اسمز معکوس: تفاوت میان نسخه‌ها

صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخش‌های تولید بخار و فرایند خود از سیستم اسمز معکوس استفادهبه فراوانی می‌برنداستفاده می کنند. اساس کار این دستگاه‌ها بر عبور ملکولهایمولکولهای غیر یونی مثل آب از یک غشاء با روزنه‌های بسیار ریز بنا شده‌ است. این غشاء ها به صورتی ساخته شده‌اند که مولکول های خنثی را به راحتی از خود عبور می‌دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریباً خالص تبدیل می‌گردد. در سیستم اسمز معکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه شده (Permeate) و پساب غلیظ (Concentrate) یا (Brine) تبدیل می‌شود. سیستم [[اسمز معکوس]] که به واسطه فیلتری که به آن [[ممبران]] یا غشاء گفته میشودمی شود عملیات جداسازی [[مولکول]] را انجام می دهد. به این صورت که غشاء یا لایه های به هم تابیده شده به دور یک لوله استوانه ای که بیشتر از جنس پلاستیک است با روزنه هایی که اندازه آنها از یک ده هزارم میکرون کوچکتر هستند آلاینده های آب را جدا سازی می کند. این آلاینده های آب شامل [[نیترات]]، [[انگل]]، [[باکتری]]، [[قارچ]]، سموم کشاورزی، [[نمک]] و سایر املاح محلول آلوده کننده می باشند.

فرض کنید دو ظرف، یکی حاوی آب نمک (۱) و دیگری حاوی آب خالص (۲) توسط یک لوله به یکدیگر متصل بوده و هر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یون های سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یون های نمک به صورت [[نفوذ مولکولی]] به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکول های آب از آن عبور کنند، یون های نمک اجازه عبور نخواهند داشت؛ لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) انتقال می‌یابد و این عمل تا آنجا ادامه می‌یابد که افزایش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمک، [[فشار مضاعف]] ایجاد کرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) را ندهد. این فشار را [[فشار اسمزی]] می‌گویند و طبق قانون Vant Hoff تابعی است از غلظت نمک در هر دو طرف غشاء می باشد.

در سیستم اسمز معکوس غشاء یا ممبران مهم‌ترین و حساسترین قسمت دستگاه می‌باشد. زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز ارتباط مستقیم با ضخامت غشاء و قطر سوراخهای آن دارد. همچنین غشاء به علت تماس مداوم با [[مواد شیمیایی]] افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضد رسوب‌گذار و زیست کُش ها (Biocides) واکنش ندهد.

عوامل مؤثر دربرای مقایسه غشاءها عبارتند از:

تصفیه آب باران با روش اسمز معکوس برای آبیاری فضای سبز و مصارف صنعتیسرمایش دستگاه های آب خنک در شهرهای بزرگ دنیا به عنوان راه حلی برای مشکل کمبود آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در صنعت، در نیروگاه ها، اسمز معکوس مواد جامد حل شده را از آب دیگ بخارهای در نیروگاه‌هابخار حذف می‌کند. این کار رسوب گذاری را در تاسیسات کاهش داده و از خرابی آنها جلوگیری می کند. رسوب گذاری داخل یا خارج لوله‌های دیگ بخار با کاهش کارآیی آن و همچنین تولید بخار ضعیف، باعث تولید برق ضعیف در توربین می‌شود.

همچنین برای تمیز کردن پساب و آب‌های زیرزمینی لب شور از سدیماسمز معکوس استفاده می‌شود. فاضلاب در حجم‌های بزرگتربزرگ (بیش از 500 متر مکعب در ساعتروز) ابتدا باید در یک تصفیه خانه پیش تصفیه شود و پس از آن پساب پاکیزه تحت سیستم اسمز معکوس قرار می‌گیرد. هزینهبه پیشاین طریق هزینه تصفیه به‌طور قابل توجهی کاهش می یابد و عمر غشاییغشاء سیستم اسمز معکوس به شدت افزایش می یابد.<!-- جمله بی معنی با یک جمله با معنا تعویض شود یا حذف گردد. -->

فرایند اسمز معکوس برای تصفیه آب نیاز به انرژی حرارتی ندارد. دبی جریان سیستم‌های اسمز معکوس را می‌توان با پمپ‌های فشار بالا کنترل کرد. بازیابی آب خالص بستگی به عوامل مختلف،مختلفی، از جمله اندازه غشاء، اندازه ذراتسوراخ های غشاء، دما، فشار عملیاتی و سطحمساحت کلجانبی غشاء دارد.

علاوه بر نمک زدایی، اسمز معکوس یک فرایند ارزان تر برای افزایش غلظت مایعات غذایی (برای مثال آب میوه ها) نسبت به فرآیندهای معمول حرارتی است. با تحقیقاتی که روی افزایش غلظت آب پرتقال و آب گوجه فرنگی انجام شده‌ است. مزایای آتآن عبارت بوده اند از: هزینه عملیاتی پایین تر و توانایی اجتناب از فرایندهای نیاز به گرما است که آن را برای مواد حساس به گرما مانند پروتئین ها و آنزیم‌ها که در اکثر محصولات غذایی موجود است مناسب می‌سازد.

از اسمز معکوس به‌طور گسترده‌ای در صنعت لبنی برای تولید پودر پروتئین وِی (Whey) و افزایش غلظت شیر ​​(برای کاهش هزینه‌های حمل و نقل) استفاده می‌شود. در فراِیند ساخت پنیر، آب پنیر یا Whey (مایع باقی‌مانده پس از تولید پنیر) با استفاده از اسمز معکوس از غلظت 6% مواد جامد محلول به 10-20% مواد جامد محلول (قبل از الترافیلتراسیون) تغلیظ می شود. پس از اتمام فرایند اولترافیلتراسیون می‌توان از پودرهای مختلف آب پنیر، از جمله پروتئین وِی ایزولات استفاده کرد. علاوه بر این، خروجی رقیق (Permeate) فرآیند اولترافیلتراسیون که حاوی لاکتوز است، توسط اسمز معکوس از 5٪ جامد تا 22- 18٪ جامد تغلیظ می‌شود تا هزینه‌های کریستال سازی و خشک کردن پودر لاکتوز را کاهش داد.