فیلتر اسمز معکوس یکی از فیلترهای خارجی است که برای تصفیه آب از آن استفاده می‌شود. صاحبان آکواریوم از این فیلتر برای تولید آب RO که سختی و املاح آن بسیار پایین است استفاده کرده و آکواریوم خود را با استفاده از این آب پر می‌کنند.
برای تشریح این فیلتر ابتدا باید با فشار اسمز آشنایی داشته باشید تا به بتوانیم فیلتر اسمز معکوس را بررسی نماییم به همین دلیل ابتدا به تشریح فشار اسمز می‌پردازیم.
اگر در بین محلول‌هایی با غلظت متفاوت یک غشاء نیمه‌تراوا قرا دهیم مولکول محلول رقیق به سمت محلول غلیظ‌تر خواهد رفت. برای مثال در دو محلول آب‌نمک با غلظت متفاوت، مولکول‌های آب از سمتی که نمک کمتری داری به سمت آبی که نمک بیشتری دارد حرکت می‌کند، این اختلاف سطح غلظت باعث ایجاد فشاری می‌شود که منجر به حرکت مولکول‌های محلول رقیق‌تر به سمت محلول غلیظ‌تر می‌شود؛ به این فشار، فشار اسمزی گویند.
فیلتر اسمز معکوس
در این فیلترها محلول تحت یک فشار مکانیکی از یک غشاء نیمه‌تراوا (به‌عنوان کاتالیزور) عبور داده می‌شود که طی این فرایند آب خالص از غشاء عبور کرده و املاح آب در طرف دیگر غشاء خواهد ماند؛ در این روش با استفاده از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی محلول استفاده می‌شود به همین دلیل به این روش اسمز معکوس گفته می‌شود و فیلترهایی که از این روش برای تصفیه آب استفاده می‌کنند فیلترهای اسمز معکوس گفته می‌شود.
اسمز معکوس یک فرآیند فیزیکی است که در آن توسط غشاء نیمه‌تراوا محلول را خالص می‌کنند. با استفاده از این روش ذراتی به کوچکی یون را می‌توان تصفیه نموده به همین دلیل از این روش برای تصفیه و جداسازی مواد الی محلول و غیر محلول، ویروس‌ها و باکتری‌ها استفاده می‌شود؛ به دلیل توانایی این روش در جدا نمودن نودوهشت درصد نیترات، املاح و مواد معدنی حل‌شده در آب از این روش در آب‌شیرین‌کن‌ها استفاده می‌شود.
ظرفیت بافری آب، سختی آب، خاصیت اسیدی آب و نوتریشن ها در آب‌های تولیدشده به این روش به دلیل ترکیبات حذف‌شده آب به‌شدت کاهش می‌یابد به همین دلیل آب‌های RO بسیار مستعد تغییر خاصیت اسیدی و بازی هستند. برای جلوگیری از تغییرات شدید در PH آب‌های Ro به این آب‌ها محلول‌های مینرال افزوده می‌شود.
تصفیه آب به روش اسمز معکوس
اساس کار دستگاه تصفیه آب به دلیل اختلاف غلظت دو محلول است که بین آن دو یک غشاء وجود دارد؛ برای درک بهتر به این مثال توجه کنید ما دو استوانه یکی حاوی آب‌نمک و دیگری حاوی آب خالص داریم که ارتفاع هر دو برابر بوده و به‌وسیله لوله‌ای به هم ارتباط دارند. به دلیل فشار اسمزی مولکول‌های آب به سمت آب‌نمک رفته و سطح آن کاهش می‌یابد.
حال بین آب و آب‌نمک یک غشاء نیمه‌تراوا قرار می‌دهیم و با نیروی مکانیکی که به لوله آب‌نمک فشار وارد نموده و مشاهده می‌کنیم با اعمال فشار، جهت فشار اسمزی معکوس شده و آب‌نمک پس از جدا شدن نمک آن به‌صورت آب خالص وارد لوله آب می‌شود.
این فرآیند تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که فشار تولیدشده توان عبور مولکول‌های آب را به‌طرف دیگر غشاء را داشته باشد به این روش که در آن فشار اسمزی معکوس شده اسمز معکوس گفته می‌شود. میزان پساب تولیدشده در این روش سه‌به‌یک است به این معنا که درازای یک لیتر آب تصفیه‌شده سه لیتر پساب تولید می‌شود.
در این سیستم‌ها انتخاب غشاء بسیار مهم هست زیرا مقدار فشار اسمز تصفیه آب بستگی به ویژگی‌های غشا دارد. در انتخاب غشاء عوامل متعددی شامل قطر روزنه‌های غشاء، ضخامت غشاء، میزان مقاومت در برابر مواد شیمیایی، افت فشار، قیمت غشاء و برند تولیدکننده غشاء نقش مهمی دارد.
محدودیت‌های ممبران دستگاه های تصفیه آب
غشاء نیمه‌تراوا یا ممبران برحسب برند تولیدشده دارای محدودیت‌هایی است که بایستی به آن توجه نمود. معمولاً ممبران ها در PH دو الی دوازده به‌خوبی کار می‌کنند و درصورتی‌که دمای آب ورودی بیش از 45 درجه سانتی‌گراد باشد عملکرد غشاء را تحت تأثیر قرار خواهد داد.
معمولاً غشاء ممبران از جنس پلی آمید بوده و در برابر کلر آسیب‌پذیر است به همین دلیل حد مجاز کلر آب ورودی به دستگاه تصفیه آب کمتر از یک‌دهم میلی‌گرم در لیتر است.
مراحل تصفیه آب دستگاه تصفیه اسمز معکوس خانگی
آب از طریق شلنگ به دستگاه‌های تصفیه آب منتقل‌شده و با عبور از سه فیلتر اولیه املاح و رسوب آب حذف‌شده و با فشار پمپ آب به سمت ممبران رفته و در آنجا آب خالص ازیک‌طرف ممبران و پسماند از طرفی دیگر خارج می‌شود.
انواع فیلتر اسمز معکوس
دستگاه‌های تصفیه آب اسمز معکوس بر اساس کاربرد، ظرفیت سیستم تصفیه و نوع آب وردی به انواع مختلفی تقسیم می‌شود که در این مقاله برحسب کارکرد به دو نوع دستگاه تصفیه خانگی و دستگاه تصفیه صنعتی تقسیم‌شده است.
دستگاه تصفیه آب خانگی برای حذف املاح موجود در آب منازل به کار می‌رود؛ وجود این املاح باعث بروز انواع بیماری‌ها مانند سنگ کلیه می‌شود. متداول‌ترین نوع دستگاه تصفیه آب خانگی یا RO است که در چهارمین مرحله فیلتراسیون آن از ممبران RO استفاده می‌شود.
دستگاه‌های تصفیه صنعتی برای حذف املاح آب با سختی بالا مورداستفاده قرار می‌گیرد. استفاده از آب‌های سنگین باعث آسیب به تجهیزات صنعتی و کاهش کارایی محصولات تولیدشده خواهد شد به همین دلیل در صنایع مختلف از فیلترهای اسمز معکوس صنعتی استفاده می‌شود.
درصورتی‌که سختی آب ورودی کمتر از ده هزار میلی‌گرم در لیتر باشد از دستگاه‌های تصفیه آب معمولی با ممبران BW استفاده‌شده و درصورتی‌که رقم آن بیش از ده هزار میلی‌گرم در لیتر باشد از دستگاه تصفیه آب، ویژه تصفیه آب‌شور که دارای ممبران SW است استفاده می‌شود.
در دستگاه‌های خانگی از فیلترهای اسمز معکوس با ورودی آب 2.5 اینچ و در صنایع با ورودی چهار و هشت اینچ مورداستفاده قرا می‌گیرد.
اجزاء فیلتر اسمز معکوس
فیلتر اسمز معکوس برای کاربردهای مختلف و در مدل‌های مختلفی تولیدشده است که با توجه به تنوع آن تعداد قطعات مورداستفاده در هر فیلتر متفاوت بوده لذا در این مقاله قطعات دستگاه تصفیه آب را تشریح خواهیم کرد.
لوله‌های ورودی آب: در این فیلترها لوله ورودی برای اتصال شلنگ آب شهری به دستگاه تصفیه آب است.
فیلترهای اولیه تصفیه: این فیلترها برای تصفیه اولیه آب بوده و به‌وسیله آن‌ها املاح و رسوب آب تصفیه می‌شود.
غشا نیمه‌تراوا یا ممبران: ممبران حاوی چند رشته غشاء نیمه‌تراوا است که دور یک لوله پیچیده شده است. توسط ممبران املاح بزرگ‌تر از یک‌دهم میکرون شامل املاح آب، باکتری‌ها، ویروس‌ها و میکروب‌ها از تصفیه‌شده و آب پسماند ازیک‌طرف ممبران و آب خالص از طرف دیگر آن خارج می‌شود.
پمپ دستگاه تصفیه آب: معکوس کردن فشار اسمز و عبور آب ناخالص از روزنه‌های ممبران به قطر 0/0001 میکرون نیازمند یک فشار مکانیکی است که این فشار توسط پمپ تولید می‌شود.
لوله خروجی پساب: لوله خروجی پساب برای خارج کردن آب غلیظ و ناخالصی‌های آب تصفیه‌شده از دستگاه‌های تصفیه آب خانگی پیش‌بینی‌شده است.
مخزن آب تصفیه‌شده: آب تصفیه‌شده توسط شلنگ خروجی آب تصفیه‌شده از دستگاه تصفیه آب خارج‌شده و به داخل مخزن ریخته می‌شود. آب ذخیره‌شده در مخزن نیز توسط یک شلنگ به شیر آبی که معمولاً بر روی ظرف‌شویی به‌منظور استفاده نصب‌شده است منتقل می‌گردد.
شیر آب دستگاه تصفیه: شیر آب دستگاه تصفیه توسط شلنگی به مخزن فیلتر متصل بوده و معمولاً بر روی ظرف‌شویی نصب می‌شود. شیر دستگاه تصفیه برای کنترل آب تصفیه‌شده مورداستفاده قرار می‌گیرد.
اتصالات فیلتر اسمز معکوس: برای اتصال قطعات مختلف دستگاه تصفیه آب خانگی، از انواع اتصالات از شلنگ گرفته تا بست و غیره در فیلترهای اسمز معکوس استفاده می‌شود.
مزایای فیلتر اسمز معکوس
استفاده از دستگاه‌های تصفیه آب اسمز معکوس نسبت به سایر روش‌های تصفیه آب دارای مزایای زیاد است که در زیر به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.
- در این روش نسبت به روش‌های تقطیری انرژی کمتری مصرف‌شده و استهلاک تجهیزات آن کمتر است.
- در این روش آلودگی زیست‌محیطی نسبت به سایر روش‌ها کمتر بوده و چیزی به آب افزوده نمی‌شود.
- نسبت به روش استفاده از رزین تبادل یونی مواد شیمیایی کمتری مصرف می‌شود.
- نصب و راه‌اندازی این در کوتاه‌ترین زمان ممکن امکان‌پذیر است.
- هزینه نگهداری آن نسبت به سایر روش‌ها ارزان‌تر و راحت‌تر است.
- مقرون به‌صرفه‌ترین روش تصفیه آب است.
- استفاده از آن نسبت به سایر روش‌ها آسان‌تر است.
مضرات فیلتر اسمز معکوس
هر دستگاهی در کنار مزایای متعدد معایبی هم دارد؛ فیلترهای اسمز معکوس از این موضوع مستثنا نیست. مهم‌ترین عیب دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس حجم زیاد پساب تولیدشده در این روش است.
کاربرد فیلتر اسمز معکوس
بسیاری از آب‌ها دارای املاحی و ترکیبات مضری مانند بی‌کربنات‌ها، کربنات‌ها و ترکیبات نیترات است که هم برای مصارف خوراکی و هم مصارف صنعتی مضر هستند.
آب با سختی بالا به‌اصطلاح سنگین باعث ایجاد انواع بیماری‌ها در انسان شده به همین دلیل از این فیلتر برای تصفیه آب در منازل استفاده‌شده و در بین عموم مردم آن را دستگاه تصفیه آب خانگی می‌شناسند. در برخی نقاط که دسترسی به آب شیرین ندارند از این فیلتر برای تبدیل آب‌شور به آب شیرین استفاده می‌کنند.
در صنعت آبزیان و آکواریوم‌های آب شیرین از این فیلتر برای حذف املاح آب مورداستفاده در آکواریوم استفاده می‌شود. برای استفاده از این آب در آکواریوم، بایستی مینرال های آب به آن افزوده شود.
آب‌های سنگین در صنایع باعث خوردگی تجهیزات می‌شود به همین دلیل از این فیلتر برای تصفیه آب در صنایع به‌ویژه در بخش‌های تولید بخار استفاده می‌شود. درگذشته در صنایع برای کاهش سختی آب از رزین تبادل یونی استفاده می‌شد که با توجه به حجم زیاد مواد شیمیایی مورداستفاده برای تولید رزین و احیاء آن روش اسمز معکوس جایگزین این روش‌ها شده است.
راه‌اندازی فیلتر اسمز معکوس
دستگاه تصفیه آب خانگی معمولاً در زیر ظرف‌شویی نصب‌شده و دارای یک عدد مخزن ذخیره آب، شیر آب، چهار عدد شلنگ ورودی و خروجی است. یکی از شلنگ‌ها به مخزن آب و شیر دستگاه تصفیه آب وصل شده و آب تولیدشده را به شیر آب دستگاه تصفیه منتقل می‌نماید.
سه شلنگ دیگر به دستگاه تصفیه آب وصل شده که یکی از این شلنگ‌ها به ورودی دستگاه تصفیه آب وصل می‌شود و آب شهری را به دستگاه منتقل می‌کند. دو شلنگ دیگر به خروجی دستگاه وصل می‌شود که یکی از آن‌ها پساب تولیدشده در فرایند تصفیه را از فیلتر خارج و دیگری آب تولیدشده را به مخزن این فیلتر منتقل می‌کند.
نحوه تمیز کردن فیلتر اسمز معکوس
دستگاه‌های فیلتر اسمز معکوس در مدل‌های متنوعی به بازار عرضه می‌شوند به همین دلیل نمی‌توان برای هر دستگاه تصفیه آب یک روش را برای تمیز و تعویض فیلترهای تصفیه آب بیان نمود لذا در این مقاله روش تعویض فیلترهای تصفیه آب را به‌صورت عمومی بیان می‌کنیم که برای همه دستگاه‌های تصفیه آب کاربردی است.
زمان تعویض فیلترهای دستگاه تصفیه آب بستگی به میزان استفاده، کیفیت آب مورداستفاده و کیفیت فیلترهای دستگاه دارد به همین دلیل در این مقاله ملاک برحسب جمعیت یک خانواده متوسط و آب با سختی متوسط در کشورمان در نظر گرفته‌شده است.
فیلترهای پیش از ممبران باید هر شش ماه یک‌بار تعویض و ممبران نیز هر دو سال یک‌بار تعویض گردد. برای اطلاع از زمان تعویض ممبران از یک دستگاه سنجش سختی آب استفاده کنید. مقدار استاندارد سختی آب بایستی زیر 100 بوده و در صورت استفاده از دستگاه تصفیه اب، سختی آب بایستی زیر 30 باشد.
قبل از هر کار سه فیلتر اولیه را خریداری نموده و توسط آچاری که هنگام خرید دستگاه به شما داده‌شده، فیلترها را به ترتیب بازکرده سپس فیلتر جدید را جایگزین فیلتر قدیمی نموده و با آچار آن را محکم ببندید. از همین روش برای تعویض ممبران نیز استفاده نمایید.
نکاتی که باید در فیلترهای اسمز معکوس به آن توجه نمود
- در دستگاه‌های تصفیه آب حتماً قبل از ممبران از فیلترهای سه‌گانه استفاده کنید تا تصفیه مقدماتی توسط آن فیلترها صورت گرفته سپس آب به ممبران رسیده و عمر آن افزایش یابد.
- توصیه می‌کنیم به‌منظور جلوگیری از اتلاف آب در خروجی پساب دستگاه تصفیه مخزنی نصب نموده و از آب آن برای آبیاری، شستشو و سایر موارد استفاده نمایید.
- ممبران آهن و منگنز آب را جذب نموده و این عناصر بر روی آن ته‌نشین و رسوب خواهند کرد که این امر باعث کاهش عمر ممبران می‌شود. استفاده از پیش‌تصفیه و هدایت آب ناخالص فیلتر شده به خروجی فاضلاب از رسوب این عناصر جلوگیری می‌کند.
- به علت رسوب میکروارگانیسم‌ها و ذرات جامد بر روی ممبران از کارایی آن کاسته می‌شود که برای جلوگیری از این امر بایستی به‌صورت دوره‌ای ممبران را شستشو دهید.
- سطح غشاء همواره با مواد شیمیایی در تماس بوده به همین دلیل باید در مقابل مواد سختی گیر و ضد رسوب مقاوم باشد.
با سپاس از اینکه سایت تنگیتو را برای مطالعه این مقاله انتخاب کردید