تصفیه آب به روش اسمز معکوس چیست؟

تصفیه آب به روش اسمز معکوس چیست؟

به طور خلاصه میتوان گفت 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 به شدت کاهش دهد. امروزه این روش تصفیه به عنوان یکی از برترین های روش های 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.

در نهایت تمامی این موارد باعث شده این روش به به عنوان یک روش بسیار محبوب و پرکاربد برای تامین آب سالم و بدون املاح در خانه ها، 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 به منظور حفظ تعادل به وجود آمده است. در تعریف علمی به حرکت خود به خودی مولکول های حلال از غشاء نفوذ به درون محلولی که غلظت مواد حل شونده در آن بیشتر است به منظور ایجاد تعادل در هر دو سمت را حرکت اسمز میگوییم. اگر بخواهیم به زبان ساده تر 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 به اندازه 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. بنابر این در اتاق اول فقط ۱ نفر صاحب ماشین میشود. و در اتاق دوم هم ۲ نفر ۲ ماشین را بر میدارند 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 دقیقا همون اتفاقی است که در جریان اسمز میافتد. آن نفرات مانند مولکول های حلال هستند، ماشین ها مانند مولکول های مواد حل شونده و آن درب هم که فقط به اندازه عبور افراد است و نه ماشین ها، حکم غشای نیمه تراوا را دارد.

مولکول های آب نیز به عنوان یک حلال دقیقا همین رفتار را از خود نشان میدهند. یعنی اگر شما یک ظرف را به وسیله یک صفحه از جنس غشاء نیمه تراوا (از این صفحه فقط مولکول های آب میتواند عبور کند) به ۲ بخش تقسیم کنید. در یک سمت آب خالص و در سمت دیگر آب نمک بریزید. به طور طبیعی مولکول های آب از سمتی که آب خالص است به سمتی آب نمک وجود دارد تراوش میکند.

اسمز معکوس چگونه به وجود می‌آید؟

به همان مثال اتاق ها بر میگردیم. اگر در اتاق دوم مثلا یک حیوان درنده وارد شود اتفاقی که میافتد این است که بر خلاف 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 بزنه و آن رو برعکس کند به این فرآیند برعکس شده ، فرآیند اسمز معکوس (Reverse osmosis) یا همان RO میگوییم.

همان ظرف آب نمک و آب خالص که در بالا گفتیم را در نظر بگیرد، اگر در سمتی که آب نمک داریم ۱ عامل خارجی اضافه شود مثلا فشار به شدت افزایش پیدا کند. این فشار باعث میشود مولکول های آب بر خلاف طبیعت خود از سمتی که آب نمک است به سمتی که آب خالص است تراوش کنند و از آنجا که گفتیم غشاء ما نیمه تراوا بوده و فقط اجازه عبور به مولکول های آب را میدهد در نتیجه موکلول های نمک در همین سمت می مانند و در سمت دیگر آب خالص جمع میشود. این دقیقاً اتفاقی است که در دستگاه های 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 نیمه تراوا 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 تجاری سازی نبود. در طی سالیان بعد و تحقیقات انجام شده توسط دیگر محققان این روش تکمیل شد و تجاری شد و تا به امروز که به راحتی 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 دستگاه های تصفیه آب به روش نیز به کمک فشار ایجاد شده توسط موتور پمپ دستگاه آب پر از املاح را مجبور میسازیم تا از فیلتری به نام ممبران (که از جنس همان غشاء نیمه تراوا است) عبور کند و بدین شکل آب تصفیه شده به دست ما میرسد و املاح به جا مانده و به همراه مابقی آب از سمت دیگر دور ریخته میشود. این اصل دستگاه های تصفیه آب به روش اسمز معکوس است، از دستگاه هایی عظیم صنعتی تا دستگاه های کوچک خانگی. پیشنهاد میگردد جهت آشنایی بیشتر با دستگاه های تصفیه آب خانگی به روش اسمز معکوس مقاله مرتبط را مطالعه فرمائید.

معایب روش تصفیه RO

از بین روشهای متفاوت تصفیه آب روش اسمز معکوس به عنوان روشی کارآمد و عین حال کم هزینه شناخته شده که همین امر نیز باعث استفاده گسترده از آن از صنایع بزرگ تا خانه های مسکونی شده است. اما هر روشی در کنار مزایایی که دارد برخی معایب را نیز شامل میشود.

در روش تصفیه به شکل اسمز معکوس آب پس از ورود به چرخه تصفیه به ۲ بخش تقسیم میشود، ۱ بخش آب تصفیه شده که مورد مصرف قرار میگیرد و ۱ بخش نیز آب تصفیف نشده به همراه املاح باقی مانده از فرایند تصفیه که دور ریخته میشود. این میزان تقریبا ۴۰ به ۶۰ است، یعنی اگر ۱۰۰ لیتر آب وارد فرایند تصفیه شود ۴۰ لیتر آب تصفیه شده در اختیار ما قرار میگیرد و ۶۰ لیتر آب غلظ شده از املاح دور ریخته میشود و این میزان بسیار زیاد است. به همین دلیل است که از این دستگاه های در خانه فقط برای شرب استفاده میشود و نمیتوان از آن برای تصفیه کل آب یک ساختمان استفاده نمود.