فیلتر یا تصفیه آب به روش اسمز معکوس

فیلتر یا تصفیه آب به روش اسمز معکوس، بر اساس اصل اسمز معکوس کار می کند. این مقاله در ادامه اطلاعاتی در رابطه با سیستم تصفیه آب به روش اسمز معکوس فراهم می کند.
فرآیند اسمز معکوس (RO) به طور گسترده برای اهداف مسکونی و هم چنین صنعتی استفاده می شود. فرآیند ROکه هم چنین به عنوان هایپر فیلتریشن یا فیلتراسیون فوق العاده نیز شناخته شده است، فرآیندی است که عموماً برای تصفیه آب استفاده می شود. اگر چه در ابتدا این روش برای تصفیه و نمک زدایی آب دریا استفاده می شد، اما از زمانی که آگاهی ها در مورد مزایای آن افزایش یافت، این فیلترهای آب در خانه ها نیز مورد استفاده قرار گرفته می شود. این سیستم ها یکی از بهترین سیستم های تصفیه آب می باشند. همان گونه که از نام آن برمی آید، RO به عبارتی معکوس شدن فرایند طبیعی اسمز است.
در واقع 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 نا خالص قرار گیرد، آب به طور طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت بالاتر آب به غلظت پایین تر آب جریان می‌یابد. این پدیده تا زمانی که پتانسیل‌های شیمیایی دو طرف برابر گردند ادامه خواهد یافت. در حالت تعادل، اختلاف فشار بین دو طرف غشاء برابر اختلاف فشار اسمزی است. اگر فشاری برابر با اختلاف فشار اسمزی به محلول غلیظ ‌تر (یعنی نا خالص‌تر) اعمال گردد، جریان آب قطع خواهد شد. در صورتی که فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی باشد، جهت جریان طبیعی آب معکوس خواهد گردید.
در این روش آب با فشار از میان غشایی گذرانده می‌شوند و نیترات و سایر مواد معدنی را فیلتر می‌کند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشاء باقی می‌ماند که به عنوان آب پسمانده دور ریخته می‌شود. سیستم‌های اسمز معکوس با کار آیی بالا از فشارهای در حد یک میلیون پاسکال استفاده می‌کنند.
اسمز به حرکت حلال از یک منطقه با غلظت بالاتر به منطقه با غلظت پایین تر اشاره دارد. در محلول آب که نا خالصی در آن حل شده، آب به عنوان حلال و نا خالصی به عنوان املاح نامیده می شود. اسمز شامل استخراج آب تازه و یا تمیز از محلول غلیظ از طریق غشاء نیمه تراوا می باشد. در RO، فشار هنگامی که آب در یک طرف غشاء نیمه تراوا قرار بگیرد، اعمال می شود. به علت همین فشار خارجی، نا خالصی ها از آب جدا شده و آب تصفیه شده به طرف دیگر می رود.
به عبارت دیگر، فرض کنید دو ظرف، یکی حاوی آب نمک (۱) و دیگری حاوی آب خالص (۲) توسط یک لوله به یک دیگر متصل بوده وهر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یون های سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یون های نمک به صورت نفوذ مولکولی به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکول-های آب از آن عبور کند، یون های نمک اجازه عبور نخواهند داشت. لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) انتقال می‌یابد و این عمل تا آن جا ادامه می‌یابد که افزایش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمک، فشار مضاعف ایجاد کرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) را ندهد. این فشار را فشار اسمزی می گویند.

این فیلترها چگونه کار می کنند؟

این سیستم تصفیه کننده آب از طریق یک شیر به منبع آب متصل می شود. این دستگاه شامل یک پیش فیلتر و یا یک فیلتر رسوب است که کلر، نمک، فلوراید و رسوبات دیگر را حذف می کند. کار اصلی درواقع توسط غشای RO انجام می شود. غشاء هایی که معمولاً استفاده می شوند عبارتند از سلولز تری استات (CTA) و فیلم نازک کامپوزیت (TFC). CTA در حذف کلر بسیار مؤثر است، در حالی که TFC در از بین بردن باکتری ها بسیار شگفت انگیز عمل می کند.
این فیلترهای آب نیز می توانند بوی بد را از بین ببرند. این کار از طریق یک فیلتر کربن خالص اضافی انجام می شود. آب تصفیه شده از طریق فرایند RO در مخزن ذخیره سازی، جمع آوری می شود. وقتی که مخزن ذخیره سازی کامل شد، شیر خود کار مانع از عبور آب را از طریق غشاء می گردد. یک شیر یک طرفه برگشت آب از مخزن ذخیره سازی به غشاء را متوقف می سازد. آب آشامیدنی پاک از شیر آب بیرون می آید و نا خالصی ها از خط تخلیه خارج می شوند.
در سیستم اسمز معکوس غشاء مهم ترین و حساس ترین قسمت دستگاه می‌باشد. زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز، با ضخامت غشاء و قطر سوراخ های آن ارتباط مستقیم دارد. هم چنین غشاء به علت تماس مداوم با مواد شیمیایی افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده و با مواد باز دارنده و ضد رسوب گذار و زیست کش ها (Biocides) واکنش ندهد.

تأثیرات سیستم های تصفیه آب RO

از آنجایی که انواع مختلفی از آلاینده ها و آلودگی ها در آب موجود می باشند، داشتن یک سیستم تصفیه مؤثر ضروری است.
داشتن یک سیستم تصفیه خوب در خانه این رضایت خاطر را به افراد می دهد که آبی که برای نوشیدن و یا در دیگر فعالیت-های خانگی از قبیل تمیز کردن ظروف و شستن لباس استفاده می کنند خالص است و با عوامل بیماری زا آلوده نیست. اگر چه فن آوری های مختلفی برای تصفیه آب استفاده می شود، اما اعتقاد بر این است که RO مؤثرتر است. سیستم تصفیه آبی که بر این اصل کار کند، فلوراید، کلر، سولفات، فلزات، ویروس ها، باکتری ها، نمک ها و نا خالصی های مختلف دیگر را حذف می نماید. هم چنین می تواند بوی بد را از بین ببرد. استفاده از آبی که عاری از نا خالصی ها باشد نه تنها برای سلامتی مناسب است، بلکه باعث افزایش عمر لوازم خانگی مانند ماشین لباس شویی یا آب گرم کن نیز می گردد. دیگر نیاز نیست که نگران گرفتگی لوله ها و یا دیگر مشکلاتی از این دست که به طور کلی در اثر آب نا خالص به وجود می آید، باشید.
یکی از معایب این فیلترها این است که فرآیند اسمز معکوس یک فرایند آهسته است و برخی مواد معدنی مفید در آن نیز در طول فرایند فیلتراسیون حذف خواهند شد. از آن جایی که غشاء ها در سیستم باید جای گزین شوند، شما ممکن است مجبور به تعویض غشاء در هر 2 - 3 سال شوید. خیلی وقت‌ها به دلیل آلودگی آب، فیلترها را باید زودتر از موعد تعویض کرد و در غیر این صورت رنگ، بو و طعم آب تغییر می‌کند. پیش فیلتر و فیلترهای کربن نیز ممکن است نیاز به تعویض داشته باشند. کل سیستم های تصفیه آب RO خانگی بسیار گران است و واقعاً از لحاظ اقتصادی برای خانواده های کم جمعیت مقرون به صرفه نیست.
تصفیه آب از طریق این فیلتر معمولاً یکی از بهترین روش های تصفیه آب در نظر گرفته می شود، به هر حال با توجه به مزایای مختلف آنها، فیلترهای آب RO اکنون به یک بخش ضروری در بسیاری از خانه‌ها تبدیل شده‌اند.