تئوری اسمز معکوس

تئوری اسمز معکوس

تئوری اسمز معکوس

دانشمندان فرانسوی در سال ۱۷۴۸، برای اولین بار ‌این پدیده که کیسه صفرای خوک می‌تواند آب را تراوش دهد را کشف کردند. از آنجا که تکنولوژی تولید پیشرفته‌ای در آن زمان وجود نداشت، امکان استفاده از‌ این دانش به وجود نیامد.‌ این پدیده برای تشریح بسیاری از پدیده‌های طبیعی طی ۲۰۰ سال بعد همچون اصول جذب آب و… مورد استفاده قرار گرفت. ‌این اصل علمی به صورت زیر بیان می‌شود:


اگر از ممبران اسمزی برای جدا کردن آب شور با غلظت‌های مختلف استفاده شود، به دلیل تفاوت در انرژی‌های بالقوه، مولکول‌های آب می‌توانند از انتهای بخش با غلظت بالا به انتهای بخش با غلظت پایین بروند تا تعادل انرژی‌های بالقوه را در دو طرف حفظ کنند، تا زمانی که تفاوت سطح آب و فشار در دو طرف به حدی برسد که مولکول‌های آب نتوانند از یک طرف به طرف دیگر بروند، ‌این فرایند ادامه می‌یابد.

پدیده اسمز

در اسمز معکوس همان گونه که اسم آن نیز نشان می‌دهد، فشار به سمتی که غلظت بیشتری دارد افزوده می‌شود. در ‌این صورت، پدیده اسمزی که در بالا به آن اشاره شد متوقف می‌شود و در جهت معکوس ادامه می‌یابد. مولکول‌های آب در بخش با غلظت بالا مجبور به حرکت به سمت با غلظت پایین می‌شوند

پدیده اسمز معکوس

به زبان ساده، هنگامی که فشاری که در سمت آب تصفیه نشده وارد می‌شود، بالاتر از فشار اسمز باشد، فرایند اسمز معکوس رخ می‌دهد. در ‌این زمان، نمک‌های ارگانیک حل شده و حل نشده، فلزات سنگین، ترکیبات ارگانیک، باکتری‌ها و ذرات و… نمی‌توانند از ممبران نیمه تراوا رد شوند. تنها مولکول‌های آب و مولکول‌های نمک کوچک می‌توانند از ‌این ممبران بسیار ریز عبور کنند و به سمت دیگر بروند. آلودگی‌ها در قسمتی که آب تصفیه نشده قرار دارد باقی می‌مانند

مزایای اسمز معکوس

می تواند باکتری‌ها، ویروس‌ها، آلودگی‌های شیمیایی را از آب بگیرد. به خصوص ذراتی نظیر آلودگی‌های ناشی از فلزات سنگینی همچون جیوه، آرسنیک، سرب و… ‌این روش امکان ابتلا به سرطان و دیگر بیماری‌های نادر را کاهش می‌دهد.
ناخالصی‌ها در آب خالص آنقدر کم است که به راحتی از بافت کلیه عبور کرده و دفع می‌شود.
مزه خوب و عاری از بو، نوشیدن آب را دلخواه‌تر می‌کند.
در حال حاضر، استفاده از روش اسمز معکوس به عنوان مطمئن‌ترین روش برای تصفیه آب در جهان در مصارف خانگی، صنعتی، دارویی و تجاری شناخته شده است

فرایند تصفیه آب اسمز معکوس


به طور کلی، دستگاه‌های تصفیه آب اسمز معکوس خانگی دارای ۲ یا ۳ عدد پیش فیلتر هستند (فیلتر مرحله اول، یک فیلتر ۵میکرومتری است، فیلتر مرحله ۲، یک فیلتر کربن فعال است و برخی از مدل‌ها یک فیلتر ۱ میکرو متری در مرحله سوم خود دارند و در برخی کربن جامد). در برخی از سیستم‌ها، یک فیلتر کربن فعال نهایی بین تانک ذخیره آب تصفیه و شیر خروجی قرار گرفته است. اولین مرحله فیلتراسیون برای زدودن ذرات معلق و شن به کار می‌رود. ‌این ذرات معمولا در آب وجود دارند. پیش فیلتر کربن فعال برای زدودن مواد آلی، مولکول‌های بو و کلر به کار می‌رود. ممبران اسمز معکوس می‌تواند اکثر ناخالصی‌های آب را بگیرد. فیلتر کربن فعال نهایی برای از بین بردن بیشتر آلودگی‌های باقی مانده پس از ممبران اسمز معکوس به کار می‌رود. با استفاده از اصل مواد نیمه تراوا، اضافه کردن فشار به آب ورودی و مجبور کردن آن به خروج از طریق ممبران نیمه تراوا به بخش آب پاکیزه و باقی گذاشتن ناخالصی‌ها در سوی دیگر را می‌توان به انجام رساند.

از آنجا که اکثر ممبران‌های اسمزی از مواد مصنوعی آلی ساخته شده‌اند، برای حفاظت از عمر ممبران‌های اسمزی، باید کلر آب پیش از مرحله ورود به ممبران گرفته شود. معمولا‌ این کار با استفاده از فیلترهای کربن انجام می‌شود. برای جلوگیری از مشکلاتی که ممکن است از ورود ذرات دیگر حاصل شود، یک فیلتر ۵ میکرومتری قبل از فیلتر کربن فعال نصب می‌شود. فیلتر کربن فعال استفاده شده در مرحله قبل و فیلتر حذف ذرات می‌توانند ذرات بزرگ‌تر را حذف کند. دیگر ذرات همچون فلزات سنگین، حشره‌کش‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها و… ذراتی که برای بدن انسان مضر است، سختی آب و دیگر مواد بودار، ذرات شیمیایی که می‌توانند بر مزه و بوی آب تاثیر بگذارند توسط ممبران اسمز معکوس گرفته می‌شود.