توسط : در این پست از مجله حقایق آب ما انواع فیلتر ممبران ro صنعتی و خانگی برای تصفیه آب و فاضلاب را مورد بررسی قرار داده ایم و مزایا و معایب و کاربرد هر کدام را شرح داده ایم. این اطلاعات به شما کمک می کند در زمان انتخاب با آگهی بیشتری خرید خود را انجام دهید.
انواع فیلتر ممبران
فیلترهای ممبران RO (Reverse Osmosis) یکی از پرکاربردترین انواع فیلترهای ممبران ها است که برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از این کاربردها شامل تصفیه اب شیرین مانند آب شهری، آب چاه و چشمه است که می تواند ذرات معلق و برخی از املاح آب را حذف کند.تصفیه اب شور، این کاربرد بیشتر برای تصفیه اب دریا و تبدیل ان به اب شیرین مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده در صنایع از جمله صنایع غذایی و نوشیدنی، داروسازی، الکترونیک، آب معدنی و … همچنین استفاده در کاربردهای خانگی به منظور تصفیه آب آشامیدنی و تبدیل ان به آب بهتر و خالص نیز کاربرد دارد.اگر بخواهیم انواع فیلتر های ممبران ro را دسته بندی کنیم آنها در 5 دسته رده بندی می شوند.
- فیلتر ممبران مارپیچ (Spiral Wound Membranes)
- فیلتر ممبران حلقوی (Tubular Membranes)
- فیلتر ممبرانی برای کاربردهای خاص (Specialty Membranes)
- فیلتر ممبرانی دو جداره (Dual-Layer Membranes)
- فیلتر ممبران تصفیه آب دریایی (Seawater RO Membranes)
در ادامه کاربرد، مزایا و معایب هر کدام از این ممبران های صنعتی را مورد بررسی قرار داده ایم.
فیلتر ممبران مارپیچ (Spiral Wound Membranes)
ساختار ممبران مارپیچی RO (Reverse Osmosis)، شامل لایه‌هایی از ممبران‌های نیمه نفوذپذیر است که به صورت مارپیچی یا spiral بر روی یک استوانه متمرکز شده‌اند. این لایه‌های ممبران به طور متناوب با فاصله از یکدیگر قرار گرفته اند. اگر بخواهیم ساختار این ممبران را به صورت دقیق بررسی قرار دهیم شامل لایه پایه، لایه ممبران، پشتیبانی و فضای خالی (اسپیسر) می باشد. لایه پایه اغلب از مواد پلیمری مانند پلی‌آمید یا پلی‌تترا فلوئورو اتیلن (PTFE) ساخته می‌شود. این لایه بیشتر برای حمایت و استحکام بخشیدن به ممبران استفاده می شود.لایه های ممبران نیمه نفوذ پذیر بعد از لایه پایه مورد استفاده قرار می گیرند که بیشتر از مواد پلیمری ساخته شده اند. و دارای خواص نفوذ پذیری برای آب و جداسازی املاح و مواد معدنی و ذرات از آب می باشند. فاصله یا اسپیسر که بین لایه های ممبران قرار می گیرد و باعث ایجاد فشردگی و تراکم مناسب لایه‌ها در ممبران می شود. به صورت کلی، همه لایه ها و فضای های خالی به صورت مارپیچ حول یک محور مرکزی فیلتر با تراکم و فشردگی مناسب قرار می گیرند.
فیلترهای ممبران حلقوی (Tubular Membranes):
این نوع ممبران ها دارای شکل حلقوی هستند و برای استفاده در برنامه‌های صنعتی و بزرگ مانند تصفیه آب شهری و تصفیه آب در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. ممبران های حلقوی عمدتاً برای برنامه های با حجم زیاد آب مناسب هستند. فیلترهای ممبران حلقوی (Tubular Membranes) یک نوع فیلتراسیون ممبرانی هستند که در آن ممبران های نیمه نفوذپذیر به شکل لوله‌های بلند و بسته شکل می‌باشند. این نوع فیلترها در برخی از موارد تصفیه آب، تصفیه پساب، و تصفیه سایر مایعات استفاده می‌شوند. در زیر به برخی از ویژگی‌ها و کاربردهای فیلترهای ممبران حلقوی اشاره خواهم کرد:
ساختار فیلتر ممبران حلقوی
ممبران‌های حلقوی یک نوع از فیلترهای ممبرانی هستند که ساختاری خاص و متفاوت نسبت به دیگر انواع ممبران‌ها دارند. این ممبران ها عمدتاً شامل لوله‌های بلند و بسته شکل هستند که به عنوان سطوح فعال برای جداسازی مواد معلق از مایعات عمل می‌کنند. ساختار ممبران های حلقوی به گونه ای است ماده ممبران از جنس پلیمرها، سرامیک، فلزات و یا هیبرید به شکل نیمه نفوذ پذیر می توانند آب را عبور دهند و ذرات و جامدات آن را نگه دارند. ممبران‌های حلقوی دارای حفرها یا منافذ کوچک در سطح خارجی خود هستند که به عنوان مسیر عبور آب و املاح به سمت داخل ممبران عمل می‌کنند. این حفره ها می‌توانند با اندازه و شکل مختلف وجود داشته باشند.ساختار دیواره لوله‌های حلقوی معمولاً بسیار نازک و با ضخامت کم است.
مزایا ممبران حلقوی
فیلترهای ممبران حلقوی دارای مزایای زیادی هستند که عبارتند از:
- عملکرد بالا: ممبران‌های حلقوی به دلیل ساختار خاص و سطح عملکرد بالا به منظور حذف ذرات و تصفیه مواد معلق بهتر است روش های دیگر هستند.
- قابلیت استفاده در فشار بالا: ممبران‌های حلقوی معمولاً قادر به تحمل فشار بالا و شرایط محیطی سخت هستند و بیشتر برای کاربرد در مصارف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
- انعطاف پذیری در کاربردهای مختلف: این فیلتر ممبران ها می‌توانند در تصفیه آب شیرین، تصفیه پساب، تصفیه مواد غذایی و صنایع دیگر مورد استفاده قرار گیرند.
- عمر طولانی: ممبران های حلقوی دارای عمر زمانی بلندی هستند و می‌توانند به مدت طولانی به شرط نگهداری مناسب دوام بیاورند.
- کاهش آلودگی: ممبران‌های حلقوییک راهکار موثر برای بازیابی پساب و حذف آلاینده ها، ذرات معلق، مواد آلی، املاح و آلودگی‌های هستند که میتواند به منابع آبی به منظور آبیاری، مصارف صنعتی و … کمک کند.
- کاهش هدررفت منابع: با استفاده از فیلترهای ممبران حلقوی و بازیابی آب در صنایع می توان به شکل بهینه تری از منابع ابی استفاده کرد و در مصرف آب صرفه جویی کرد.
معایب ممبران های حلقوی
فیلتر های ممبران حلقوی دارای معایبی نیز هستند که عبارتند از :
- حساسیت به ذرات بزرگ: ممبران‌های حلقوی معمولاً به ذرات بزرگ حساس هستند و با ورود ذرات بزرگ می توانند مسدود شوند و عملکرد آنها کاهش یابد.
- نیاز به نگهداری مداوم: به مرور زمان رسوبات و ذرات بر روی سطح ممبران های حلقوی قرار می گیرد و همین مساله باعث می شود نیاز به تمیز کردن و نگهداری افزایش یاید. که معنای آن هزینه بیشتر است!
- هزینه نصب و نگهداری: هزینه نصب و نگهداری ممبران حلقوی به دلیل تجهیزات زیاد هزینه بر است. این شامل هزینه نصب سیستم‌های فشاردهی، تعویض ممبران، و تمیز کردن دوره ای ممبران می‌شود.
- حجم و فضای لازم: به دلیل ساختار بلند و بسته، فیلترهای ممبران حلقوی نیاز به فضای بیشتری برای نصب دارند. این مساله می تواند به عنوان یک محدودیت برای نصب در برخی از مکان‌ها باشد.
- نیاز به فشار بالا: همانطور که می دانید برای عبور مایعات از ممبران حلقوی، فشار بالایی لازم است. این یعنی باید از سیستم‌های پمپاژ و یا فشاردهی استفاده شود که نیاز به مصرف انرژی را بیشتر می کند.
- حفره های دسترسی: در صورتی که ممبران حلقوی با حفره‌های دسترسی نباشند، تمیز کردن و نگهداری آنها دشوار است و عمر مفید آنها را کاهش میدهد.
فیلترهای ممبران خاص (Specialty Membranes):
یکی از انواع فیلتر ممبران ro ممبران خاص است. این نوع ممبران‌ها برای کاربردهای خاصی طراحی و تولید شده‌اند، به عنوان مثال برای تصفیه آب در شرایط آب شور، تصفیه آب در صنایع خاص مانند صنایع الکترونیکی و داروسازی، و یا برای جداسازی آلاینده‌های خاص که همگی نیازمند فیلتر ممبران های خاص و با دوام تر هستند.
ساختار فیلتر ممبران خاص به گونه ای است که بتوانند شرایط مختلف را مدیریت کنند. به همین دلیل ساختار ممبران های خاص می تواند بر اساس کاربرد متفاوت باشد.
-
ممبران نانوفیلتر: این نوع فیلترها دارای حفرهای بسیار کوچک تر از فیلترهای معمولی هستند که به آنها امکان عبور ذرات و نانو ذرات را میدهد. این ممبران‌ها معمولاً برای جداسازی نانو ذرات، املاح، و مواد آلی از مایعات استفاده می‌شوند.
- ممبران هیدروفیلیک: این نوع ممبران‌ها دارای ساختاری هستند که از طریق جذب آب و عبور آن از ممبران، امکان تصفیه و جداسازی ذرات معلق و املاح از مایعات را فراهم می‌کنند.
- ممبران هیدروفوبیک: این نوع ممبران‌ها دارای خواص آبگریزی هستند که اجازه عبور آب و جلوگیری از عبور مواد معلق و املاح از مایعات را می‌دهند. این ممبران‌ها معمولاً برای جداسازی مواد آلی یا مواد روان کننده از مایعات استفاده می‌شوند.
- ممبران هایپرفیلتراسیون: این نوع ممبران‌ها دارای حفرات بسیار کوچکی هستند که توانایی جداسازی ذرات بسیار کوچک و مواد آلی حل شده در مایعات را دارند. این ممبران‌ها معمولاً در صنایعی که نیاز به تصفیه بسیار دقیق دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.
به طور کلی ممبران‌های خاص با داشتن ساختار و خواصی ویژه برای اهداف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مزایای فیلتر ممبران خاص یا Specialty Membranes
برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند و ممکن است دارای مزایای منحصر به فردی باشند که آنها را از فیلترهای ممبرانی معمولی متمایز می‌کند. برخی از مزایای این نوع فیلترها عبارتند از:
- جداسازی با کیفیت بالاتر: فیلترهای ممبران خاص معمولاً دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند که تصفیه را با کیفیت بالاتر ارائه می دهند.
- عملکرد بالا: فیلترهای ممبران خاص دارای عملکرد بالایی در شرایط خاص هستند. آنها معمولاً مقاوم تر از فیلتر ممبران های معمولی در نظر گرفته می شوند.
- سازگاری با مواد خاص: این نوع فیلترها در ساختارشان موادی استفاده شده است که بتوانند با انواع مواد محلول سازگاری داشته باشند.
کارایی بالا در شرایط خاص: داشتن کارایی بهینه در شرایط با pH یا دمای خاص، یکی از مزایای مهم این نمونه ممبران ها است. این باعث می‌شود که در آن شرایط به صورت موثر عمل کنند.
- صرفه‌جویی در زمان و هزینه: اغلب فیلترهای ممبران خاص به گونه ای طراحی شده اند که مصرف انرژی را به حداقل می رسانند و باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه ها می شوند. علاوه بر این، نیاز به تجهیزات و فرآیندهای کمتر از دیگر مزایای این ممبران است.
فیلترهای ممبرانی دو لایه (Dual-Layer Membranes):
این نوع ممبران‌ها دارای دو لایه هستند که عملکرد و کارایی بالاتری نسبت به ممبران‌های تک لایه دارند. این ممبران‌ها بیشتر در فرآیندهایی که آلاینده های کمتری دارد مورد استفاده قرار می گیرند. فیلترهای ممبرانی دو لایه یا Dual-Layer Membranes دارای ساختاری دو لایه هستند که هر لایه دارای خواص و ویژگی‌های خاصی برای جداسازی مواد دارد. این دو لایه معمولاً از مواد مختلفی ساخته می شوند. اگر بخواهیم ساختار ممبران دو لایه را بررسی کنیم شامل دو قسمت است که عبارتند از:
لایه پایه (Support Layer):
- این لایه معمولاً از موادی مانند پلیمرهای مختلف، سرامیک، یا فلزات ساخته شده است که از جمله وظایف آن عبور آب و مواد معلق از آن می‌باشد
- لایه پایه معمولاً خواص مکانیکی و استحکام فیزیکی ممبران را تقویت می‌کند و از سوراخ‌ها یا حفرات بزرگ‌تر برای عبور آب استفاده می‌کند.
لایه فعال (Active Layer):
- این لایه معمولاً از موادی با خواص نفوذ پذیری و جداسازی مطلوب به منظور حذف ذرات و آلاینده ها استفاده می شوند جنس آنها می تواند از پلیمرهای خاص یا سایر مواد نفوذپذیر باشد.
- این لایه دارای حفره ها یا منافذ بسیار کوچک‌تر از لایه پایه است که اجازه عبور مواد معلق و املاح را به آن میدهد.
لایه پایه به عنوان ساختار حمایتی و لایه فعال برای جداسازی مواد معلق می باشند. این ساختار به ممبران اجازه میدهد تا خواص مکانیکی و نفوذپذیری بهینه‌ای داشته باشند و در نتیجه کارایی و عملکرد آن بهبود یابد.
فیلترهای ممبران تصفیه آب دریایی (Seawater RO Membranes):
یکی از انواع فیلتر ممبران ro ، ممبران های تصفیه آب دریایی هستند. این نوع ممبران‌ها به طور خاص برای تصفیه آب شور طراحی شده‌اند و دارای مقاومت بالا در برابر نمک‌ها و آلاینده‌های آب دریا هستند و برای تأمین آب شیرین از آب دریا استفاده می‌شوند.
فیلترهای ممبران دریایی یک نوع از فیلترهای ممبرانی هستند که برای تصفیه آب دریا و تبدیل آب شور به آب شیرین استفاده می‌شوند. این فیلترها دارای ساختاری خاص به منظور جداسازی املاح و ذرات معلق از آب دریا مورد استفاده قرار می گیرند. در زیر، ساختار اصلی فیلترهای ممبران دریایی را بررسی می‌کنیم:
جنس ممبران‌های دریایی معمولاً از پلیمرهای مختلف مانند پلی‌آمید، پلی‌اتیلن، یا پلی‌پروپیلن می باشد. این ممبران‌ها ممکن است دارای تکنولوژی‌های مختلف باشند فیلترهای رولی، فیلترهای اسپیرال، یا فیلترهای تکنولوژی مسطح باشند. اغلب به گونه ای طراحی شده اند که بتوانند در برابر فشار و شرایط محیطی دشوار مانند دما، شوری، و فشار زیاد دریا مقاومت داشته باشند. ممبران‌های دریاییتوانایی تنظیم تنظیم نرخ نفوذ آب را دارند.
