دستگاه آب شیرین کن صنعتی به روش اسمز معکوس

در این متن در مورد نحوه کارکرد اسمز و اسمز معکوس و روش استفاده آن در دستگاه های آب شیرین کن صحبت شده است و توضیحاتی در مورد تاریخچه این روش و چگونگی کارکرد دستگاه آب شیرین کن صنعتی به روش اسمز معکوس داده است. همچنین این متن در مورد اجزا و قطعات این دستگاه ها به شکلی کلی توضیحاتی داده است.

دستگاه آب شیرین کن صنعتی یا دستگاه تصفیه آب صنعتی تجهیزات مخصوصی است که به منظور حذف آلودگی‌ها، مواد شیمیایی، باکتری‌ها، و سایر آلاینده‌ها از آب مورد استفاده در صنایع و فرآیندهای صنعتی به کار می‌رود. هدف اصلی این دستگاه‌، تأمین آب با کیفیت واحد صنعتی است. دستگاه آب شیرین کن صنعتی معمولاً از تکنولوژی‌های متنوعی مانند فیلتراسیون، اسمز معکوس، تبدیل یونی، و اکسیداسیون برای حذف آلاینده‌ها و بهبود کیفیت آب استفاده می‌کنند.
این دستگاه‌ها به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، شیمیایی، دارویی، خودروسازی، نیروگاه‌ها، و صنایع الکترونیکی استفاده می‌شوند. عملکرد صحیح و کارآمد این دستگاه‌ها در حفظ سلامت و کارایی فرآیندهای صنعتی نقش بسیار حیاتی ایفا می‌کند. توسعه و بهینه‌سازی این دستگاه‌ها باعث بهبود بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها در فرآیندهای صنعتی مختلف می‌شود.

آیا تابحال شده است خبری در مورد بیابانی شدن مناطقی در کره زمین یا خشکسالی بخوانید و در همان لحظه به تصویری از اقیانوس و دریا نگاه کنید و از خودتان بپرسید: " چرا از این همه آب در دریا و اقیانوس استفاده نمی کنند؟!؟!"

خب این موضوع چند دلیل دارد. اول آنکه آب دریا شور و دارای نمک است. دوم، آب شور برای آشامیدن و رشد گیاهان مناسب نیست. سوم آنکه جدا سازی نمک از آب آسان نیست، همانطور که جدا کردن شکر درون چایی شیرین صبحانه برای شما اصلا آسان نیست!

حال باید دید آیا جداسازی نمک از آب امکان پذیر است ؟

برای پاسخ به این سوال باید به یکی از روش های معروف نمک زدایی یعنی اسمز معکوس پرداخت.

همه ما با معنی کلمه "معکوس" آشنا هستیم پس می رویم به سراغ بخش "اسمز" تا بتوانیم فرآیند اسمز معکوس را متوجه شویم. اسمز فرآیندی است که در آن عبور آب یا هرگونه حلال دیگر از طریق یک غشا (ممبران) نیمه تراوا که از عبور ماده حل شونده جلوگیری می کند، انجام می شود .

در واقع به زبان ساده، آب همیشه تمایل دارد که از جایی با تراکم زیاد (مولکول های آب) به جایی با تراکم کم (مولکول های آب) برود یعنی تمایل دارد که از ظرف آب خالص در شکل بالا از طریق ممبران (غشا) نیمه تراوا که مولکول های کوچک آب فقط می توانند از آن عبور کنند به سمت آب نمک غلیظ برود تا آنکه نسبت و تراکم مولکول های هر دو سمت با هم برابر بشود. به این پدیده اسمز و به نیرویی که آب را به سمت آب نمک غلیظ هل می دهد فشار اسمزی می گویند.

زمانی که ما بخواهیم این فرآیند را معکوس کنیم یعنی آب را از جایی که در آن مولکول های آب نسبت کمترو تراکم کمتری دارند به سمتی که نسبت بیشتری دارند بفرستیم از پدیده " اسمز معکوس" استفاده کرده ایم. به زبان ساده ما مولکول های آب را از محلول آب نمک خارج می کنیم و به بیرون ممبران می فرستیم که این عمل برخلاف رفتار طبیعی در محلول آبی است. اما در حالت طبیعی پدیده اسمز علیه ما کار می کند ، پس چه کار می توان کرد؟
به این منظور در پدیده اسمز معکوس ما با ایجاد 60 تا 50 بار فشار از طریق کمپرسور بروی محلول آب نمک آن را تحت فشار قرار می دهیم و در این حال مولکول های کوچک آب از طریق روزنه های کوچک به زور عبور می کنند و به سمت دیگر ممبران (غشا) حرکت می کنند و ما آب حاصله را جمع آوری می کنیم. پس بدین ترتیب ما یک سمت آب بدست می آوریم و در یک طرف هم محلول آب نمک غلیظ باقی می ماند که به عنوان پساب از دستگاه آب شیرین کن صنعتی به روش اسمز معکوس خارج می شود. فرآیند اسمز معکوس همچنین باعث جداسازی یون ها و فلزات از آب حاصله می شود که سایر روش های تصفیه آب نظیر تصفیه با زغال فعال از انجام آن عاجز هستند.
به عنوان پیشینه ای از این صنعت می توان ذکر کرد که اولین بار در دهه 1950 محققان توانستند مقداری آب را به این روش بدست بیاورند ولی میزان آن بسیار کم و غیر قابل استفاده بود. پس از آن دو محقق از دانشگاه UCLA ممبران (غشا) دست ساز ساخته شده از سلولار استات (پلیمری که در فیلم عکس برداری استفاده می شود) را استفاده کردند که بوسیله آن توانستند مقادیر بالاتری از آب را با سرعت جریان بالاتری در اولین دستگاه آب شیرین کن جهان در کالیفرنیا- ایالات متحده در سال 1965 بدست بیاورند . البته امروزه دستگاه آب شیرین کن صنعتی به روش اسمز معکوس متنوعی وجود دارند که به مراتب بازدهی بالاتری دارند.

انواع و اقسام فیلتراسیون بر اساس نیاز های صنعتی ، کشاورزی و آشامیدنی در دستگاه آب شیرین کن صنعتی به روش اسمز معکوس توسعه یافته است که بر اساس نوع فیلتراسیون به این دسته ها تقسیم می شوند:

• میکرو فیلتراسیون ( برای کاهش رسوبات آب)
• اولترا فیلتراسیون (برای کاهش ارگانیسم ها درون آب (نظیر باکتری ها و سایر موجودات زنده))
• نانو فیلتراسیون (برای کاهش سختی و سولفات های آب)

در حال حاضر نمک زدایی به روش اسمز معکوس در تاسیسات آب شیرین کنی یکی از ارزان ترین روشهای استحصال آب قابل استفاده در مصارف آشامیدنی و کشاورزی بالاخص در گلخانه ها محسوب می شود.