ممبران

ممبران‌های RO (Reverse Osmosis)

ممبران‌های RO (اسمز معکوس) غشاهایی بسیار نازک و نیمه‌تراوا (semi-permeable) هستند که در سیستم‌های تصفیه آب برای جداسازی نمک‌های محلول، فلزات سنگین، نیترات، آلودگی‌های میکروبی، ترکیبات آلی و دیگر ناخالصی‌ها از آب استفاده می‌شوند.
در طبیعت، آب از ناحیه‌ای با غلظت کمتر نمک به ناحیه‌ای با غلظت بیشتر حرکت می‌کند (اسمز).

در سیستم RO، با اعمال فشار زیادتر از فشار اسمزی، جهت حرکت آب را برعکس می‌کنیم، تا فقط مولکول‌های آب از ممبران عبور کنند و ناخالصی‌ها پشت ممبران باقی بمانند.

ممبران‌های RO معمولاً از چند لایه تشکیل شده‌اند:

لایه نازک فعال (Polyamide – PA):

• مهم‌ترین بخش
• وظیفه‌ی اصلی جداسازی را دارد
• نیمه‌تراوا و بسیار نازک (~0.2 میکرون ضخامت)

لایه پشتیبان (Microporous Support – پلی‌سولفون):

• پشتیبانی مکانیکی از لایه نازک
• دارای تخلخل بالا

لایه پشتی نهایی (پلی‌استر یا فایبرگلاس)

• استحکام و مقاومت مکانیکی کل ممبران را فراهم می‌کند

 

انواع ممبران RO

از نظر اندازه:

• ممبران 4 اینچ (برای سیستم‌های کوچک‌تر)
• ممبران 8 اینچ (برای سیستم‌های صنعتی)
• سایز های کوچکتر کاربرد خانگی دارند.

از نظر کاربرد:

• o Brackish Water (BWRO): برای آب لب‌شور – فشار کاری ~8–16 بار
• o Sea Water (SWRO): برای آب دریا – فشار بالا ~50–70 بار
• o Low Pressure (LPRO): برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی
• o High Rejection: ممبران‌هایی با درصد حذف بالاتر برای کاربردهای حساس

عواملی که باعث خرابی ممبران می‌شوند

• وجود کلر یا اکسیدان‌ها در آب ورودی
• رسوب‌گذاری (Scaling) ناشی از کلسیم، منیزیم، آهن و سیلیس
• فولینگ بیولوژیکی (تجمع باکتری‌ها)
• شست‌وشوی نامناسب یا دیرهنگام
• نوسان شدید pH یا دما

 

ممبران‌های UF (Ultrafiltration)

ممبران‌های UF نوعی غشاهای نیمه‌تراوا هستند که با داشتن منافذی بسیار ریز، قادر به حذف ذرات معلق، کلوئیدها، باکتری‌ها و برخی ویروس‌ها از آب و محلول‌ها هستند، اما یون‌ها و نمک‌های محلول در آب معمولاً از این غشا عبور می‌کنند.

ممبران UF معمولاً در مراحل پیش‌تصفیه سیستم‌های تصفیه آب به‌خصوص قبل از RO استفاده می‌شود تا بار آلودگی آب را کاهش دهد و عمر ممبران RO را افزایش دهد.

انواع ممبران UF از نظر ساختاری

1. ممبران فیبر توخالی (Hollow Fiber)

• ساختار لوله‌ای با هزاران رشته فیبری نازک
• کاربرد گسترده در تصفیه آب صنعتی و تصفیه فاضلاب

2. ممبران صفحه‌ای یا مارپیچی (Spiral Wound)

o لایه‌های ممبران روی هم پیچیده شده

o فضای کم و راندمان بالا

3. ممبران لوله‌ای (Tubular)

• برای سیالات با ذرات جامد زیاد (فاضلاب‌های صنعتی)

کاربردهای ممبران UF

• پیش‌تصفیه آب خوراک سیستم RO: حذف ذرات معلق و باکتری‌ها جهت کاهش گرفتگی ممبران RO
• تصفیه آب آشامیدنی: حذف کلوئیدها، باکتری‌ها و ویروس‌ها
• تصفیه پساب صنعتی و شهری: کاهش بار آلودگی‌های جامد و میکروبی
• صنایع غذایی و دارویی: جداسازی پروتئین‌ها، کلوئیدها و مواد معلق
• بازیافت و تصفیه آب: کاهش استفاده از مواد شیمیایی و مصرف انرژی