تصفیه آب به روش اسمز معکوس چیست؟
مقدمه
تصفیه آب به روش اسمز معکوس (RO) یکی از پیشرفته‌ترین و پرکاربردترین روش‌ها برای دستیابی به آب سالم و بدون املاح مضر است. این فرآیند با استفاده از غشاهای نیمه‌تراوا و ایجاد فشار، آب را از املاح و ذرات ریز تا قطر ۰.۰۰۰۱ میکرون پاکسازی می‌کند و در نتیجه آب سالم و با سختی پایین به دست می‌آید. در این مقاله، به بررسی دقیق روند تصفیه آب به روش اسمز معکوس، تاریخچه و نحوه عملکرد آن خواهیم پرداخت تا درک بهتری از اهمیت و مزایای این روش تصفیه داشته باشید.
به‌طور خلاصه می‌توان گفت دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس یک روش تصفیه فیزیکی است که می‌تواند املاح مضر و خطرناک آب را از بین ببرد و در اصطلاح سختی آب را به‌شدت کاهش دهد. امروزه این روش تصفیه به‌عنوان یکی از بهترین‌های روش‌های تصفیه شناخته می‌شود و علت این امر هم قدرت حذف املاح تا قطر ۰٫۰۰۰۱ میکرون و با دقت ۹۹ درصد و این فرآیند با هزینه بسیار پایین و صرف حداقل انرژی انجام می‌شود.
درنهایت تمامی این موارد باعث شده این روش به به‌عنوان یک روش بسیار محبوب و پرکارید برای تأمین آب سالم و بدون املاح در خانه‌ها، ادارات، صنایع و … گردیده است.
فرآیند اسمز چیست؟
قانون طبیعت به گونه است که همیشه به سمت متعادل شدن حرکت می‌کند. همین اصل باعث بسیاری از روندهای طبیعی است که در پیرامون ما اتفاق میافتد. اسمز نیز یک فرآیند است که از همین اصل و به‌منظور حفظ تعادل به وجود آمده است. در تعریف علمی به حرکت خود به خودی مولکول‌های حلال از غشاء نفوذ به درون محلولی که غلظت مواد حل شونده در آن بیشتر است به‌منظور ایجاد تعادل در هر دو سمت را حرکت اسمز میگوییم. اگر بخواهیم به زبان ساده‌تر بیان کنیم از یک مثال استفاده می‌کنیم:
۲ اتاق در کنار هم را در نظر بگیرد که بن آن‌ها دری است و عرض این در به‌اندازه است که فقط انسان می‌تواند از آن عبور کند. در یک اتاق ۱ ماشین و ۸ نفر وجود دارد و در اتاق دیگر ۹ ماشین و ۲ نفر هستند. تمایل این افراد این است که هریک ۱ ماشین داشته باشند.
بنابراین در اتاق اول فقط ۱ نفر صاحب ماشین می‌شود. و در اتاق دوم هم ۲ نفر ۲ ماشین را برمی‌دارند و ۷ ماشین بدون صاحب باقی ماند. اینجا تمایل به داشتن ماشین باعث می‌شود آن ۷ نفر که ماشین ندارند از اتاق اول از طریق درب عبور کنند و به اتاق دوم که ۷ تا ماشین بدون صاحب در آن است بروند هریک ماشینی برای خود بردارند.
این دقیقاً همان اتفاقی است که در جریان اسمز میافتد. آن نفرات مانند مولکول‌های حلال هستند، ماشین‌ها مانند مولکول‌های مواد حل شونده و آن درب هم که فقط به‌اندازه عبور افراد است و نه ماشین‌ها، حکم غشای نیمه‌تراوا را دارد.
مولکول‌های آب نیز به‌عنوان یک حلال دقیقه همین رفتار را از خود نشان می‌دهند. یعنی اگر شما یک ظرف را به‌وسیله یک صفحه از جنس غشاء نیمه‌تراوا (از این صفحه فقط مولکول‌های آب می‌تواند عبور کند) به ۲ بخش تقسیم کنید. در یک سمت آب خالص و در سمت دیگر آب‌نمک بریزید. به‌طور طبیعی مولکول‌های آب از سمتی که آب خالص است به سمتی آب‌نمک وجود دارد تراوش می‌کند.
اسمز معکوس چگونه به وجود می‌آید؟
به همان مثال اتاق‌ها برمی‌گردیم. اگر در اتاق دوم مثلاً یک حیوان درنده وارد شود اتفاقی که میافتد این است که برخلاف میل باطنی افراد که داشتن ماشین است، مجبور می‌شنود اتاق دوم و ماشین‌ها را رها کنند و به اتاق اول فرار کنند.
در طبیعت نیز زمانی که یک عامل خارجی فرآیند طبیعی اسمز رو به هم بزند و آن رو برعکس کند به این فرآیند برعکس شده ، فرآیند اسمز معکوس (Reverse osmosis) یا همان RO میگوییم.
همان ظرف آب‌نمک و آب خالص که در بالا گفتیم را در نظر بگیرد، اگر در سمتی که آب‌نمک داریم ۱ عامل خارجی اضافه شود مثلاً فشار به‌شدت افزایش پیدا کند. این فشار باعث می‌شود مولکول‌های آب برخلاف طبیعت خود از سمتی که آب‌نمک است به سمتی که آب خالص است تراوش کنند و ازآنجاکه گفتیم غشاء ما نیمه‌تراوا بوده و فقط اجازه عبور به مولکول‌های آب را می‌دهد درنتیجه مولکول‌های نمک در همین سمت می‌مانند و در سمت دیگر آب خالص جمع می‌شود. این دقیقه اتفاقی است که در دستگاه‌های تصفیه آب به روش اسمز معکوس میافتد.
تاریخچه تصفیه آب به روش اسمز معکوس
دانشمندی به اسم ژان آنتوان نولت اولین کسی بود در سال ۱۷۴۸ میلادی فرایند اسمزی از طریق غشاهای نیمه‌تراوا را کشف و مشاهده کرد. تا سال ۱۹۵۰ یعنی در حدود ۲۰۰ سال بعد این روند تنها یک پدیده علمی بود که فقط داخل آزمایشگاه‌ها دیده می‌شد، برای اولین بار در اواسط دهه ۵۰ میلادی محققان در ۲ دانشگاه کالیفرنیا و فلوریدا موفق شدند به روش اسمز معکوس از آب دریا آب شیرین تولید کنند که در آن زمان میزان آب خروجی به قدی کم بود که قابل تجاری‌سازی نبود.
در طی سالیان بعد و تحقیقات انجام‌شده توسط دیگر محققان این روش تکمیل شد و تجاری شد و تا به امروز که به‌راحتی هریک از ما می‌توان ۱ دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس در خانه خود داشته باشیم.
نحوه تصفیه آب در سیستم RO
به زبان ساده در دستگاه‌های تصفیه آب به روش نیز به کمک فشار ایجادشده توسط موتورپمپ دستگاه آب پر از املاح را مجبور می‌سازیم تا از فیلتری به نام ممبران (که از جنس همان غشاء نیمه‌تراوا است) عبور کند و بدین شکل آب تصفیه‌شده به دست ما می‌رسد و املاح به‌جامانده و به همراه مابقی آب از سمت دیگر دور ریخته می‌شود. این اصل دستگاه‌های تصفیه آب به روش اسمز معکوس است، از دستگاه‌هایی عظیم صنعتی تا دستگاه‌های کوچک خانگی. پیشنهاد می‌گردد جهت آشنایی بیشتر با دستگاه‌های تصفیه آب خانگی به روش اسمز معکوس مقاله مرتبط را مطالعه فرمایید.
معایب روش تصفیه RO
از بین روش‌های متفاوت تصفیه آب روش اسمز معکوس به‌عنوان روشی کارآمد و عین حال کم‌هزینه شناخته‌شده که همین امر نیز باعث استفاده گسترده از آن از صنایع بزرگ تا خانه‌های مسکونی شده است. اما هر روشی در کنار مزایایی که دارد برخی معایب را نیز شامل می‌شود.
درروش تصفیه به شکل اسمز معکوس آب پس از ورود به چرخه تصفیه به ۲ بخش تقسیم می‌شود، ۱ بخش آب تصفیه‌شده که مورد مصرف قرار می‌گیرد و ۱ بخش نیز آب تصفیه نشده به همراه املاح باقی‌مانده از فرایند تصفیه که دور ریخته می‌شود. این میزان تقریباً ۴۰ به ۶۰ است، یعنی اگر ۱۰۰ لیتر آب وارد فرایند تصفیه شود ۴۰ لیتر آب تصفیه‌شده در اختیار ما قرار می‌گیرد و ۶۰ لیتر آب غلیظ شده از املاح دور ریخته می‌شود و این میزان بسیار زیاد است. به همین دلیل است که از این دستگاه‌های تصفیه آب در خانه فقط برای شرب استفاده می‌شود و نمی‌توان از آن برای تصفیه کل آب یک ساختمان استفاده نمود.
نتیجه‌گیری
اسمز معکوس به‌عنوان یک روش علمی و فیزیکی، قابلیت حذف بسیاری از آلاینده‌های موجود در آب را با دقت بسیار بالا دارد و به همین دلیل در طیف وسیعی از مصارف خانگی و صنعتی کاربرد دارد. اگرچه مصرف بالای آب و دور ریز آن از جمله چالش‌های این روش است، اما مزایای قابل توجه آن در تأمین آب تصفیه شده، استفاده از آن را به گزینه‌ای محبوب تبدیل کرده است. به این ترتیب،دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس همچنان یکی از مؤثرترین و پرکاربردترین روش‌ها برای دسترسی به آب سالم در سراسر جهان به شمار می‌آید.
