در دنیاي کنوني راه حل هاي فراواني براي تولید آب خالص وجود دارد که از آن جمله تقطیر، جذب و اسمز معکوس و… را مي توان نام برد، ولي با صرفه ترین و اصولي ترین روش، سیستم اسمز معکوس است.
اسمز معکوس فرآیندي است که در آن از فشار براي معکوس نمودن جریان اسمزي آب از درون یک غشاي نیمه تراوا استفاده مي شود. اگر یک غشاي نیمه تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب به گونه طبیعي و تحت خاصیت اسمزي از غلظت پایین تر به غلظت بالاتر جریان مي یابد.غشاء معمولا از جنس استات سلولوز و یا پلی آمید است. البته امروزه غشاء را از مخلوط استات سلولوز و تری استات سلولوز می سازند. جهت طبیعی حرکت حلال به گونه ای است که محلول غلیظ تر، رقیق می شود.
در شکل زیر آب خالص از غشاء عبور کرده و وارد آب ناخالص میشود. اگر به سیستم اجازه رسیدن به تعادل داده شود، در آن صورت سطح آب نمک ( آب حاوی ناخالصی ) از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. این اختلاف سطح در دو طرف غشاء را فشار اسمزی می گویند. در واقع تنها مولکولهای آب قادر به عبور از غشاء نیمه تراوا هستند.
با توجه به شکل :
سمت چپ: مولکول های آب در قسمت آب خالص، به خاطر پدیده طبیعی اسمز وارد محفظه آب ناخالص می شوند.
سمت راست : می توان با اعمال فشار Pبه میزان بالاتر از فشار اسمزی مولکول های آب را وادار کرد که از محفظه آب شور وارد محفظه آب خالص شوند. این همان مفهوم اسمز معکوس است و راهی است برای تهیه آب شیرین از آب شور.
بنابراین با اعمال فشار مکانیکی به آب شور ، مولکولهای آب از مولکولهای نمک ( ناخالصی ) جدا می شوند. این فرایند را اسمز معکوس می گویند.
آب خام ( تصفیه نشده ) پس از عبور از فیلترهاي اولیه ( پیش فیلترها) و انجام تصفیه اولیه، با فشار پمپ وارد محفظه هوزینگ که حاوي ممبرین است ROمی شود. میزان فاضلاب در سیستمهای مختلف متفاوت است. اما معمولا نسبت پساب سیستم به تولید آن ، سه به یک است. به عبارتی در بدو راه اندازی سیستم، به ازای هر یک واحد آب تصفیه شده، سه واحد آب وارد فاضلاب خواهد شد. فرآیند اسمز معکوس می تواند هزاران آلاینده آلی و معدنی را از آب حذف کند. این سیستم مخصوص از بین بردن طعم و بوی کلر، زنگ زدگی، رسوب و همچنین کاهش نگرانی های رایج در مورد آب های عمومی با کاهش و یا از بین بردن کامل آرسنیک، آزبست، کروم، فلوراید، سرب، جیوه، ترکیب های آلی فرار، THMها، ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم می باشد.
اجزاي تشکيل دهنده سيستمهاي نوین آب خالص
امروزه به علت وجود دستگاه هاي مختلف و امکان انتخاب ، طراحي سیستم تولید آب خالص در کارخانجات مي تواند متفاوت باشد ولي طراحي متداول شامل اجزاي اصلي زیر است:
1 – لامپ UV از پرتو فرابنفش جهت گندزدایي و حذف میکروب هاي مقاوم نسبت به کلر استفاده مي شود.
2 – فیلتر کارتریجي 50میکرون فیلتر های کارتریجی بعلت راندمان تصفیه بالا و جذب ذرات کلوئیدی ، املاح و رسوب با دقت جذب 5تا 20میکرون نسبت به فیلتر های شنی ( با دقت جذب 30تا 60میکرون،) اقتصادی بودن قیمت و قابل شستشو بودن کارتریج، یکی از رایج ترین فیلترها مي باشد.
3- سختيگیر: عملکرد سختیگیرهای رزینی با جایگزینی یون های سخت منفی در آب سخت با اتم سدیم مثبت که در رزین موجود در سختی گیر وجود دارد تعریف می شود که به این نحو باعث حذف سختي آب مي گردد. سختي گیرها به طور معمول در دو نوع فولادي و FRPساخته مي شود.
4- مبدل حرارتي تجهیزي است که براي انتقال حرارت بهینه از یک محیط به محیط دیگر به کارمي رود. مبدل هاي حرارتي حرارت را بین دو یا چند جریان سیال که درون دستگاه جریان دارند منتقل مي کنند.
5- ممبرین از چندین لایه غشاء نیمه تراوا که به دور یک لوله مرکزی پیچیده شده اند تشکیل شده است و ناخالصی ها قادر به عبور از غشاء نیستند، از این رو در یک طرف غشاء آب تقریبا خالص وجود خواهد داشت که راهی لوله مرکزی شده و به سمت خروجی آب تصفیه شده هدایت می شود. در طرف دیگر لایه های غشاء، آب تغلیظ شده از ناخالصیها وجود خواهد داشت که به سمت مجرای فاضلاب هدایت می شود.
6- الکترودیونایزر: الکترودیونایزسیون یک فرایند الکتروشیمیایی است و در آن از غشاهای پلیمری حاوی رزین های تبادل یونی استفاده شده است. این رزین ها بر روی غشاهای پلیمری مانند پلی اتیلن پوشش داده شده اند.
پرده های کاتیونی نسبت به کاتیون ها تراوا بوده و آنیون ها نیز می توانند از غشاهای آنیونی عبور نمایند. با اتصال الکترودهای آند و کاتد به یک منبع جریان مستقیم و برقراری اختلاف پتانسیل مناسب میدان الکتریکی بین الکترودها به وجود آمده و نیروی محرکه ناشی از آن سبب حرکت کاتیونها به سمت کاتد و آنیون ها به سمت آند می گردد. میدان الکتریکی در اثر تجزیه آب باعث به وجود آمدن یون های هیدروژن و هیدروکسیل میگردد که این یونها به نوبه خود سبب احیا رزینهای تبادل یونی می شوند.
