, , , , ,

انواع ممبران‌ها از نظر ترکیب شیمیایی و اندازه حفره

ممبران‌ها

انواع ممبران‌ها از نظر ترکیب شیمیایی و اندازه حفره

ممبران‌ها نقشی کلیدی در تکنولوژی شیمیایی دارند. ویژگی مهم آنها توانایی کنترل نرخ نفوذ گونه‌های شیمیایی یا اجزاء گازی درون مخلوط هنگام عبور از ممبران است.

فرآیند تصفیه آب

به منظور شناخت و بررسی روش‌های تصفیه آب، ابتدا لازم است آلودگی‌های موجود در آن را بشناسیم. به دلیل متنوع بودن انواع این آلودگی‌ها در این مقاله تنها به ذکر مهمترین آلودگی‌ها اکتفا می‌کنیم و از توضیح صرف نظر می‌کنیم. این آلودگی‌ها عبارتند از :

مواد بیماری‌زای میکروبی،

آلودگی‌های آلی فرار،

آلودگی‌های آلی مصنوعی،

عوامل سختی،

تری هالومتان‌ها،

رادیو اکتیو، سولفور، کلریدها، سرب و مس،

فلوراید، نیترات، آرسنیک، پنبه نسوز، گل آلودگی و رنگ.

انواع ممبران

ممبران‌ ها از چند لحاظ دسته بندی می‌شوند. در این مقاله به بررسی دو دسته از آنها می‌پردازیم.

دسته اول انواع ممبران از نظر ترکیب شیمیایی و ساختار فیزیکی است.

دسته دوم انواع ممبران از نظر اندازه حفره است.

انواع ممبران‌ از نظر ترکیب شیمیایی و ساختار فیزیکی

ممبران‌ها به طور کلی به دو دسته ایزوتروپ و غیر ایزوتروپ تقسیم می‌شوند.

ممبران‌های ایزوتروپ

ممبران‌های ایزوتروپ از لحاظ ترکیب شیمیایی و فیزیکی در طول سطح مقطع خود یکسان هستند.

ممبران‌های غیر ایزوتروپ

ممبران‌های غیر ایزوتروپ در طول سطح مقطع خود یک نواخت نیستند.  این ممبران ها شامل لایه‌هایی هستند که از نظر ساختار یا ترکیب شیمیایی با هم متفاوت هستند.

انواع ممبران از نظر اندازه حفره

اسمز معکوس

سیستم اسمز معکوس در مقابل اسمز مستقیم به کار می‌رود. در اسمز مستقیم، هنگامی که دو محلول با غلظت‌های مختلف توسط یک ممبران نیمه تراوا از یکدیگر جدا گردند به گونه‌ای که امکان عبور حلال از ممبران وجود داشته باد در حالیکه اجزاء حل شده قادر به عبور از آن نباشد یک انتقال خود به خود یعنی نفوذ حلال رخ خواهد داد. حلال که معمولاً آب است از سمتی که غلظت کمتری دارد به سمتی که دارای غلظت بیشتر است حرکت خواهد کرد.

فرآیند اسمزی می‌تواند معکوس شود. اعمال فشار به یک محلول غلیظ‌تر باعث نفوذ حلال، از ممبران نیمه تراوا و قرار گیری آن در محلول‌های با غلظت کمتر خواهد شد.

اصطلاح اسمز معکوس به شکل جداسازی یون‌های حل شده و مولکول‌های کوچک که باعث آلودگی آب می‌شوند اختصاص دارد. در اسمز معکوس فشاری بیش از فشار اسمزی به محلول ورودی و غلیظ‌تر اعمال می‌شود. این فشار باعث می‌شود شاهد جریان حلال از قسمت غلیظ‌تر به قسمت رقیق‌تر باشیم.

اندازه اندک حفره‌ها در این نوع از ممبران منجر به گسترش ممبران‌هایی شده است که در فشارهای کمتری کار می‌کنند. به کارگیری ممبران‌های با فشار کمتر به معنی ذخیره انرژی الکتریکی و کاهش هزینه است.

اسمز معکوس در صنعت به منظور تهیه آب قابل شرب از آبهای شور و نمکی به کار می‌رود. به طور کلی سیستم اسمز معکوس با سایر فرآیندهای جداسازی که برای حذف تمامی آلودگی‌های آب به کار می‌روند  رقابت می‌کند.

حذف آلودگی توسط ممبران اسمز معکوس

توانایی حذف آلودگی‌های آب توسط ممبران اسمز معکوس بسیار وسیع است و شامل موارد زیر است.

حذف مینرال‌ها و فلزات حل شده

حذف یون‌های منفرد حل شده و عوامل مسبب سختی

حذف ویروس‌ها، باکتری‌ها و پیروژن ها تا سقف 99% .

حذف نمک‎ها، مواد قندی، پروتئین‌ها، فلزات سنگین و فلزات رادیو اکتیو

حذف پنبه نسوز، انواع مزه‌ها، رنگ، ترکیبات شیمیایی ایجاد کننده بو، ذرات، جامدات حل شده و گل و لای.

نانوغیلتراسیون

نانوفیلتراسیون نیز یک فرآیند جداسازی به کمک ممبران است. در این فرایند از ممبران‌های نازک و متخلل با اندازه حفره در محدوده یک‌هزارم تا پنج‌هزارم میکرون بهره می‌برد. فشار اعمالی بر جریان محلول در این تکنیک، در محدوده 0.3 تا 4 MPa است.

به دلیل بزرگتر شدن اندازه حفره‌ها در ممبران‌های نانوفیلتراسیون، این ممبران‌ها توانایی کارکردن در فشار پایین‌تری نسبت به ممران‌های اسمز معکوس داشته که این به معنی هزینه کمتر عملیات و نگهداری این ممبران ها است.

اولترافیلتراسیون

ممبران اولترافیلتراسیون، به طور قابل ملاحظه‌ای متخلخل‌تر از دو نوع دیگر است. محدوده اندازه این ممبرین‌ها بین 0.005 تا 0.1 میکرون است. وجود تخلخل‌های با اندازه بزرگتر در این ممبرین‌ها فلاکس جریان و در عین حال فشار ورودی کمتری را سبب می‌شود.

در این روش کلوئید‌ها و سایر ذرات موجود در محلول ورودی به منظور جلوگیری از انسداد ممبرین اسمز معکوس است که در ادامه مسیر نسب شده است.