اصلی‌ترین قطعه در دستگاههای آب شیرین کن صنعتی و خانگی، فیلتر ممبران است. وظیفه این قطعه حذف مواد میکروسکوپی محلول در آب و املاح مضر است. این فیلتر که بر اساس اسمز معکوس RO کار می‌کند، غشای نازکی متشکل از چندین لایه است که بر اساس نوع دستگاه تصفیه تعداد لایه‌ها مختلف است.
فرآیند تصفیه با استفاده از فیلتر ممبران چیست؟
فرآیند فیلتراسیون غشایی یا تصفیه با استفاده از فیلتر ممبران، یک روش تفکیکی است که می‌تواند مولکول‌ها در اندازه‌های مختلف و با ویژگی‌های مختلف را جداسازی نماید. در دستگاههای آب شیرین کن صنعتی، بر اساس ظرفیت تولید و نوع آب ورودی از فیلترهای مختلفی استفاده می شود. دو نوع ممبران 4 اینچی و ممبران 8 اینچی، متداول‌ترین انواع ممبران‌های صنعتی هستند. البته ممبران‌هایی با سایز و ابعاد مختلف دیگر نیز تولید می‌شود که در بازار ایران به سختی می‌توان آن را یافت.
به هر حال در حالت کلی، دو نوع آب شیرین کن صنعتی و بالطبع دو نوع فیلتر ممبران صنعتی داریم: ممبران دریایی (برای تصفیه آب دریا) و ممبران لب شور (برای تصفیه صنعتی آب شهری و چاه‌ها). این فیلترها بر اساس اسمز معکوس عمل می‌کنند و نیرو محرکه آنها برای تصفیه آب، اختلاف فشار بین دو طرف غشا است. این فرآیند نسبت به روش‌های شیمیایی، هزینه‌های کلی تولید را کاهش داده و در عین حال محصولی با کیفیت بالاتر تولید می‌نماید.
فیلتر ممبران به عنوان قلب دستگاه آب شیرین کن صنعتی شناخته می شود زیرا کیفیت نهایی آب تصفیه شده به نوع و عملکرد این دستگاه بستگی دارد. نوع SW برای تصفیه آب دریا بکار می رود و نوع BW برای آب های شور بکار می رود.
محفظه ممبران
همانطور که از نامش پیداست موظف است از فیلتر دستگاه نگهداری کند که از جنس فایبر گلاس است و در انواع مختلفی وجود دارند
تعداد 1 تا 8 ممبران درون پرشروسل قرار می‌گیرد اما مقدار معمول ان 6 المانه است
اجزای اندازه گیری دستگاه آب شیرین کن صنعتی شامل:
شیر کنترل : برای تعیین دبی و فشار جریان های سیستم بکار می رود.
فلومتر : در لوله ها با جریان های مختلف دستگاه کار گذاشته می شود تا دبی جریان آب را مشخص کند.
فشار سنج:از فشار سنج برای تعیین میزان فشار وارده به لوله ها در آب شیرین کن صنعتی استفاده می شود.
TDS متر: TDS همان جامدات محلول است که از این دستگاه برای اندازه گیری میزان جامدات محلول در آب استفاده می شود.
سیستم شستشوی اتوماتیک ممبران
پس از آلودگی زدایی از آب لایه مقاومتی از جنس نمک و املاح و مواد محلول در مسیر جریان آب به وجود می آید که کاهش ظرفیت تولیدی دستگاه آب شیرین کن صنعتی را در پی دارد از این رو برای جلوگیری از این اتفاق و نگهداری بهتر دستگاه از این قطعه استفاده می شود که به این قطعه CIP هم گفته می شود.
اجزای پیش تصفیه آب شیرین کن صنعتی شامل:
فيلتر شنی:
این قطعه برای جدا سازی ذرات معلق آب مانند باکتری ها، مواد آلی، پلانکتون و…. بکار می رود.این قطعه جامدات معلق و میزان کدر بودن را کاهش می دهد .
فیلتر کربن: در اب موادی وجود دارد که اکسید کننده نام دارند مانند کلر از این فیلتر برای خنثی سازی آنها استفاده می شود. اگر اکسید کننده‌ها با سطح ممبران در تماس مداوم باشند سبب می شوند آسیب دائمی به آن وارد شود. این فیلتر در زمانی که میخواهیم آب شرب ایجاد کنیم هم برای از بین بردن بوی بد استفاده می شود.
فيلتر كارتريج: اطمینان حاصل می کند هیچ گونه ترکیبات جامد معلق و ناخالصی وارد نشود.
انواع و ساختار فیلتر ممبران صنعتی
فیلتر ممبران‌هایی که در دستگاههای آب شیرین کن صنعتی استفاده می‌شوند، از ترکیبات پلیمری تولید می‌شوند و به لحاظ شکل ظاهری به چند دسته تقسیم می‌شوند:
⦁ ممبران‌های لوله‌ای: مجموعه‌ی لوله‌های پلی سلولز استات با قطر 20 تا 30 میلی‌متر و طول 200 تا 250 سانتی‌متر.
⦁ ممبران‌های حلزونی شکل: دو یا سه لایه پلی سلولز استات با ضخامت 100 میکرون که در بین آنها از تورهای پلاستیکی استفاده شده است، پیچیده شده به دور یک لوله پلیمری مشبک.
⦁ ممبران‌های الیافی: الیاف پلی‌آمیدی که درون یک قاب قرار گرفته‌اند. اما در حالت کلی ساختار فیلتر ممبران شامل سه بخش است:
⦁ غشای نیمه تراوا که دارای منافذ بسیار ریز بوده و از عبور ذرات جلوگیری می‌کند.
⦁ مجرای فاضلاب که آلاینده‌هایی که از غشای نیمه تراوا عبور نکرده‌اند، از طریق آن از دستگاه خارج می‌شود.
⦁ مجرای آب تصفیه شده که به گونه‌ای طراحی شده است تا آب عبور کرده از غشای نیمه تراوا به آن وارد شده و از طریق آن در دسترس سیستم مصرف قرار گیرد.
نقش ممبران در تصفیه آب صنعتی
همانطور که اشاره شد ساز و کار فیلتر ممبران بر اساس اسمز معکوس است. اسمز معکوس (Reverse osmosis) در واقع فرآیندی بر مبنای اختلاف فشار و اختلاف غلظت است که در آن جریان اسمزی آب با استفاده از فشار، معکوس شده است، بدین معنا که در اطراف غشای نیمه تراوا، آب از سمتی که غلظت بیشتر است، به سمت دیگر که غلظت کمتر است، جریان یافته است.
در واقع نقش ممبران در تصفیه آب صنعتی، حذف آلاینده‌ها و تمیز و سالم نمودن آب است. قطر مولکول‌های آب 0.005 میکرومتر است و ممبران دستگاههای آب شیرین کن صنعتی دارای منافذ ریزی در ابعاد میکرون هستند که تنها به مولکول‌های آب و ذرات کوچک‌تر اجازه عبور دهند.
غشای ممبران، به نمک‌های محلول از قبیل نیترات‌ها و نیتریت‌ها که ترکیبات سمی هستند، اجازه عبور نمی‌دهد. همچنین فلزات سنگین از قبیل کادمیوم، سرب، جیوه و آرسنیک و … نیز نمی‌توانند از ممبران عبور نمایند. این عناصر می‌توانند موجب بروز اثرات مخربی بر روی سلامتی شوند مانند کاهش رشد اندام‌ها، اختلالات عصبی، کند ذهنی و اختلال در یادگیری، اختلال سیستم دفاعی بدن و ابتلا به سندرم خود ایمنی و … .
ابعاد باکتری‌ها و قارچ‌ها بزرگتر از میکرون است و در نتیجه آنها نیز پشت غشای ممبران باقی می‌مانند. در تصفیه‌خانه‌ها برای از بین بردن باکتری‌ها از تماس مستقیم نور خورشید استفاده می‌شود، لذا قسمت عمده باکتری‌ها درون مخازن آب باقی می‌مانند. ممبران دستگاه تصفیه آب صنعتی وظیفه حذف باکتری‌های باقی مانده را بر عهده دارند. اما ممکن است انواع ویروس‌هایی که در حد نانومتری هستند از این منافذ عبور نمایند. برای رفع این مشکل، در دستگاههای تصفیه صنعتی از فیلترهای دیگری نیز استفاده شده است، با این وجود، مهمترین و بیشترین کار تصفیه آب را فیلتر ممبران انجام می‌دهد.