آب شیرین کن چیست ؟
تبدیل آب شور به شیرین فرآیندی است که به واسطه برخی روشهای مکانیکی و حرارتی انجام می گیرد . برای انجام این روشها ، دستگاههایی تولید و ساخته شده که این فرآیند ها را به انجام برسانند . فرآیند های مورد استفاده در این دستگاه ها اسمز معکوس و حرارتی (HTH) هستند . هر یک از این دو فرآیند و مکانیزم ، روش عملکردی خاص خود را دارند که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم .
آب شیرین کن اسمز معکوس
آب شیرین کن اسمز معکوس یا غشایی بهترین فرآیند تصفیه آب در دستگاه های آب تصفیه کن می باشد . در بین روش های تصفیه آب موجود ، این روش از بهترین و بالاترین کارایی برخوردار است و می تواند کیفیت آب را به میزان زیادی ارتقا بخشیده و آب شور را به آبی شیرین و گوارا تبدیل نماید . در روش آب شیرین کن اسمز معکوس ، یک یا چند غشای متخلخل دخیل هستند و عمل تصفیه آب را انجام می دهند . عملکرد آن به این گونه است که غشای متخلخل نازکی که دارای سوراخ های بسیار ریزی در اندازه نانو است ، داخل آب قرار می گیرد و آبی که دارای املاح و نمک های گوناگونی است با گذر از این غشا، املاح را در پشت سر (پشت غشا) باقی می گذارد . املاح موجود در آب با چشم غیر مسلح قابل دیده شدن نیستند ، اما به دلیل بزرگ تر بودن حجم و اندازه شان نسبت به مولکول های آب ، نمی توانند از غشا و سوراخ های آن عبور کنند . علاوه بر این برخی دستگاه ها به جریان برق مجهز هستند و می توانند پیوند برخی یون ها با مولکول های آب را بشکنند تا نتوانند وارد آب شوند . به این ترتیب آب شور، به آبی شیرین تبدیل می شود .
مزیتی که آب شیرین کن های غشایی دارند این است که آن ها به برق با ولتاژ و جریان کم نیاز دارند . کارکرد اصلی بر عهده غشای نیمه تراوا و کنترل جریان آب ورودی و املاح موجود در آن است .
از معایب این دستگاه ، گران قیمت بودن و لزوم ساخت با تکنولوژی بالای غشای به کار رفته در آن ها است و همچنان این روش از محبوبیت زیادی بین صنایع مختلف و عموم مردم برخوردار است .
یک سیستم آب شیرین کن شامل مواردی از جمله : پیش تصفیه و پس تصفیه ، پمپ فشار بالا و مجموعه ای از غشا می باشد .
اسمز معکوس ، یکی از روش های اساسی تصفیه آب است که در ساخت نیمه هادی ها ، تجهیزات پزشکی و صنایع دارویی مورد استفاده قرار می گیرد . همچنین آب خالص تهیه شده با استفاده از این روش در عمل دیالیز و نیروگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد . این تکنولوژی نیز در تصفیه فاضلاب و حتی تغلیظ محلول های نمکی در صنایع غذایی نیز کاربرد دارد .
استفاده از RO (اسمز معکوس) در مصارف خانگی ( حتی در آشپزخانه و سرویس های بهداشتی ) عمومیت پیدا کرده است و به همین دلیل به یک عبارت خانگی تبدیل شده است . در این کاربرد و بسیاری از کاربردهای دیگر، در سیستم RO از فیلترهایی که دارای منافذ بی نهایت ریز هستند استفاده می شود . این فیلترها RO را قادر به تفکیک جامدات معلق ، ذرات بسیار ریز ( ذرات بسیار ریز که با صنایع داروسازی مرتبط هستند) می سازد .
در فرآیند RO ، از یک پمپ و یک غشای نیمه تراوا استفاده می شود . پمپ ، نیروی رانش را مهیا می کند . غشای نیمه تراوا بین آب و ماده حل شده ، تمایل دارد که آب را از خود عبور دهد در نتیجه اکثر ماده حل شده در پشت غشا باقی می ماند و این کار موجب تغلیظ جریان در پشت غشا می شود . همچنین غشای RO قادر به حذف ذرات معلقی است که به هیچ نحو قابل عبور از غشا نیستند . مگر اینکه آسیب مکانیکی به غشا وارد شود .
اسمز معکوس نیز یک فرآیند جداسازی است . در این فرآیند ، جریان آب خوراکی به دو جریان آب محصول و جریان آب تغلیظ شده تقسیم می شود . این روش با عمل فیلتر کردن آب که در آن ، کل آب خوراکی از فیلتر عبور کرده و ذرات معلق در پشت فیلتر باقی می مانند ، مقایسه می شود .
اسمز معکوس فرآیندی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه تراوا استفاده می‌شود . اگر یک غشای نیمه تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب بطور طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت بالاتر به غلظت پائین تر جریان می‌یابد . این پدیده تا زمانی که پتانسیل‌های شیمیایی دو طرف برابر گردند ادامه خواهد یافت . در حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزی است . اگر فشاری برابر با اختلاف فشار اسمزی به محلول غلیظ تر اعمال گردد جریان آب قطع خواهد شد . اما اگر فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی باشد جهت جریان طبیعی آب معکوس خواهد گردید . غشاهای جدید در یک فشار خاص ، نمک بیشتری را دفع و آب بیشتری را از خود عبور می دهند و نهایتا بازدهی انرژی ، افزایش می یابد . همچنین آنها با دوامند و قادر به دریافت آب خوراکی و محلول های شیمیایی قوی هستند .
این فرآیند در واقع عکس فرآیند اسمز طبیعی است که عبارتست از حرکت طبیعی حلال از یک منطقه دارای غلظت پایین از طریق غشاء و ورود به منطقه دارای غلظت بالا بدون استفاده از فشار زیاد . غشاء در اینجا نیمه تراواست بدین معنا که اجازه عبور حلال را میدهد اما نه از ماده حل شده . این روش قادر به حذف مواد آلی غیر محلول ، مواد آلی محلول ، ویروس ، باکتری و ذرات می باشد و به عنوان پیشرفته ترین و کم هزینه ترین روش شناخته شده است . آب خام ورودی به غشا RO بایستی عاری از ذرات معلق ، میکروارگانیسم و کلر آزاد باشد که به همین علت در تمامی دستگاههای RO سیستم پیش تصفیه تعبیه می گردد . معمولاً تجهیزات مورد استفاده جهت پیش تصفیه آب سیستمهای RO شامل موارد زیر می باشند : فیلتر شنی و کربن اکتیو ، سختی گیری ، ضد عفونی با اشعهUV ، تزریق کلر و مواد شیمیایی نظیر سدیم متا بی سولفیت ، آنتی اسکالانت ، اسید و در مرحله آخر میکروفیلتر یا فیلترهای کارتریج در ورودی آب به ممبرانهای RO .
اجزا اصلی دستگاه اسمز معکوس
- پیش تصفیه
- ممبران
- پوسته های تحت فشار
- میکرو فیلتر
- ماده ضد رسوب
- پمپ فشار قوی
- ابزار دقیق شامل جریان سنج ، فشار سنج ، دما سنج ، pHسنج ، هدایت سنج و ...
کاربرد رایج اسمز معکوس
- نمک زدایی از آب شور دریا و تبدیل آن به آب قابل شرب
- استفاده در همودیالیز واحد های پزشکی
- تامین آب مورد مصرف برای دیگ های بخار
- تامین آب مورد مصرف جهت شستشوی قطعات حساس الکترونیکی و تولید انرژی الکتریکی
- تامین آب مورد مصرف در صنایع پلی مری ، داروسازی ، صنایع غذایی ، آب مقطر سازی
آب شیرین کن حرارتی
آب در این روش حرارت می بیند و با حرارت دیدن ، آب بخار می شود . آیا تنها آب است که بخار می شود و املاح همان گونه باقی می مانند ؟ آیا آب پس از بخار شدن ، توسط فرآیند تقطیر دوباره به مایع تبدیل می شود ؟ ممکن است تصور کنید که این فرآیند به سادگی اتفاق می افتد اما این گونه نیست . برای انجام این مراحل ، به انرژی زیادی احتیاج است . برای انجام این کار روش های متعددی معرفی و به اثبات رسیده اند . به عنوان مثال در روشی تحت عنوان MSF آبی که در حال تبخیر است را به طور ناگهانی از محفظه ای عبور می دهند . به این ترتیب فشار آب را به طور ناگهانی کاهش می دهند و بخش زیادی از آن را به بخار تبدیل می کنند . این بخار در محفظه جداسازی دیگری جمع می شود و در مرحله بعد وارد دستگاه های تقطیر می شود . این روش به این جهت اختراع شد تا هم انرژی کمتری مصرف شود و هم در مدت زمان کم ، آب تصفیه شده زیادی به دست آید .
این روش را بیشتر برای مقادیر زیادی آب ، به خصوص در دریاها استفاده می کنند و دستگاه های مربوطه را نیز در برج های مراقبت دریایی و یا نفت کش ها نصب می کنند . برای مصارف خانگی بیشتر از انواع اسمز معکوس استفاده می شود . زیرا حجم آبی که باید تصفیه شود کمتر است و به انرژی زیادی نیز نیاز ندارد . صدای کمتری تولید می کند ، خطری ندارد ، کیفیت آبی که ارائه می دهد هم به میزان قابل توجهی بالا است .
انواع آب شیرین کن
- آب شیرین کن صنعتی
- آب شیرین کن خانگی
- آب شیرین کن دریایی
- آب شیرین کن خورشیدی و...
معایب آب شیرین کن
- اولین عیبی که می توان برای آن ها نام برد ، تعویض اجباری فیلتر های نصب شده درونشان است . در صورت عدم تعویض این فیلتر ها هر یک یا دو سال ، صدمات جدی به دستگاه وارد می شود.
- اگر تنها یکی از فیلتر ها خراب شود و یا پمپ دستگاه با مشکل مواجه شود ، جریان آب قطع می شود.
- انواع آب شیرین کن خورشیدی به سبب نحوه عملکردشان دارای هزینه های بسیار بالایی هستند .
- ممکن است هر چند وقت با مشکلات فنی ، با بخش های مختلف محصول مواجه شوید .