تاریخچه روش اسمز معکوس
در سال 1770 راهب نولت فرانسوی برای اولین بار به خواص نیمه تراوایی غشاها پی برد. او مشاهده کرد زمانی که یک شیشه دهانه گشاد مملو از الکل که دهانه آن توسط یک کیسه (به عنوان غشا) مسدود شده است را در آب غوطه ور کنیم ، حجم آب در شیشه، طی چند ساعت افزایش و کیسه متورم می شود. در واقع کیسه نسبت به الکل ناتراوا ولی نسبت به آب تراوا بوده، و بنابراین برای این که پتانسیل شیمیایی الکل در داخل شیشه به حالت تعادل برسد، آب به داخل بطری نفوذ می کند.
در یک فرآیند فیلتراسیون، دو فازی که با یکدیگر در تعادل ترمودینامیکی نیستند توسط یک غشا نیمه تراوا جدا می شوند. غشای یاد شده مانند یک سد یا مانع فیزیکی عمل کرده و عبور یا عدم عبور مواد از یک فاز به فاز دیگر را کنترل می کند. در فرآیندهای غشایی می توان از نیروهای محرکه گوناگونی برای عمل جداسازی بهره گرفت. پدیده انتقال جرم در یک غشا توسط پدیده های محلول- نفوذ ، جابجایی و دافعه یونی که ناشی از اختلاف در پتانسیل شیمیایی ، اختلاف در غلظت، اختلاف در فشار و اختلاف در پتانسیل الکتریکی است، انجام می گیرد.
تحقیق در مورد اسمز معکوس در سال 1950 در دانشگاه فلوریدا، جائیکه رید و بوتون که توانستند خاصیت نمک زدایی ممبرن استات سلولز را شرح دهند، آغاز شد، لوب و سوریرجان ، گسترش تکنولوژی اسمز معکوس را با ایجاد نخستین ممبران استات سلولز نا متقارن ادامه دادند. تحقیق در مورد این پیشرفت خوب و امیدوار کننده منجر به ایجاد پیکر بندی بهتر و جدیدتر اجزای اسمز معکوس شد. به طوریکه امروزه این صنعت اکثرا اجزای مارپیچ فنری و در برخی موارد اجزای فیبر توخالی را تولید می کنند. دراوایل سال 1980 تحقیق و بررسی در لابراتوارهای دولتی آمریکا، منجر به تولید نخستین ممبران پلی آمید مرکب شد. این ممبران ها عمدتاً نسبت به ممبران های سلولزیک، از جریان تراوش و نمک زدایی بالاتری برخوردارند. امروزه با معرفی ESPA3 توسط هیدراناتیک ها، این صنعت با ترتیب کاهش بزرگی در مسیر نمک، به افزایش 20 دفعه ای در جریان هر فشار بر روی ممبران های سلولزیک اصلی رسیده است.
اسمز یک روش و شیوه نرمال(طبیعی) شامل عبور یک محلول غیلظ از میان مانع ممبران نیمه تراوا می باشد. یک مخزن آب خالص را با ممبران نیمه تراوا که به دو قسمت تقسیم شده، تصور کنید. آب خالص در مقایسه با دو قسمت یک ممبران نیمه تراوا ایده آل در فشار و دما برابر از میان ممبران ها عبور نمی کند، زیرا اختلاف سطح شیمیایی دو قسمت برابر است.اگر نمک قابل حل به یک قسمت اضافه شود، اختلاف سطح شیمیایی این محلول نمک کاهش پیدا می کند. استمراراً قسمت آب خالص از میان ممبران به سمت قسمت محلول نمک حرکت می کند تا تعادل اختلاف سطح شیمیایی احیاء گردد. در شرایط علمی، دو قسمت مخزن از لحاظ اختلاف سطح شیمیایی شان تفاوت دارند و محلول، از طرف اسمز، اختلاف سطح شیمیایی اش را در کل سیستم همسان می سازد. تعادل زمانی برقرار می شود که ناهمسانی و تفاوت فشار هیدرواستاتیک ناشی از تغییرات گنجایش حجم در قسمت، با فشار اسمزی برابر می شود. فشار اسمزی، یک تناسب خاصیت محلول به غلظت نمک و استقلال ممبران است.
اسمز معکوس چیست؟
در مخزن، آب به سمت قسمت نمک دار ممبران حرکت می کند تا تعادل برقرار شود. بکارگیری فشار خارجی برای همسان سازی قسمت محلول نمک با فشار اسمزی همچنین باعث برقراری تعادل خواهد شد. فشار مضاعف باعث افزایش اختلاف سطح شیمیایی آب موجود در محلول نمک می شود و سبب عبور حلال به سمت قسمت آب خالص می گردد. زیرا در آن حالت دارای اختلاف سطح شیمیایی پائین تری می باشد . این پدیده اسمز معکوس نامیده می شود.نیروی محرک شیوه اسمز معکوس، فشار کاربردی است. مقدار انرژی مورد نیاز برای تفکیک اسمزی مستقیماًً به میزان شوری حلال مربوط می شود. بنابراین، انرژی بیشتری برای تولید مقدار یکسان آب از حلال با غلظت بالای نمک لازم است.
فرآیند تصفیه آب با روش اسمز معکوس
اگر چه سیستم اسمز معکوس به ظاهر پیچیده می باشد اما فرآیندی ساده و آسان برای تصفیه آب می باشد. که روش جدیدی برای تصفیه آب نمی باشد. سیستمهای اسمز معکوس فشار قوی سالیان سال برای شیرین سازی آبهای شور و آب دریا مورد استفاده قرار گرفته است. مهمترین نکاتی که بایستی به یاد داشته باشید عبارتند از:
