انواع ممبران ها
انواع ممبران ها از نظر جنس ( ممبران‌های پلیمری و غیر پلیمری ) و مدل
انواع ممبران ها 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 ها
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 ۱۰۰۰۰C 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 ۱۰ 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 ۲۰۰ 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 ۶ 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.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.