عوامل اكسيد كننده ممبران آب شيرين كن

عوامل اكسيد كننده ممبران RO در بحث آب شيرين كن بسيار حائز اهميت است و در صورت كنترل اين عوامل طول عمر ممبران هاي دستگاه آب شيرين كن افزايش پيدا مي كند. حضور كلر آزاد يا ساير مواد اكسيد كننده قوي در آب خوراك RO با غشا پلي آميدي سبب تخريب اين نوع غشا مي گردد. از اين رو حتما بايد با تزريق مواد احياكننده چون بي سولفيت سديم يا استفاده از كربن فعال، ماده اكسيدكننده موجود در آب خوراك را از بين برد.

گهگاهي به دو دليل مواد اكسيدكننده معمولا فرصت تخريب غشا را مي يابند. اول اينكه عليرغم تزريق ماده احياكننده، مقداري از ماده اكسيدكننده، همراه آب خوراك وارد سيستم مي شود اين امر به خاطر تزريق ناكافي ماده احيا كننده يا عدم زمان ماند كافي براي تكميل واكنش اكسيداسيون احيا است. دوم اينكه در صورت استفاده از بستر كربن فعال، جذب كامل همه ماده اكسيدكننده از آب خوراك سيستم انجام نمي گيرد.

به دليل اهميت و حساسيت زياد غشا پلي آميدي به مواد اكسيدان در بعضي از صنايع از سيستم كنترل دوگانه استفاده مي شود، به اين صورت كه از دو سيستم كنترل استفاده مي كنند كه در صورت نقض يكي، دومي از ورود غيرمجاز ماده اكسيدان جلوگيري كند.

براي حذف ماده اكسيدان معمولا از ماده احياكننده بي سولفيت سديم استفاده مي شود كه مقدار مورد نياز آن حدود 1ppm بيشتر از غلظت كلر يا هر ماده اكسيدان موجود در آب است. اما بايد توجه داشت كه غلظت بيشتر بي سولفيت سديم باعث ايجاد محيط احيايي در آب مي شود كه خود باعث رشد، استمرار عمر و دوام باكتري هاي بي هوازي مي شود.

پارامتر كليدي ديگر براي ايجاد سازگاري بين كيفيت آب و غشا، PH آب است. غشا پلي آميدي مقاومت خوبي در مقابل تغييرات pH دارد، اما غشا استات سولزي به تغييرات PH بسيار حساس مي باشد. چون در pH بازي بويژه در دماهاي بالاتر از محيط، سرعت هيدروليز استات سلولز قابل توجه مي باشد.

pH مطلوب براي به حداقل رسيدن هيدروليز غشا سلولزي 4/8 مي باشد، اما بايد توجه داشت pH آب شور بالاتر از pH آب شيرين مي باشد و اين به خاطر تغليظ بي كربنات در آب شور خروجي از واحد RO مي باشد. در عمل بايد سعي كرد كه pH آب ورودي حدود 6/5 باشد.

وجود آهن در آب خوراك RO اثر تخريبي مواد اكسيدكننده را به ميزان زيادي افزايش مي دهد. زيرا در حضور مواد اكسيدكننده آهن به فرم اكسيدشده يعني Fe+3 خواهد بود كه غيرمحلول مي باشد. با ورود Fe+3 همراه جريان خوراك به مدول هاي RO، تمايل به نشستن روي سطح غشا را دارد. حال با حمله مواد اكسيدكننده به غشا RO در حضور آهن، آهن به صورت يك كاتاليزور عمل نموده و قدرت تبادل بار الكتريكي مواد اكسيدكننده را روي سطح غشا شديدا افزايش مي دهد. در واقع در اين فرآيند، آهن تمايل به فرم احيا شده خود يعني Fe+2 دارد و با دريافت الكترون قدرت اكسيدكنندگي بالاتري به مواد اكسيدكننده مي دهد.

راه حل مساله، حذف عوامل به وجود آورنده اين شرايط است. يك راه حل حذف آهن نامحلول Fe+3 به وسيله فيلتراسيون دقيق در بالادست RO از آب خوراك مي باشد. راه حل ديگر، حذف كامل مواد اكسيدكننده از آب خوراك و ايجاد محيط اندكي احيا كننده مي باشد.

ساختار ممبران آب شيرين كن

ساختار ممبران آب شيرين كن اغلب به صورت ورقه هاي مسطح بوده كه در بين آن ها شبكه جداكننده توري شكلي كه وظيفه توزيع بهتر آب و همچنين حمايت غشا در برابر فشار زياد را نيز دارد، قرار مي گيرد. اين صفحه ها از سه طرف به يكديگر چسبانده شده و طرف باز به استوانه سوراخ داري متصل مي گردد. سپس اين صفحه ها به دور استوانه مركزي سوراخ دار پيچانده شده و ساختار غشايي را تشكيل مي دهند.

در عمل، آب تغذيه كننده از يك انتهاي المان غشايي با فشار وارد شده و در بين سطوح فعال جريان مي يابد. شبكه جداكننده بين سطوح غشا، آشفتگي را افزايش داده، بنابراين نمك هاي جدا شده در يك محلول تحت فشار غليظ شده، خارج مي شوند. در پي جريان مارپيچي كه در كانال بين دو صفحه غشا ايجاد مي شود، آب خالص در غشا نفوذ كرده و در لوله مركزي و در فشاري در حد فشار اتمسفر جريان مي يابد.

اگرچه ساختارهاي ممبران قطري بين 2 تا 17 اينچ دارند ولي مرسوم ترين آنها داراي قطر اسمي 8 اينچ و طول 40 تا 60 اينچ است.

به منظور ايجاد مدول غشايي، شش تا هشت المان غشايي مارپيچ، در يك بدنه سيلندر فشار قوي نصب مي گردد. لوله مركزي به يكديگر متصل بوده و با نگهدارنده اي در داخل بدنه جا مي گيرد تا در اثر آب ورودي تحت فشار تغيير شكل ندهد. مدول غشايي نيز داراي آب بند، درپوش و دريچه هايي است كه لوله هاي آب ورودي، خروجي شوراب و آب شيرين بوسيله لوله به اين دريچه ها وصل مي شوند.

بدنه سيلندري معمولا از تركيبات فايبرگلاس ساخته شده، اما در انواع استيل ضدزنگ نيز موجود است.

انواع ممبران آب شيرين كن

دو نوع از معمول ترين انواع ممبران آب شيرين كن

• استات سلولز CA
• پلي آميد PA

اولين ممبران آب شيرين كن RO كه آرايشي به صورت مارپيچي دارند. از مواد استات سلولزي ساخته شده اند. اغلي غشاهاي CA امروزي از تركيبات تري استات سلولز / دي استات سلولز با سطح غشاي فعال و با ضخامت 0/1 تا 2 ميكرون ساخته شده اند. كه روي لايه محافظ متخلخلي با ضخامت 100 تا 200 ميكرون قرار دارند.

اين غشاها به صورت برگشت ناپذير يا نامتقارن مي باشند و تنها زماني موثر هستند كه روي سطح فعال آن ها محلول غليظي به كار رود.

مزاياي ممبران آب شيرين كن CA

مقاومت در مقابل عوامل اكسيد كننده مانند كلر آزاد و كلروآمين ها در آب تغذيه كننده تا غلظت 1 ميلي گرم در ليتر است. اين خصوصيت در جايي كه احتمال گرفتگي بيولوژيكي زياد است، اهميت مي يابد.

با توجه به آنكه غشاهاي CA در معرض تجزيه شيميايي و يا پديده هيدروليز قرار دارند، اگر چنانچه pH آب تغذيه كننده در خارج از محدوده 3/5 تا 7/5 باشد، اغلب سيستم ها به تزريق اسيد نياز دارند. تثبيت pH آب تغذيه كننده، در حد 6/5 مي تواند طول عمر غشا تا 3 سال بيشتر را نتيجه دهد.

استفاده طولاني مدت از فشار بالاتر از 35 بار مي تواند باعث فشردگي غير قابل برگشت لايه متخلخل CA شود.

غشا پلي آميدي PA

غشاهاي پلي آميدي PA براي اولين بار به شكل رشته هاي توخالي معرفي شدند اما در حال حاضر اغلب به صورت المان هاي مارپيچي استفاده مي شوند. غشاهاي پلي آميدي امروزي از يك لايه نازك مواد پلي آميد آروماتيك با ضخامت 0/04 تا 0/1 ميكرون تشكيل شده اند كه بوسيله لايه اي با تخلخل بيشتر و با ضخامت 75 ميكرون از جنس پلي سولفون به صورت كمپوزيت لايه نارك حمايت مي شوند.

غشاهاي pA به منظور مقاومت در برابر فشردگي اتصالات عرضي داشته و سرعت جريان در اين غشاها بسيار بالاتر از غشاهاي CA است.

ويژگي ممبران آب شيرين كن

ممبران آب شيرين كن بعنوان قلب سيستم RO و ديواره اي است كه جداسازي جامدات محلول بوسيله آن صورت مي گيرد. ويژگي ممبران آب شيرين كن RO از صفحه هاي نيمه تراوا و يا نفوذ انتخابي از مولكولهاي آلي با زنجيره هاي طولاني يا پليمرها ساخته شده كه به آب اجازه عبور مي دهند. اين خصوصيت آبدوستي به مولكولهاي آب اجازه مي دهد كه در ساختار غشا براحتي پراكنده شده و يا براحتي به داخل يا خارج از آن نفوذ كنند، در صورتي كه عبور جامدات محلول را محدود مي نمايند.

ميزان كارايي ممبران آب شيرين كن

به طور كلي سه خصوصيت براي تعيين ميزان كارايي غشا استفاده مي شود:

• سرعت جريان
• عدم پذيرش نمك ها
• بازيافت

سرعت پراكنده شدن مولكول هاي آب در غشا، سرعت نفوذ غشايي ناميده مي شود و به خصوصيات غشا ( ضخامت و تخلخل ) و شرايط كاركرد سيستم ( فشار تغذيه، دما و غلظت نمك ) بستگي دارد.

اين سرعت به صورت ميزان جريان در واحد سطح بيان مي شود. بهمين نحو، سرعتي كه در آن نمك ها و يا ساير مواد محلول در غشا پراكنده مي شوند، سرعت نمك ناميده مي شود. سرعت نمك به تفاوت غلظت بين محلول هاي دو طرف غشا بستگي دارد. پس زني نمك، كه ضريب پس زني نيز ناميده مي شود، بر ميزان تاثير غشا بر حذف نمك ها از محلول اشاره دارد.

ميزان نمك برگشتي براي هر يون، كمي متفاوت است و كل ميزان برگشتي با تقسيم اختلاف بين ميزان نمك در آب تغذيه كننده و آب شيرين توليدي بر غلظت آب تغذيه كننده بدست مي آيد. نسبت آب بدست آمده به صورت آب شيرين توليدي به آب ورودي، نسبت بازيافت يا تبديل ناميده مي شود. با افزايش بازيافت، ميزان غلظت نمك در جريان برگشتي و در نتيجه، فشار اسمزي نيز افزايش مي يابد.

 غشا آب شيرين كن

غشاها از مواد گوناگوني ساخته مي شوند كه هر كدام ويژگي ها و كاربردهاي خاص خود را دارند. مواد پليمري بطور گسترده اي جهت ساخت غشا مورد استفاده قرار مي گيرند. مواد سازنده غشا بايد از موادي باشند كه بتوانند در مقابل مواد شيميايي، شرايط عملياتي مختلف و حرارت، در برابر گرفتگي بيولوژيكي مقاومت كافي داشته باشند و داراي قدرت نفوذ و قابليت انتخاب بالا باشند.

غشاهاي مصنوعي را مي توان از مواد آلي ( پليمري ) يا معدني ( فلزات، سراميك و غيره ) ساخت. معمولا مواد معدني نسبت به مواد پليمري از مقاومت حرارتي، مكانيكي و شيميايي خوبي برخوردارند و بنابراين عمر مفيد بيشتري دارند. در هنگام ساخت اين نوع غشاها امكان كنترل مطلوب اندازه حفرها وجود دارند. علاوه بر اين، اين نوع غشاها تمايل كمتري به انسداد و گرفتگي از خود نشان مي دهند. اما معايب اين مواد آن است كه خيلي شكننده مي باشند و نسبت به غشاهاي آلي گران تر مي باشند. به همين دليل اين نوع غشاها فقط محدود به صنايع شيميايي، جهت تصفيه سيالات با دماي زياد و خورنده، صنايع دارويي و لبني جهت كاربرد استريليزاسيون حرارتي مي باشد.

انواع غشاها

• پليمري
• سراميكي
• فلزي
• مايع

دسته بندي نمود.

نحوه كاركرد غشا توسط خواص فيزيكي و شيميايي آن مشخص مي شود. خواص شيميايي غشا شامل واكنش پذيري آن با ساير مواد، بار سطحي و توانايي جذب اجسام ديگر مي شود. خواص فيزيكي غشا را اندازه، شكل و نوع حفره هي موجود در غشا، مقاومت مكانيكي و حرارتي تشكيل مي دهند. آب گريزي يا آبدوستي غشا ناشي از خواص فيزيكي و شيميايي آن است. اساسي ترين متغيرهايي كه ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي يك غشا را تعيين مي كند شامل جنس مواد بكار رفته، شيوه ساخت و عمليات اصلاحي غشا مي شوند.

ادامه مطلب ...