تاریخچه و کاربرد فرایندهای غشایی و اسمز معکوس

 
فرایند های غشایی
فرایند های غشایی

سابقه‌ ی استفاده از صاف‌سازی به اوایل قرن بیستم باز می‌گردد. در دهه‌ ی سوم قرن بیستم غشا هایی برای جداسازی، خالص‌ سازی و یا تغلیظ محلول‌ ها به‌ویژه سیال‌ های حاوی میکروارگانیسم‌ ها مورد استفاده قرار گرفت. اولین کاربرد غشا های میکروپروسسور (Microporous membrane) در دهه‌ی 1920 ثبت‌شده است. 

از آنها عمدتاً برای حذف باکتری‌ ها، میکروارگانیسم‌ ها و ذرات دیگر از گازها و مایعات و همچنین جداسازی و تعیین اندازه‌ی اجزای مولکول‌ های بزرگ مانند پروتئین‌ ها استفاده می‌شود.

در دهه‌ی 1950 صنعتگران از صافی سازی غشایی در مقیاس صنعتی برای استرلیزاسیون حلال‌ های پزشکی و دارویی استفاده نمودند. صافی سازی غشایی در صنایع غذایی برای خالص‌ سازی، جداسازی، تغلیظ و یا استریلیزاسیون انواع محصولات غذایی نظیر آبمیوه‌ ها، فراورده‌ های لبنی، روغن‌ های گیاهی و نوشیدنی‌ ها مورد استفاده قرار گرفت.

غشا های امروزی RO

اولین کاربرد صافی سازی غشایی جهت تأمین آب آشامیدنی در دهه‌ی 1980 به دلیل مشکلات ناشی از آلودگی میکروبی آغاز شد. پیشرفت صنعتی در طراحی و بهره‌برداری ازجمله معرفی رژیم‌های جریان Dead-end، جریان فیبر توخالی خارج به داخل و سیستم‌های شستشوی معکوس، کاربرد صافی سازی غشایی جهت تهیه‌ی آب آشامیدنی را اقتصادی نمود. تأسیسات کوچک آب‌رسانی از غشا های صاف‌سازی استفاده می‌نمودند. کاربرد صافی ماسه‌ای تند در آن دوران پرهزینه‌تر بود و همچنین به بهره‌برداران ماهر نیاز داشت و بنابراین در تأسیسات آب‌رسانی کوچک نامناسب بود؛ بنابراین صافی سازی غشایی به دلیل خود راهبری بیشتر، به‌ روزتر بودن و بهره‌ برداری آسان‌ تر مورد استفاده قرار گرفت.

سال 1987 اولین تصفیه‌خانه صافی سازی غشایی که جهت تولید آب آشامیدنی در ایالات‌ متحده امریکا به کار گرفته شد در تصفیه‌خانه Keystone Restors در ایالت کلورادو به ظرفیت 225 مترمکعب در روز بود. همزمان با امریکا در اروپا هم احداث تصفیه‌خانه صافی سازی غشایی صورت گرفت به‌طوری‌که در سال 1988 یک تصفیه‌خانه با فرایند اولترافیلتراسیون (UF) به ظرفیت 250 مترمکعب در روز در فرانسه احداث شد.

دلیل دیگر کاربرد صافی سازی غشایی، تصویب قانون تصفیه آب سطحی در سال 1989 بود. پیشنهاد شده بود که صافی سازی غشایی نسبت به صافی سازی دانه‌ای (ماسه‌ای) پتانسیل تصفیه آب باکیفیت بالاتر را دارد، اما با این‌ وجود در آن زمان کاربرد صافی سازی غشایی به‌کندی رشد می‌کرد به‌ طوری‌که تا سال 1993 تنها هشت تصفیه‌ خانه غشایی در ایالات‌ متحده احداث‌ شده بود؛ اما از سال 1993 به بعد کاربرد آن‌ ها در تصفیه آب رو به افزایش نهاد چون در طی این دهه احداث تصفیه‌ خانه با سیستم صافی غشایی ازنظر اقتصادی به‌صرفه‌ تر و هزینه‌ی آن‌ها به‌شدت کاهش‌ یافته بود و انواع غشا ها توسط سازندگان زیادی به بازار عرضه گردید. در نیمه‌ی دوم دهه 1990 بیش از 100 تصفیه‌ خانه از نوع صافی سازی غشایی در ایالات‌ متحده ساخته شد. ظرفیت کل این تصفیه‌خانه‌ ها تا پایان سال 2000 در امریکا حدود 760000 متر مکعب در روز بود. این حجم آب تولید ی حدود یک درصد آب سطحی تصفیه‌ شده توسط تأسیسات عمومی بود. کاربرد این روش همانند امریکا در سایر کشور ها هم توسعه‌ یافته است و یا درحال‌ توسعه می‌باشد.

سیر تکاملی این پدیده با انجام پژوهش‌ها بر روی ساخت انواع غشا ها و شناخت فرایند ها در طی زمان به‌گونه‌ ای ادامه یافت که در حال حاضر این فرایند یکی از شیوه‌ های اصلی شیرین سازی آب دریا محسوب می‌گردد. در حال حاضر 70 درصد کل تصفیه‌خانه‌ های آب‌ شیرین‌ کن غشایی هستند از جمله فرایند اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون (NF). کاربرد دستگاه اسمز معکوس در شیرین سازی آب از دهه 60 شروع شد. امروزه بزرگ‌ ترین تصفیه‌ خانه موجود (تا سال 2009) به ظرفیت 250000 مترمکعب در روز در یوما امریکا قرار دارد.

 اسمز معکوس
اسمز معکوس

سیر تکاملی این پدیده با انجام پژوهش‌ها بر روی ساخت انواع غشا ها و شناخت فرایندها در طی زمان به‌گونه‌ای ادامه یافت که در حال حاضر این فرایند یکی از شیوه‌ های اصلی شیرین سازی آب دریا محسوب می‌گردد. در حال حاضر 70 درصد کل تصفیه‌ خانه‌های آب‌شیرین‌کن غشایی هستند از جمله فرایند اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون (NF). کاربرد اسمز معکوس در شیرین سازی آب از دهه 60 شروع شد. امروزه بزرگ‌ ترین تصفیه‌خانه موجود (تا سال 2009) به ظرفیت 250000 مترمکعب در روز در یوما امریکا قرار دارد.

کاربرد دیگر فرایند RO در نرم‌سازی آب‌های سخت، حذف پیش سازهای فراورده‌ های جانبی گندزدایی یا حذف مواد آلی طبیعی و آلاینده‌های خاص می‌باشد.

هرچند کاربرد غشا در تصفیه آب خصوصاً نمک‌ زدایی در دنیا قدمت طولانی دارد اما از زمان نصب و به‌ کارگیری نخستین سیستم غشایی در ایران به‌درستی مشخص نیست. به نظر می‌رسد که در سال 1340 همزمان با توسعه صادرات نفتی اولین آب شیرین کن کشور در جزیره خارک نصب‌شده باشد. ازآن‌پس از این سیستم‌ ها برای تأمین آب شرب جزایر و برخی شهر های ساحلی جنوب کشور به‌صورت محدود به کار گرفته شد. طی سال‌ های 1378 تا 13383 متعاقب خشک‌ سالی و افزایش تقاضا برای آب باکیفیت بهتر، به‌تدریج بخش خصوصی تأسیسات آب‌ شیرین‌ کن با ظرفیت‌ های کوچک در تعدادی از شهر ها و روستا های کشور مستقر گردید. بر پایه گزارش‌ها شرکت آب و فاضلاب در پایان سال 1282، حدود 145 واحد آب‌شیرین‌کن با مجموع ظرفیت تولید 599947 متر مکعب در روز، بخشی از نیاز آب آشامیدنی کشور را تأمین کردند. از این تعداد 128 واحد با مجموع تولید 533170 مترمکعب در روز در شهرها و مابقی در روستاها مستقر بوده‌اند. استان هرمزگان، قم و بوشهر به ترتیب با دارا بودن 41، 26 و 24 واحد آب‌شیرین‌کن دارای بیشترین تعداد هستند. بالاترین ظرفیت شیرین سازی آب به ترتیب متعلق به استان سیستان و بلوچستان، سپس هرمزگان و در آخر قم هستند. ازنظر نوع فرایند نیز فرایند اسمز معکوس با 5/76 درصد (111 واحد) مقام نخست را داراست و بعدازآن فرایندهای تقطیر ناگهانی چندمرحله‌ای ( Multi-stage Flash یا MSF ) با سهمی معادل 8/13 درصد (20 واحد) و تقطیر چند مرحله‌ای (MED) و متراکم سازی بخار (VC) هر یک با 6 واحد در رتبه‌های بعدی قرار گرفته‌اند. اکنون در تعداد زیادی از صنایع کشور، فرودگاه‌ها و تأسیسات کوچک آب‌ رسانی از صافی سازی غشایی برای تصفیه آب استفاده می‌گردد و انتظار می‌رود روزبه‌روز بر تعداد آن‌ها افزوده شود.

اکنون در تعداد زیادی از صنایع کشور، فرودگاه‌ ها و تأسیسات کوچک آب‌رسانی از صافی سازی غشایی برای تصفیه آب استفاده می‌گردد و انتظار می‌رود روزبه‌روز بر تعداد آن‌ ها افزوده شود.

تصویر تصفیه‌ خانه غشایی ادمتون کانادا
تصویر تصفیه‌ خانه غشایی ادمتون کانادا

گردآورنده: مهندس محمد بهجتی

منبع: اصول فرایند غشایی

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