشم پوشی است و فقط به عنوان 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. معمولا لایه متخلخل یک غشا نامتقارن است. در این غشا ضخامت لایه نازک 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 با ضخامت لایه غشایی جهت محدود کردن مقاومت در برابر انتقال، به اندازه 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 دور نگه 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.
طبقه‌بندی بر اساس شکل هندسی
غشاها به صورت دو شکل هندسی مسطح و استوانه‌ای ساخته می‌شوند. اشکال استوانه‌ای را بر اساس ابعاد می‌توان به دو دسته‌ی 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.
طبقه‌بندی بر اساس ساختار شیمیایی
غشاها از مواد گوناگون ساخته می‌شوند؛ که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را خواهند داشت. مواد پلیمری به طور 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. به طور 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.
برند های شناخته شده تولید کننده ممبران اسمز معکوس
- فیلمتک Filmtec
- ال جی LG
- CMS
- ونترون vontron
برند های شناخته شده تولید کننده پرشر وسل
- Hydro PV
- Vender
- Code Line
- Wave cyber
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 زولی
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.
021-55256411-12
09223345280