نوشته‌ها

, , , , ,

ژئو ممبران‌ها

ژئو ممبران‌ها

ژئو ممبران‌ها

ژئو ممبران‌ها غشاهای آب بند و غیر قابل نفوذ پلیمری هستند. این غشاها  بر پایه پلی اتیلن ، پلی پروپیلت و PVC و با ضخامت‌های مختلف تولید و ارائه می‌شوند.

ژئو ممبران‌ها در ضخامت‌های مختلف و با مقاومت‌های مکانیکی و ضریب انعطاف‌پذیری متغیر به صورت صاف و زبر (مضرس ) تولید و ارائه می‌گردند.

کاربرد ژئو ممبران‌ها

از این مواد جهت ایجاد سطوح آب بند و ایزوله از قبیل ساخت لاگون‌های تصفیه خانه فاضلاب، کانال‌های آب‌رسانی، مخازن ذخیره آب آشامیدنی، مواد نفتی و شیمیایی، ساخت سایت‌های دفن بهداشتی زباله LAND-FILL ، دریاچه‌های مصنوعی و استخرهای پرورش آبزیان، استخرهای نگهداری آب کشاورزی ایزولاسیون و عایق‌بندی سازه‌های زیرزمینی استفاده می‌گردد.

علاوه بر آن سیستم ساخته شده با مواد ژئوممبران از نظر انعطاف‌پذیری در مقایسه با سازه‌های صلب بتنی دارای عملکرد به مراتب بهتری هستند.

عملکرد بهتر ژئو ممبران نسبت به سازه‌های صلب بتنی در برابر نیروهای دینامیکی مانند زلزله در مناطق زلزله‌خیز و همچنین نشست‌های نامتقارن سازه از امتیازات این سیستم است.

مشخصات ژئو ممبران‌ها

مشخصات فیزیکی ورق‌های ژئو ممبران

97% درصد از جنس پلی اتیلن 5/2% کربن بلک و 5/0 % الی 9 آنتی اکسیدان است.

ابعاد ورق ژئو ممبران

ورق‌ها به‌صورت رول در طول 100 الی 150 متر و به عرض 20/2 الی 9 متر تولید می‌گردند.دس

انواع ورق

ورق‌ها در دو نوع مضرس، صاف، رنگی و در ضخامت‌های 75/0 ، 1 ، 5/1 و 2 میلی‌متر تولید می‌شود.

مزایا و ویژگی‌های ورق ژئو ممبران

از مزایای به کارگیری ژئو ممبران‌ها کاهش هزینه‌های ساخت در قیاس با سایر روش‌ها و افزایش سرعت اجرا است.

علاوه بر آن این روش اقتصادی‌ترین، با دوام‌ترین و سریع‌ترین روش است.

همچنین این روش مقاوم‌ترین روش محسوب می‌شود.

این ورق‌ها در برابر دمای °40- درجه الی °70 درجه سانتی‌گراد مقاوم هستند.

همچنین این ورق‌ها در برابر حمله جوندگان و فشارهای غیر متمرکز مقاوم هستند.

علاوه بر این ورق‌ها دربرابر نشست به دلیل مقاومت کششی بالا مقاوم هستند.

امتیاز دیگر این ورق‌ها آن است که جلبک و خزه به آنها نمی‌چسبد و با هیچ ماده شیمیایی دیگر حتی با پایه هیدروکربنی ترکیب نمی‌شود.

کاربرد ژئوممبرین(ژئوممبران) در نفت، گاز و پتروشیمی

احداث و ایزولاسیون حوضچه‌های تبخیر، مخازن نگهداری آب، پوشش مخازن ثانویه، پوشش محل‌های بارگیری و انتقال مواد نفتی و شیمیایی ژئوتکس‌تایل پارچه‌ای از جنس پلی استر یا پلی پروپیلن است. مهم‌ترین خصوصیت آن مقاومت کششی بالا است. همچنین سازگاری با انواع خاک و دوام 50 ساله در انواع خاک‌ها است. کاربرد گسترده آن در رابطه با مسلح کردن خاک، زهکشی، جداسازی انواع لایه‌های خاک و فیلتراسیون در جاده‌ها، راه آهن، فرودگاه، خطوط مترو و خطوط لوله، مخازن نفتی و انواع دریاچه‌های مصنوعی، موج شکن ساحل دریا و انواع سدها و غیره کاربرد دارد.

, , , , ,

گرفتگی یا فولینگ ممبران اسمز معکوس

ممبران اسمز معکوس

گرفتگی یا فولینگ ممبران اسمز معکوس

گرفتگی یا فولینگ سطح و منافذ ممبران اسمز معکوس معضل اصلی در مورد استفاده از ممبران است. گرفتگی منافذ میزان آب خروجی از ممبران را به شدت تحت تاثیر قرار می‌دهد. گرفتگی یا فولینگ سطح و منافذ در هر دو نوع ممبران سلولزی و پلی آمیدی اتفاق می‌افتد.

گرفتگی ایجاد شده در ممبران اسمز معکوس در نتیجه تجمع مواد ارگانیک، کلوئیدها، رسوب املاح و بیوفیلم ناشی از آلاینده‌های میکروبی است. این مشکل می‌تواند با افزودن مواد ضدعفونی کننده، آنتی اسکالانت و انجام مراحل پیش تصفیه آب کنترل شود. خوشبختانه با ممانعت از گرفتگی ممبران از طریق اقداماتی که گفته شد، می‌توان طول عمر ممبران را افزایش داد. علاوه بر این با ممانعت از گرفتگی ممبران می‌توان میزان انرژی مصرفی آن را نیز کاهش داد.

کاربرد ممبران اسمز معکوس و فیلتراسیون 

امروزه اسمز معکوس و فیلتراسیون ممبران کاربردهای فراوانی در بسیاری از صنایع در سرتاسر جهان دارد. این تکنولوژی در صنعت تصفیه آب نیز همچنان جایگاه خود را حفظ کرده است. این تکنولوژی به دلیل کمبود منابع آب شرب در تمام دنیا با اقبال گسترده‌ای همراه بوده است. در حال حاضر با راه‌اندازی مراکز بزرگ شیرین‌سازی آب دریا با روش اسمز معکوس در بسیاری از شهرها و حتی کشورهای کوچک که با بحران کمبود آب مواجه هستند، امکان تولید آب آشامیدنی مناسب وجود دارد.

ممبران‌های اسمز معکوس علاوه بر کاربرد مهمی که در شیرین‌سازی آب دریا و تصفیه فاضلاب دارند؛ در صنعت تصفیه آب و دستگاههای تصفیه آب خانگی اصلی‌ترین بخش سیستم را تشکیل می‌دهند. ممبران‌های اسمز معکوس قادر به حذف تقریبا تمامی مواد محلول و معلق موجود در آب هستد. تکنولوژی ممبران اسمز معکوس RO یکی از دستاوردهای مهم بشر در طول تاریخ بوده است. فیلترهای ممبران در حال حاضر به عنوان مطمئن‌ترین روش تهیه آب آشامیدنی خالص در سیستم‌های تصفیه آب کاربرد دارند.

انواع ممبران اسمز معکوس

ممبران‌‌ها از چند لحاظ دسته بندی می‌شوند. شامل موارد زیر است:

انواع ممبران از نظر ترکیب شیمیایی

انواع ممبران از نظر اندازه حفره

انواع ممبران از نظر جنس

انواع ممبران از لحاظ مدل

انواع ممبران از نظر ترکیب شیمیایی

دسته اول انواع ممبران از نظر ترکیب شیمیایی و ساختار فیزیکی است. ممبران‌ها به طور کلی به دو دسته ایزوتروپ و غیر ایزوتروپ تقسیم می‌شوند. ممبران‌های ایزوتروپ از لحاظ ترکیب شیمیایی و فیزیکی در طول سطح مقطع خود یکسان هستند. 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

دسته دوم انواع ممبران از نظر اندازه حفره است. 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.

دسته سوم انواع ممبران از نظر جنس است. از نظر جنس شامل دو دسته ممبران‌های پلیمری و غیر پلیمری است.

دسته چهارم انواع ممبران از لحاظ مدل است. از نظر مدل شامل ممبران‌های لوله‌ای شکل، مارپیچی، الیاف توخالی و ممبران‌های تخت می‌باشد.

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.

رز آب صنعت

مشاور، طراح، سازنده و مجری سیستم های تصفیه آب و فاضلاب

متخصص در تعمیر و نگهداری از سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب

تامین کننده تجهیزات و مواد شیمیایی مورد نیاز سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب

تلفن‎های تماس: 09122533667 *** 025336667

, , , , ,

نانو فیلترها در تصفیه آب

نانو فیلترها

نانو فیلترها در تصفیه آب

کاربرد فناوری نانو در تصفیه آب

کاربردهای فناوری نانو در تصفیه آب عبارتند از: نانو فیلترها ، نانو فتو کاتالیست‌ها، مواد نانو حفره‌ای، نانو ذرات، نانو سنسورها، توانایی‌های این فناوری در تصفیه آب و با توجه به انواع آلودگی‌های نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در گذشته اهداف تصفیه خانه‌های آب آشامیدنی کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده بیماری‌زا در آب بود که با روش‌های متداول فیلتراسیون و گندزدایی قابل حصول بوده‌اند. اما با افزایش غلظت مواد ریزدانه، ترکیبات ازت، مواد آلی و معدنی و فلزات سنگین به منابع آب روش‌های متعارف جواب‌گوی نیاز تصفیه خانه‌ها نبود.

نیاز به استفاده از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه‌ها احساس شد.

اخیراً نیز با ورود فناوری‌های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راه‌کارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب‌های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می‌شوند.

فناوری نانو چیست؟

نانو، دلالت بر یک واحد بسیار کوچک در علم اندازه‌گیری دارد.

یک نانو یک میلیاردم یک متر است. اخیراً با ورود فناوری‌های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راه‌کارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب‌های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می‌شوند.

مفهوم فناوری نانو به حدی گسترده است که بخش‌های مختلف علوم و فناوری را تحت تأثیر خود قرار داده و در عرصه‌‌های مختلف از جمله محیط زیست کاربردهای وسیعی یافته است.

تاریخچه نانو

تاریخچه نانو فیلتراسیون به دهه هفتاد میلادی زمانی که غشاهای اسمز معکوس با فشارهای نسبتاً پایین همراه با جریان آب تصفیه‌ای قابل قبول، بسط و توسعه پیدا کردند باز می‌گردد. استفاده از فشارهای بسیار بالا در فرآیند اسمز معکوس، اگر چه منجر به تهیه آب با کیفیت بسیار عالی می‌شد، ولی به همان نسبت هزینه بالای انرژی مصرفی عاملی نگران کننده به شمار می‌آمد.

در نتیجه، تهیه آب با استفاده از این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبود.

بنابراین استفاده از غشاهایی با میزان درصد حذف پایین‌تر ترکیبات محلول، اما با قدرت نفوذ آب بیشتر و به طبع آن، افزایش حجم آب تصفیه آب تصفیه شده با کیفیتی مطلوب (در حد استانداردهای مورد نظر) در فناوری جداسازی یک پیشرفت قابل ملاحظه، به شمار می‌آمد.

به همین دلیل غشاهای اسمز معکوس بافشار پایین، به عنوان غشاهای نانو فیلتراسیونی شناخته شدند.

نانو فیلتراسیون

نانو فیلتراسیون فرآیند غشایی جدیدی است که خواص آن بین فرآیندهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون قرار دارد.

این فناوری در اختلاف فشار پایین 10الی 20 بار قابل استفاده است.

به علت عمل نمودن در فشار پایین و بازیابی بالاتر، هزینه حمل و نقل و دفع آن کمتر است.

به کمک تجهیزات خاص غشاءها به طور خودکار تمیز می‌شوند.

هزینه انرژی در فرآیند نانو فیلتراسیون به مراتب کمتر از اسمز معکوس است.

نکته حائز اهمیت در مورد نانو فیلترها نسبت به سایر غشاها، قدرت انتخاب‌گری در حذف یون‌ها است.

غشای نانو فیلتراسیون

غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً از دو لایه‌ی متراکم و محافظ تشکیل می‌شود.

لایه نازک و متراکم عمل جداسازی و لایه محافظ عمل حفاظت در برابر فشار سیستم را انجام می‌دهد.

غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً در دو نوع باردار و غیرباردار موجود هستند.

مکانیسم اصلی در حذف ملکول‌های بدون بار، خصوصاً ترکیبات آلی بر پایه غربال‌سازی استوار است.

در حالی که حذف ترکیبات یونی به دلیل برعم کنش‌های الکتروستاتیک بین سطح غشا و گونه‌های باردار، حذف می‌شوند.

امروز غشاهای نانویی تجاری، در اشکال متفاوتی استفاده می‌گردند. این اشکال شامل، سیستم‌های مارپیچی، صفحه‌ای، جعبه‌ای، لوله‌ای و فیبری است. شکل هر یک از غشاهای نانویی بر اساس نوع غشا و نانویی بر اساس نوع غشا و به منظور بالا بردن بازده عملکرد آن انتخاب می‌شود.

کاربرد نانو فیلترها

نانو فیلترها برای حذف محدوده وسیعی از ترکیبات به کار گرفته شده است، از جمله:

حذف ترکیبات آلی فرار مانند مشتقات کلردار آلی سبک مانند کلروفرم، تری کلرواتلین و تتراکلرواتیلن؛

حذف محصولات جانبی حاصل از واکنش گندزدا با ترکیبات آلی آب از جمله هالومتان‌ها؛

حذف آفت‌کش‌ها از جمله آترازین‌، سیمازین، دیورن، ایزوپرتورن؛

حذف کروم، اورانیوم، آرسنیک؛

حذف آنیون‌ها؛

حذف پاتوژن‎ها.

فناوری نانو و تصفیه آب

بهره‌گیری از فناوری نانو در فرآیند تصفیه آب، راه حل مناسبی است تا بتوان به سادگی آب آلوده را برای استفاده در کشاورزی و یا حتی برای مصارف خانگی بازیافت نمود. کاربردهای فناوری نانو در تصفیه آب را می‎توان در سه فرآیند غربالی، فرآیند جنبی و فرآیند تجزیه خلاصه نمود.

, , , , ,

کاربرد فناوری نانو در تصفیه آب

تصفیه آب

کاربرد فناوری نانو در تصفیه آب

تاریخچه

انتظار می‌رود استفاده از محصولات مبتنی بر فناوری نانو هزینه تصفیه آب را کاهش دهد. همچنین باعث افزودن عملکردهای جدید به مواد موجود شود. بازار محصولات نانو ساختار مورد استفاده در تصفیه آب در سال 2010 حدود ¼  میلیارد دلار بوده است.

بسیاری از محصولات موجود، محصولات شناخته شده تصفیه آب، غشاهای اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون هستند.

می‌توان این محصولات را به عنوان محصولات مبتنی بر فناوری نانو تقسیم‌بندی کرد.

بخش باقی‌مانده، محصولات در حال ظهور هستند که بسیاری از آن‌ها در مرحله پیش تجاری‌سازی قرار دارند.

از جمله این محصولات می توان به فیلترهای نانو الیافی، نانو لوله‌های کربنی و انواع مختلفی از نانو ذرات اشاره کرد.

انتظار می‌‍رود که با توسعه بیشتر فناوری نانو، کارایی روش‌های مختلف تصفیه و فیلتراسیون آب و فاضلاب، همچون خالص‌سازی، نمک‌زدایی، ضدعفونی کردن و پالایش بهبود یابد. همچنین انتظار بر این است که استفاده از محصولات مبتنی بر فناوری نانو هزینه تصفیه آب را کاهش دهد. به علاوه پیش‌بینی می‌شود که استفاده از این فناوری عملکردهای جدیدی به مواد موجود بیافزاید. با درک بهتر شیمی سطحی نانو ساختارها، امکان کنترل واکنش‌ها با استفاده از نانو مواد به منظور کاهش تولید ضایعات نیز به وجود خواهد آمد.

توسعه فناوری نانو

در حال حاضر کشورهای پیشرفته‌ای همچون آمریکا، آلمان و ژاپن محل اصلی توسعه فناوری نانو به شمار می‌روند.

با این حال پژوهشگران اقتصادهای نوظهور نیز در کنار محققان کشورهای توسعه یافته در زمینه تحقیق و توسعه فناوری نانو فعال هستند. همکاری‌های بین المللی زیادی در این حوزه شکل گرفته و دانشگاه‌ها و بنگاه‌های اقتصادی مختلف با اهداف مشترک را از تمام جهان با یکدیگر متحد نموده است.

کشورهای در حال توسعه می‌توانند با بهره‌گیری از فناوری نانو در زمینه تصفیه آب جهش بزرگی در این زمینه داشته و با حرکت به سمت فناوری‌های پیشرفته، استفاده از فناوری‌های قدیمی نامرغوب، ناکارآمد، گران و آلاینده را کنار بگذارند.

اصلی‌ترین کاری که فناوری نانو می‌تواند در زمینه رفع مشکلات آب انجام دهد، حل مشکلات فنی مربوط به حذف آلاینده‌هایی همچون باکتری‌ها، ویروس‌ها، فلزات سنگین و نمک است. در نمایی بزرگ‌تر، از آنجایی که فراهم نمودن آب تمیز برای سلامت فیزیکی و اقتصادی کشورها ضروری است، توسعه فناوری نانو می‌تواند با امنیت ملی گره بخورد. از همین منظر کمبود این منبع حیاتی می‌تواند به منازعات بین المللی منجر شود.

تجاری‌سازی فناوری نانو

در حال حاضر بسیاری از محصولات هنوز در مقیاس آزمایشگاهی هستند و برای رسیدن به سطح صنعتی باید مقیاس تولید آنها افزایش یابد. بسیاری از محصولات در مرحله پیش تجاری‌سازی هستند؛ از جمله این محصولات می‌توان به فیلترهای نانوالیافی، نانولوله‌های کربنی و انواع مختلفی از نانوذرات اشاره کرد. اصلی‌ترین مشکل برای این محصولات کاهش هزینه تولید است.

به علاوه، مبنای توسعه تمامی فناوری‌های پیشنهاد شده برای استفاده در تصفیه آب و فاضلاب، ابزارها و فرآیندهای موجود هستند.

بنابراین پیشرفت صنعتی در این حوزه تکاملی خواهد بود و نه انقلابی.

علاوه بر نیاز به کاهش هزینه محصولات مبتنی بر فناوری نانو از طریق تولید انبوه، فناوری‌های نانو باید بر چالش پذیرفته شدن توسط مردم و صنعت نیز غلبه کنند. برای نشان دادن اطمینان‌پذیری بسیاری از این محصولات و فرآیندهای نوظهور باید بررسی‌های بیشتری صورت پذیرد. پس از تجاری شدن نیز صنایع برای به روز رسانی تجهیزات خود به سرمایه‌گذاری بیشتر، و برای آموزش نیروی انسانی جهت کار با سامانه‌های جدید، به هزینه عملیاتی نیاز خواهند داشت.

برخی موانع بالقوه نیز در مسیر به کارگیری فناوری نانو در تصفیه آب وجود دارند.

ارزیابی خطر نانوذرات و نانومواد دیگر برای توسعه پیوسته فناوری نانو ضروری است.

ایمنی نانو مواد جدید باید قبل از وارد شدن به بازار و فروش در مقیاس وسیع ثابت شود.

هر چقدر هم محصولات مبتنی بر فناوری نانو نوید بخش باشند، تا زمانی که واحدهای اقتصادی مستقر از پذیرش آن‌ها سر باز زنند، منافع استفاده از آن‌ها به واقعیت نخواهد پیوست.

عوامل بیماری‌زای موجود در آب

عوامل بیماری‌زا میکروب‌هایی هستند که موجب ایجاد بیماری می شوند.

چند نوع باکتری، ویروس، تک یاخته‌ای و یا ارگانیسم‌های دیگر جزء عوامل بیماری‌زا به شمار می روند. برخی از این عوامل در اثر نفوذ فضولات حاصل از تخلیه فاضلاب، نشت تانک توالت و یا جاری شدن آب آلوده از مرکز پرورش دام و طیور در درون آب یافت می‌شوند.

جدول عوامل بیماری زا

ویروس‌ها

تک یاخته‌ای‌ها

Coliforms

Cryptosporidium

Giardia Lambila

 

آرسنیک

ارتباط وجود آرسنیک در آب آشامیدنی با سرطان پوست در انسان از سال 1898 شناخته شده است.

مطالعاتی که در دهه 1960 و 1970 انجام شدند، وابستگی این اثر را به میزان حضور آرسنیک نشان دادند.

حتی یکی از تحقیقات آرسنیک را به عنوان یکی از عناصر غذایی ضروری پیشنهاد داده است.

در دستور العمل آب آشامیدنی اتحادیه اروپا میزان مجاز غلظت آرسنیک کمتر از 10 میکروگرم بر لیتر تعیین شده است.

, , , , ,

کاربرد سیستم اسمز معکوس

سیستم اسمز معکوس

کاربرد سیستم اسمز معکوس

سیستم اسمز معکوس برای خالص‌سازی و بازیافت جامدات حل شده در آب ورودی یا آب‌زدایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. عمومی‌ترین کاربرد اسمز معکوس  تعویض یونی است. تعویض یونی شامل نرم کردن آب با استفاده از سدیم برای تلخیص آب مصرفی مورد نیاز برای بویلرهای با فشار کم تا متوسط است. کیفیت آب تولیدی از اسمزمعکوس به گونه‌ای است که می‌تواند در چنین فشارهایی به طور مستقیم برای سیستم تعویض یونی دارای دو ستون مبادله کننده یا یک بستر مختلط به سیستم تعویض یونی متصل نمود.

استفاده از سیستم اسمزمعکوس قبل از سیستم تبادل یونی می‌تواند به مقدار قابل ملاحظه‌ای زمان تناوب احیای رزینی را کاهش دهد. همچنین مقدار اسید، باز و پساب ناشی از عملیات احیا را که باید مورد استفاده قرار گیرد و ذخیره شود را به شدت کاهش می‌دهد. در بعضی از شرایط یک واحد اسمز معکوس ثانویه می‌تواند جایگزین سیستم تبادل یونی شود تا آب خالص بیشتری تولید شود.

گستره‌ی فیلتراسیون جهت مقایسه ظرفیت‌های دفع در روش اسمز معکوس با دیگر فن‌آوری‌های مبتی بر ممبران و با روش‌‌های حاصل از فیلتراسیون متعارف سیال خروجی از سیستم اسمز معکوس می‌تواند به طور مستقیم مورد استفاده قرار گیرد یا در برخی مواقع سیستم تبادل یونی بستر مختلط نرم شود یا برا ی خالص‌‌سازی بیشتر به طور پیوسته تحت عمل یونیزاسیون الکتریکی قرار گیرد.

اساس کار سیستم اسمز معکوس

در صورتی‌که یک غشا نیمه تراوا میان دو محلول دارای غلظت‌های متفاوت قرار گیرد، مقداری از حلال ( رقیق) از یک طرف پوسته به سمت دیگر حرکت می‌کند. جنس غشا معمولاً استات سلولز و یا پلی‌آمید است. امروزه برای ساخت غشاء از ترکیب استات سلولز و تری استات سلولز استفاده می‌شود. سمت طبیعی حركت حلال به شکلی است که كه محلول  باغلضت بیشتر، نازکتر می شود.

کاربردهای سیستم اسمز معکوس

عمومی‌ترین کاربرد اسمز معکوس تعویض یونی است.

از دیگر کاربردهای سیستم اسمزمعکوس می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • بازیافت آب از فاضلاب شهری و صنعتی
  • تولید آب فرآیندی برای صنایع نوشیدنی‌ها و محصولات لبنی
  • تولید آب فوق خالص برای صنایع میکروالکترونیک
  • تولید آب با خلوص بالا داربرای صنایع داروسازی
  • تصفیه پساب برای بازیافت مواد مصرفی در فرآیند، مانند فلزات در صنایع فلزکاری و رنگ‌های استفاده شده در فرآیند پارچه‌بافی
  • نمک‌زدایی از آب دریا و آب لب‌شور برای تولید آب آشامیدنی. این کار در مناطق ساحلی عمومیت بیشتری دارد.
, , , , ,

روش‌های متداول تصفیه و شیرین‌سازی آب

شیرین‌سازی آب

روش‌های متداول تصفیه و شیرین‌سازی آب

فرآیند تصفیه و شیرین‌سازی آب  

تمام فرآیندهایی که باعث تغییر ترکیب شیمیایی و رفتار طبیعی منبع آبی می‌شود تصفیه و شیرین‌سازی آب نامیده می‌شود. این روش‌ها به سه دسته  فیزیکی، شیمیایی و زیستی تقسیم می‌شوند.

به منظور شناخت و بررسی روش‌های تصفیه آب اولین کار شناخت آلودگی‌های موجود در آب است. به دلیل تنوع موجود در آلودگی‌ها در این مقاله تنها به ذکر مهم‌ترین آلودگی اکتفا می‌شود. آلودگی‌های آب عبارتند از :

مواد بیماری‌زای میکروبی،

آلودگی‌های آلی مصنوعی، آلودگی‌های آلی فرار،

تری هالو متان، رادیو اکتیو،

سولفور، کلریدها، سرب و مس، فلوراید،

نیترات، آرسنیک، پنبه نسوز،

عوامل سختی، گل آلودگی، رنگ.

روش‌های متداول تصفیه آب

هر روش یا فرآیندی که باعث تغییر رفتار طبیعی و ترکیب شیمیایی  منبع آبی شود را تصفیه و شیرین‌سازی آب  می‌نامند. روش‌های تصفیه آب به سه دسته تقسیم می‌شوند:

روش‌های تصفیه فیزیکی،

روش‌های تصفیه شیمیایی،

روش‌های تصفیه زیستی ( بیولوژیکی).

  1. روش‌های تصفیه فیزیکی

روش‌های تصفیه فیزیکی عبارتند از:

غربال کردن، فیلتراسیون ماسه‌ای، فیلتراسیون کارتریجی، فلتراسیون ون توسط آلومینای فعال شده، فیلتراسیون توسط کربن فعال شده و فیلتراسیون توسط ممبران‌ها.

  1. روش‌های تصفیه شیمیایی

انواع روش‌های تصفیه شیمیایی عبارتند از:

انعقاد و فیلتراسیون، تعویض یونی، کاهش سختی یا نرم‌سازی توسط آهک، گندزدایی، تقطیر، دمش هوا، تنظیم ph.

  1. روش‌های تصفیه زیستی

روش‎های مختلف تصفیه زیستی که جهت تصفیه پساب استفاده می‌شوند عبارتند از: تصفیه هوازی و تصفیه بی‌هوازی.

اسمز مستقیم و اسمز معکوس

تکنیک اسمز معکوس در مقابل اسمز مستقیم به کار می‌رود. در اسمز مستقیم، زمانی که دو محلول با غلظت‌های مختلف توسط یک ممبران نیمه تراوا از یکدیگر جدا شوند به گونه‌ای که امکان عبور حلال از ممبران وجود داشته باشد در حالی‌که اجزاء حل شده قادر به عبور از آن نباشند یم انتقال خود به خود حلال رخ خواهد داد. حلال که معمولاً آب است از سمت با غلظت کمتر به سمت با غلظت بیشتر حرکت خواهد کرد.

فرآیند اسمز می‌تواند معکوس شود. اعمال فشار به یک محلول غلیظ‌تر باعث نفوذ حلال از ممبران نیمه تراوا و قرار گیری آن در محلول‌ها باغلظت کمتر خواهد شد. اصطلاح اسمز معکوس به شکل جداسازی یون‌های حل شده و مولکول‌های کوچک که باعث آلوده شدن آب می‌گردند، اختصاص دارد. در اسمز معکوس فشاری بیشتر از فشار اسمزی به محلول ورودی و غلیظ‌تر اعمال می‌شود. نتیجه این فرآیند این است که شاهد جریان حلال از قسمت غلیظ‌تر به سمت رقیق‌تر باشیم. اندازه اندک حفره‌ها در این نوع ممبران‌ها مسدود شدن آنها را نسبت به انواع دیکر محتمل‌تر می‌سازد. اگر چه پیشرفت‌های اخیر در تکنولوژی 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.

حذف آلودگی‌ها توسط ممبران اسمز معکوس

توانایی حذف آلودگی توسط اسمز معکوس بسیار وسیع است و شامل موارد زیر است:

حذف نمک‌ها، مواد قندی، پروتئین ‌ها، فلزات سنگین و فلزات رادیو اکتیو.

حذف یون‌های منفرد حل شده و عوامل مسبب سختی.

حذف ویروس‌ها و باکتری‌ها تا سقف 99%

حذف پنبه نسوز، انواع مزه‌ها، رنگ‌ها، ترکیبات شیمیایی ایجاد کننده بو، ذرات، جامدات محلول و گل‌ولای.

نانوفیلتراسیون

نانوفیلتراسیون یک دیگر از فرآیندهای جداسازی به کمک ممبران است. در این فرآیند از ممبران‌های نازک و متخلخل با اندازه حفره در حدود یک‌هزارم تا پنج هزارم میکرون بهره می‌گیرد. به دلیل بزرگتر شدن اندازه حفره‌ها در ممبران‌های نانوفیلتراسیون، این ممبران‌ها توانایی کار کردن در فشارهای پایین‌تری نسبت به ممبران‌های اسمز معکوس را دارند

اولترافیلتراسیون

ممبران اولترافیلتراسیون به طور قابل ملاحظه‌ای متخلخل‌تر از دو نوع دیگر است. وجود تخلخل‌های با اندازه بزرگتر در این ممبران‌ها، فلاکس بیشتر جریان و در عین حال فشار ورودی کمتر را سبب می‌شود.

در این روش، کلوئیدها، جامدات معلق، میکروارگانیسم‎ها، مولکول‌های آلی با وزن مولکولی بالا و پروتئین‌ها از درون ممبران عبور نخواهند کرد و درون جریان برگشتی باقی خواهند ماند. یکی از کاربردهای مهم این ممبران‌ها حذف کلوئیدها و سایر ذرات موجود در محلول ورودی به منظور جلوگیری از انسداد ممبران معکوس است.

شیرین‌سازی آب  لب شور

یکی از کاربردهای مهم ممبران‌ها در بخش تصفیه آب، شیرین‌سازی آب ‌ لب شور است. به طور میانگین آب دریا تقریباً حاوی 135000mg نمک است. برای مصرف یک آب استاندارد، میزان نمک آن باید کمتر از 1250mg  باشد. برای تهیه یک آب استاندارد از آب حاوی نمک، نیاز به ممبرانی با خاصیت دفع نمک تا 99.3% است تا با یک بار عبور آب، آن را به میزان استاندارد نمک زدایی کند.

مصرف انرژی

یکی از عوامل بسیار مهم در فرآیند شیرین‌سازی آب مصرف انرژی است. مصرف انرژی کمتر منجر به کاهش هزینه محصول می‎شود. تنها انرژی مصرفی در روش اسمز معکوس، انرژی الکتریکی لازم برای راه اندازی پمپ‎ها است. از از دیگر آیتم‌ها در تعین هزینه سیستم هزینه انرژی مصرف شده و هزینه نگهداری و تعمیرات است. در میان سیستم‌های شیرین‌سازی آب هزینه روش اسمز معکوس نسبت به سایر روش‌ها به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر است.

هنگامی که بحث دمای آب شور برگشتی و اثرات مخرب آن بر روی اکوسیستم آب مطرح می‌شود فرآیند اسمز معکوس کمترین اثر منفی را بر روی محیط اطراف خواهد گذاشت این حقیقت در کنار حداقل میزان خروجی اتمسفری ناشی از مصرف کمتر انرژی باعث گردیده است که به عنوان یک انتخاب دوست‌دار طبیعت مطرح شود.

 

, , , , ,

انواع ممبران‌ها از نظر جنس ( ممبران‌های پلیمری و غیر پلیمری ) و مدل

ممبران‌های پلیمری

انواع ممبران‌ها از نظر جنس ( ممبران‌های پلیمری و غیر پلیمری ) و مدل

ممبران‌ها از نظر جنس به دو دسته‌ی ممبران‌های پلیمری و غیر پلیمری تقسیم می‌شوند. از نظر مدل به ممبران‌های لوله‌ای شکل، مارپیچی، ممبران‌های الیاف توخالی و ممبران‌های تخت تقسیم می‌شوند.

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

انواع ممبران

ممبران‌‌ها از چند لحاظ دسته بندی می‌شوند.

در این مقاله به بررسی دو دسته از آنها می‌پردازیم.

دسته اول انواع ممبران از نظر جنس است.

از نظر جنس شامل دو دسته ممبران‌های پلیمری و غیر پلیمری است.

دسته دوم انواع ممبران از لحاظ مدل است.

از نظر مدل شامل ممبران‌های لوله‌ای شکل، مارپیچی، الیاف توخالی و ممبران‌های تخت می‌باشد.

انواع ممبران از لحاظ جنس

ممبران‌ها از نظر جنس به ممبران‌های آلی و غیر آلی تقسیم می‌شوند.

ممبران‌های پلیمری ( آلی)

انواع ممبران‌های‌ پلیمری

ممبران‌های پلیمری یا آلی بر مبنای بر اساس ساختار فیزیکی خود به دسته تقسیم می‌شوند. این سه دسته به این شرح است:

الف) هموژن یا متقارن

ب) غیر هموژن یا نامتقارن

ج) کامپوزیتی.

معایب ممبران‌های پلیمری

برخی از معایب اصلی ممبران‌های پلیمری عبارتند از :

محدوده باریک دمای مجاز،

مقاومت مجاز،

حکام مکانیکی کم،

رخداد تجزیه زیستی،

PH اندک در برابر حمله شیمیایی

محدوده باریک عمر مفید.

ممبران‌های غیر آلی

ممبران‌های غیر آلی از موادی مانند سرامیک‌ها، فلزات، گرافیت یا ترکیب آنها ساخته می‌شوند. منظور از ممبران‌های غیر آلی انواع سرامیکی است و تمرکز تنها روی این دسته خواهد بود.

هدف از ساخت ممبران‌های سرامیکی کاهش یا حذف بعضی محدودیت‌های انواع پلیمری ممبران است. این ممبران‌ها در شرایط سخت به طور وسیع مورد استفاده قرار می‌گیرند. جایی که ممبران‌های آلی عملکرد مطلوبی نداشته باشند و یا قادر به انجام فرآیند نباشند می‌توان از این ممبران استفاده نمود.

متداولترین مواد سرامیکی مصرفی برای ساخت این ممبران‌ها هستند. از پایه‌های معمول می‌توان از آلومینا و کاربید سیلسیوم و … نام برد.

این پایه‌ها نه تنها حداکثر نفوذپذیری ممبران را تامین می‌سازند، بلکه پایداری مکانیکی ممبران را نیز نشان می‌دهند. ممبران‌های سرامیکی استحکام مکانیکی بالا و نیز مقاومت به سایش بالاتری از خود نشان می‌دهند. همچنین در اثر فشرده شدن ساختار تحت فشارهای اعمالی و گذشت زمان تجزیه نخواهند شد. به همین دلیل دوام و ایمنی ممبران‌های سرامیکی، از انواع پلیمری بیشتر است.

این ممبران‌ها از لحاظ حرارتی پایدارتر هستند. علاوه بر این توانایی کار در دمای بالا را دارند؛ به طوری که بسیاری از ممبران‌های سرامیکی در دمای 10000C نیز قابل مصرف هستند. مقاومت ممبران‌های سرامیکی در مقابل عوامل شیمیایی و تشعشع به طور قابل ملاحظه‌از بالاتر از انواع پلیمری است. همچنین این ممبران‌ها در برابر عوامل زیستی خنثی هستند.

معایب فیلتر سرامیکی

از معایب عمده و اساسی این ممبران‌ها  می‌توان به وزن زیاد آنها و هزینه ساخت بالاتر آنها در مقایسه با ممبران‌های پلیمری اشاره نمود.

انواع ممبران از لحاظ مدل

ممبران‌های لوله‌ای

طراحی این ممبران‌ها بسیار ساده است. به گونه‌ای که ممبران مورد نظر یا در درون یک لوله متخلخل قرار می‌گیرد و یا بر روی سطح داخلی لوله پوشش داده می‌شود و محلول به درون لوله پمپ می‌گردد. لوله مصرفی باید فشارهای مورد نیاز درحین کار را تحمل نماید. مایع تغذیه از یک طرفه لوله وارد شده و همزمان با جریان رو به جلوی آن در درون لوله، بخشی از آن به صورت عرضی نفوذ خواهد نمود. قسمت نفوذ کرده که همان محصول مورد نظر است در پوسته بیرونی لوله جمع‌آوری می‌گردد.

از مزایایی اصلی ممبران‌های لوله‌ای شکل امکان حرکت سریع مایع ورودی بر روی سطح ممبران است.

به گونه‌ای که می‌تواند سرعتی بالغ بر 10 متر بر ثانیه داشته باشد.

این سرعت باعث کاهش احتمال انسداد سطح ممیران خواهد شد.

از کاربردهای اسااسی این ممبران‎ها تصفیه محلول‌های با درصد بالای ذرات جامد معلق است.

زیرا این ممبران‌ها برای ذرات جامد معلق از تلورانس بالایی برخوردار هستند.

ممبران‌های مارپیچی

در این ممبران‌ها یک ورقه مسطح که می‌تواند چندین لایه داشته باشد به دور یک هسته مرکزی پیچیده می‌شود.

این ممبران‌ها در درون لوله‌هایی نصب می‌شوند.

به گونه‌ای که محلول ورودی از یک انتها وارد شده، به صورت عرضی در درون ممبران نفوذ کرده و در ادامه به سمت لوله مرکزی هدایت و جمع آوری خواهد شد.

مزایای ممبران‌های مارپیچ

از مزایای این ممبران‌ها، سطح مخصوص بالای ممبران در عین حجم کم آن است.

در این ممبران‌ها مسیرهای باریک جریان موجود در لایه بافته شده نسبت به جریان‌های گل آلود حساس بوده و امکان انسداد آنها وجود دارد به همین دلیل همواره در به کارگیری این ممبران‌ها از فرآیندهای پیش تصفیه به منظور حذف ذرات جامد معلق استفاده می‌شود.

کاربردهایی چون شیرین‌سازی آب دریا و آب شور از مواردی هستند که در آنها از ممیران‌های اسمز معکوس به شکل مارپیچی استفاده می‌گردد.

ممبران‌های الیاف تو خالی

در این ممبران‌ها از الیافی توخالی و خالی و همانند موی سر استفاده می‌گردد به طوری که قطر خارجی آنها کمتر از 200 میکرون است. الیاف مذکور دارای یک پوسته نازک و متراکم بوده که از نفوذ آلودگی‌ها جلوگیری کرده و تنها به محصول اجازه عبور می‌دهند. در زیر این پوسته فعال، یک لایه ضخیم و متراکم به کار می‌رود که نقش آن حمایت 6 لایه فعال است. این الیاف به یکدیگر بسته می‌شوند و به صورت یک دسته U شکل یا مستقیم در می‌آیند. جریان ورودی به درون الیاف وارد می‌شود و به دنبال بخش نفوذ کرده، (محصول) در بیرون الیاف و بخش تغلیظ شده (باطله)، در انتهای دیگر الیاف جمع‌آوری می‌گردد.

ممبران‌های فیبر توخالی دانستیه فشردگی بسیار بالایی دارند و نیاز به فضای اندکی برای کار خواهند داشت.

شیرین‌سازی آب دریا، تهیه آب قابل شرب و همچنین تصفیه فاضلاب‌ها از جمله مواردی هستند که در آن از ممبران‌های به شکل الیاف تو خالی به شکل گسترده استفاده می‌شود.

ممبران‌های تخت

این مدل ساده‌ترین شکل ممبران است. اولین ممبران نیمه نفوذپذیری که تولید شد از لحاظ هندسی تخت بود.

این ممبران‌ها از دو صفحه در انتها، ممبران صفحه‌ای شکل وصاف و صفحات جدا کننده که با ترتیب خاصی قرار گرفته‌اند تشکیل می‌گردند.

لازم به ذکر است که صفحات جداکننده نقش هدایت جریان تغذیه را بر روی سطح ممبران به عهده دارند. ساخت، نصب و عملکرد این ممبران‌ها ساده است.

معایب ممبران تخت

معایب ممبران تخت، نسبت سطح به حجم اندک و در نتیجه نیاز به فضای زیاد هنگام کار، مشکلات مونتاژ کردن ممبران به هنگام تمیز کردن آن است. به همین دلیل فرآیند تمیز کردن آن پر زحمت و زمان بر است.

 

, , , , ,

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.

, , , , ,

تصفیه آب‌های لب شور Brackish water

تصفیه آب‌های لب شور

تصفیه آب‌های لب شور Brackish water

آب‌های لب شور آب‌هایی هستند که از آب دریا شیرین‌تر و از آب شیرین نمک بیشتری دارند. این آب‌ها معمولا در اثر مخلوط شدن آب دریا با آب چاه یا رودخانه به وجود می‌آیند.

آب لب شور چیست؟

آب لب شور Brackish water به آبی گفته می‌شود که از آب شیرین نمک بیشتری داشته باشد و همچنین از آب شور نمک کمتری داشته باشد . این آب‌ها معمولا در اثر مخلوط شدن آب دریا با آب چاه یا رودخانه پدید می‌آید یا بعضی دریاچه‌ها و تالاب‌ها به صورت ذاتی دارای آب لب شور هستند .

میزان شوری آب خلیج فارس در مکان‌ها و زمانهای مختلف متغیر است اما معمولا در بازه 38 تا 40 ppt می‌باشد و همچنین در تنگه هرمز دارای شوری  37.5 ppt  است.

در هنگام طراحی و ساخت دستگاه‌های تصفیه RO با توجه به میزان شوری ، دستگاه را طراحی می‌کنند. فیلتر RO ( ممبران) که کار اصلی شیرین کردن ( نمک‌زدایی ) را برعهده دارد برای آب‌های مختلف متفاوت است. فیلتر مصرفی با توجه به آب ورودی انتخاب می‌شود. این دستگاه‌ها قادر هستند آب‌های شور دریایی را با شوری 40ppt  به آب شیرین و حتی آب مقطر و خالص تبدیل نمایند.

نحوه تشخیص آب‌های لب شور از آب دریا

هیچ معیار دقیق جهانی برای تشخیص آب‌های لب شور از آب دریا وجود ندارد.

در واقع معیاری برای تعیین این که چه میزان نمک باید در آب وجود داشته باشد تا آب لب شور داشته باشیم وجود ندارد.

میزان شوری به شما نشان می‌دهد چه اندازه نمک در یک حجم مشخص مایع قرار دارد و معمولاً با واحد ppt یا ppm  بیان می‌شود.

ppt بیانگر آن است که به ازای هر هزار اونس آب، یک اونس نمک وجود دارد. در آب شیرین 80 درصد آب و 20 درصد شکر وجود دارد. این معیار معادل 200ppt  از شکر است.

بر اساس این معیار، ppt آب لب شور بین 0.5 تا 2 است.

به بیان دیگر شوری آن بین 0.5 تا 2 ppt از نمک محلول در خود دارد.

آب شیرین چیزی کمتر از 0.5ppt از نمک محلول دارد. این مقیاس برای آب دریا بیش از 2ppt است.

ردیف نوع آب میزان شوری
1 آب شیرین PPT 0.5 >
2 آب لب شور PPT 0.5 – 2
3 آب دریا PPT 2<

تصفیه آب لب شور

ممبرین‌های اسمز معکوس به طور گسترده در نمک زدایی از آب لب شور استفاده می شود.

ممبرین های آب لب شور CSM برای غلظت نمک (TDS) زیر ppm 10000 استفاده می شود.

از کاربردهای مختلف این ممبرین ها می توان به آب شرب، صنعتی، دارویی، تصفیه پساب و تغلیظ سازی در صنایع غذایی و دارویی اشاره کرد.

عموماً آب‌های سطحی ناشی از آب شدن سطحی برف‌ها و جاری شدن از کوه‌های در محدوده آب‌های لب شور و شیرین قرار می‌گیرند. این نو آب‌ها را می‌توان از سیستم‌های انعقاد و لخته‌سازی و تصفیه فیزیکی آب به روش اسمز معکوس جهت حذف نمک‌های محلول  آن استفاده نمود. بخشی از آب های سطحی جذب سفره‌های زیر زمینی شده و به صورت آب انبارهای بزرگ تحت انحلال با املاح در زمین می‌تواند باعث بالا رفتن شوری آن گردد. اگر این املاح تا زیر 5000 میلی‌گرم بر لیتر باشند می‌توانند در طبقه آب‌های لب شور قرار گرفته و سیستم آن با صرف هزینه کمتری تصفیه و شیرین‌سازی گردد. در صورتی که آین آب‌های سطحی با سطح بالایی از نمک‌های محلول در سفره‌های زیرزمینی انحلال پیدا نماید و شوری آب بیش از 5000 میلی‌گرم در لینر گردد باید از روش سیستم اسمز معکوس دریایی جهت شیرین‌سازی استفاده نمود.

, , , , ,

منابع و کیفیت، خصوصیات آلاینده آب‌های زیرزمینی

منابع و کیفیت، خصوصیات آلاینده آب‌های زیرزمینی

منابع آب‌های زیرزمینی

آب‌های زیرزمینی همیشه یکی از مهم‌ترین منابع آبی و منابع اصلی تأمین آب برای مصارف شهری و صنایع مختلف و مصارف کشاورزی هستند. امروزه دسترسی به منابع آب مطمئن و با کیفیت مطلوب یکی از مهمترین چالش­های دولت­ها و ملت­ها است. گرچه حدود ۷۰% سطح زمین از آب پوشیده شده است اما تنها درصد کمی از آب­های موجود برای تأمین آب اجتماعات قابل استفاده می­باشند. برای مشخص شدن اهمیت آب‌های زیرزمینی کافی است تا کل منابع آب شیرین کره زمین که زندگی تمامی موجودات به آن­ها وابسته است، مورد ارزیابی قرار گیرد.

با گسترش سکونت در مناطقی که آب سطحی وجود ندارد یا مقدار آن کم است.

استفاده از منابع آب زیرزمینی به عنوان جایگزینی مطمئن، مورد توجه است.

به طوری که در برخی مناطق آب‌های زیرزمینی به عنوان تنها منبع تأمین آب محسوب می­شوند.

عمده و تنها منبع مطمئن و دائمی تأمین آب در مناطق خشک و نیمه خشک و کویری به خصوص در صورت وقوع خشکسالی‌ها، منابع آب زیرزمینی است.

با وجود اهمیت منابع آب زیرزمینی برای تأمین آب و نقش کلیدی آن­ها در پایداری برخی اکوسیستم­های آبی، بسیاری از دولت­ها در زمینه سرمایه‌گذاری برای پایش و حفاظت آن و تدوین قوانین مناسب کوتاهی می­کنند. آب زیرزمینی، یک ذخیره مهم آب برای کاربردهای مختلف به شمار می­رود. متأسفانه برای دهه­ها و شاید قرن­ها به دلیل دفع نامناسب زایدات جامد و مایع در محیط زیست بخشی از آب‌های زیرزمینی آلوده شده‌اند. با توجه به اینکه منابع آب زیرزمینی در اعماق قرار گرفته­ اند، خطر آلودگی آن­ها نسبت به آب­های سطحی کمتر است. اما در صورت آلودگی، تصفیه آن‏ها پرهزینه خواهد بود.

کیفیت، خصوصیات و منابع آلاینده آب‌های زیرزمینی

آب در طبیعت به طور مداوم طی چرخه­ای تحت عنوان چرخه­ی هیدرولوژی در گردش است. آب خالص بی‏رنگ، بی­طعم و بی­بو و حلال بسیار خوبی است که می­تواند بسیاری از مواد معدنی را در خود حل نماید. به همین دلیل، چیزی به عنوان آب خالص در طبیعت وجود ندارد، بلکه آب همیشه حاوی ناخالصی­های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است. کیفیت فیزیکی آب مربوط به خصوصیاتی از آب شامل رنگ، کدورت، طعم، مزه و درجه حرارت آب می­شود که با حواس بینائی، چشائی، لامسه و بویائی قابل تشخیص هستند. در هر شرایطی رغبت مصرف­کننده برای مصرف آبی با این خصوصیات، به تناسب افزایش مقادیر رنگ، بو، کدورت، طعم و مزه و….کاهش می­یابد.

چون مصرف­کننده با حواس خود براحتی آن­ها را تشخیص می­دهد.

عوامل فیزیکی کاهش کیفیت آب زیرزمینی

از جمله عواملی که موجب کاهش کیفیت آب‌های زیرزمینی از لحاظ فیزیکی یا ظاهری می­گردند وجود یون­های آهن، منگنز و نمک­های معدنی است. کیفیت شیمیائی آب مربوط به حضور یون­های عامل سختی و بویژه مجموعه کاتیون­ها و آنیون­های قابل حل در آب و کل مواد جامد محلول در آب(TDS)  و سموم و ترکیبات آلی و عناصر سمی و کمیاب می­شود که برای هر کدام از آن­ها در آب شرب مقادیر مشخص و استاندارد مطلوب و حداکثر مجاز تعیین شده است. یکی از مهم‌ترین و فراوان‌ترین آن­ها یون­های عامل سختی آب است. از جمله کاتیون­ها و آنیون­های مرتبط با سختی به ترتیب اهمیت کاتیون­های منیزیم، کلسیم، استرانسیم، آهن، آلومینیوم، منگنز، مس و آنیون­های کربنات، بیکربنات، کلرور، سولفات و سیلیکات و نیترات است که محلول در آب هستند و کل موادجامدمحلول آب را هم(TDS) تشکیل می دهند.

استفاد از نمک در زمستان برای ذوب برف‏ها و یخ عامل موثری در افزایش TDSآب‏های زیر زمینی است و تغییر TDS کیفیت شیمیائی آب مثل سختی و خورندگی را به شدت تحت تاثیر قرار می‌دهد.

عوامل شیمیایی

از جمله ترکیبات شیمیائی که وجود آن­ها در آب سلامتی انسان را تهدید می­کند سموم و ترکیبات آلی است که ممکن است از طریق زه ‏آب‏های زمین­های سمپاشی شده، ورود فاضلاب­های خانگی و صنعتی به منابع آب وارد شوند. ترکیب شیمیایی طبیعی آب زیرزمینی به شیمی آب باران، تبخیر و تعرق پیش از تغذیه، و واکنش­های مختلف آب زیرزمینی با مواد معدنی، سیالات و گازهای درون زمین، با یا بدون باکتری­ها، ماتریس آب‌خوان و ترکیب ویژه شیمیایی و معدنی آن بستگی دارد. هم چنین مدت زمان تماس آب با سنگ نیز به دلیل پایین بودن سرعت بسیاری از واکنش­ها، اهمیت دارد. طبیعت شیمیایی اولیه آب می­تواند تحت تاثیر فعالیت­های انسانی، به ویژه از طریق ورود آلاینده­ها که ممکن است با ماتریس آب‌خوان واکنش دهند، در هر دو ناحیه اشباع و غیر اشباع، به شدت تغییر کند.

در بررسی کیفیت آب، بررسی کیفیت باکتریولوژیک از اهمیت خاصی برخوردار است.

این اهمیت تا حدی است که وقتی سخن از بهداشت آب می­شود بیشتر بیماری‏هائی که از طریق میکرارگانیزم­های مختلف توسط آب قابل انتقال و انتشار هستند تداعی می­شود. پیامدهای ناشی از آلودگی میکروبی سبب می­شود که کنترل آب از نظر بیولوژیکی همواره از اهمیت بالایی برخوردار باشد.

آلودگی میکروبی آب‌های زیرزمینی عمدتاً از طریق دفع نادرست فاضلاب­های خانگی اتفاق می­افتد.

مقایسه آب‌های زیرزمینی با آب‌های سطحی

در مقایسه با آب­های سطحی در مورد آب‌های زیرزمینی می­توان به مواردی از این قبیل اشاره نمود:

دسترسی به آب های زیرزمینی در مناطق مختلف و اقلیم­های متفاوت،

حجم نسبتاً زیاد آب ذخیره شده در آب‌خوان­ها،

عدم تبخیر از سطح آب زیرزمینی،

عدم نیاز به سرمایه‌گذاری کلان جهت استخراج و انتقال آب زیرزمینی،

مناسب بودن آب‌های زیرزمینی برای شرب به جهت کیفیت خوب و آلودگی کم آن.

هنگامی که آب زیرزمینی آلوده می­شود در بسیاری از مواقع ده­ ها سال یا بیش­تر طول می­کشد تا آلودگی رفع شده و آب کیفیت مطلوب خود را بازیابد. دلیل این موضوع زمان ماند بسیار طولانی آب به دلیل حرکت آهسته آن از میان زمین و سرعت پایین فرایندهای طبیعی تجزیه آلاینده‏ هاست. آلودگی ممکن است از راه‏های مختلف به آب‌های زیرزمینی راه پیدا کند.

از این منظر می‌­توان آلاینده‌ها را به سه دسته تقسیم­ بندی نمود.

اول دست‌ه­ای از آلاینده­‌ها که بر سطح زمین رها و از طریق نفوذ و حرکت در بخش غیر اشباع به سطح آب‌های زیرزمینی راه پیدا خواهند کرد. برای مثال می‌­توان از رها نمودن زه ­آب­‌های اسیدی بر سطح زمین نام برد. دسته دیگر ممکن است در بالای سطح آب‌های زیرزمینی رها و از این طریق به سطح آب‌های زیرزمینی راه پیدا کنند. برای مثال می­توان به چاه­ های فاضلاب که در زیرزمین حفر شده­اند اشاره نمود. دسته سوم شامل آلاینده­های می­شوند که در زیر سطح آب‌های زیرزمینی قرار گرفته‏ اند. برای مثال می­توان به معادنی که سطح آن­ها در زیر سطح آب‌های زیرزمینی قرار گرفته است، اشاره نمود. زه­ آب­های اسیدی و بدنبال آن فلزات سنگین از این طریق می توانند به آب‌های زیرزمینی راه پیدا کنند. در این ارتباط می­توان به راه­یابی آلاینده­ ها به چاه ­های بهره­برداری نیز اشاره نمود.

علل اصلی و عمده آلودگی آب‌های زیرزمینی

عمده منابع و فعالیت­های که موجب آلودگی آب‌های زیرزمینی می­شوند شامل:

۱-­ آلاینده­ های طبیعی:

مواد معدنی، عناصر کمیاب، عناصر رادیواکتیو، ترکیبات آلی، موجودات ذره­ بینی

۲-­ کشاورزی و جنگل­داری:

ذخیره و استفاده از کودها و سموم کشاورزی، پسماندهای حیوانی، آب برگشتی کشاورزی، باقیمانده محصولات، جنگل­کاری و جنگل­زدایی.

۳- شهرسازی و شهرنشینی:

دفن زباله­ های جامد خانگی و شهری، دفن فاضلاب­های خانگی، دفن فاضلاب­ها و جریانات جمع ­آوری شده، مناطق انباشت وسایل اسقاطی و سایر منابع شهری.

۴- فعالیت­های صنعتی و معدن­کاری:

زهکشی و تخلیه آب معادن و فاضلاب­های معدنی، پسماندهای معدنی، پسماند­های جامد و مایع مربوط به صنایع، چاه­های دفع و تزریق، نشت و پخش مواد.

۵- سوء مدیریت آب:

طراحی نامناسب شعاع تاثیر چاه­ ها، بالا آمدن شورآب­ها و نفوذ آب دریاها،

ساخت نامناسب چاه،

چاه­ها و حوضچه­ های متروک،

توسعه غیرکنترل شده اراضی،

شیوه ‌های کشاورزی و منابع متفرقه.