غشاء نیمه تراوا یا ممبرین در تصفیه آب چه کاربردی دارند؟

غشاء نیمه تراوا یا ممبرین :

ممبرین شامل لایه های بسیار نازک یا صفحات فیلم مانند است که همگی دور یک لوله پلاستیکی  پیچیده شده اند. ( هم اکنون به نام کامپوزیت فیلم نازک یا ممبرین  TFC شناخته می شود ) مواد تشکیل دهنده ممبرین ها نیمه تراوا می باشند یعنی اینکه به مولکول های آب امکان می دهد که از غشاء عبور کنند درحالیکه ذرات دیگر در آن به دام می افتند ( مانند مواد شیمیایی معدنی).زمانیکه آب ورودی از میان سطح ممبرین عبور می کند، سایر ذرات در غشاء گیر کرده و آب مسیر خود را به دور ممبرین ادامه داده و در لوله تو خالی مرکزی جمع می شود. املاح باقیمانده جمع آوری شده و از سطح ممبرین به سمت بیرون شسته می شوند.

ممبرین ها یا غشاهای نیمه تراوا یکی از اصلی ترین اجزای سیستم تصفیه آب اسمز معکوس RO می باشند. ممبرین یک لایه نازک کامپوزیتی است که از سه قسمت تشکیل شده است:

لایه محافظ پلی استری نگه دارنده رطوبت لایه داخلی از جنس پلی سلفون بسیار ریز و یک لایه بسیار نازک پلی آمید که بر روی سطح ممبرین کشیده می شود. در یک ممبرین RO    ضخامت لایه محافظ 50 میکرون و دیواره با ضخامت 20 میکرون می باشد. تمامی این لایه ها از جنس بسیار مقاوم در برابر خوردگی و تغییرات شیمیائی می باشند. ممبرین نیمه تراوا بین دو قسمت قرار می گیرد. پدیده ی اسمز معکوس وقتی اتفاق می افتد که آب خالص از یک محلول نمکی رقیق، پس از عبور از میان ممبرین به سمت محلول نمکی با غلظت بالاتر در بخش دیگر جاری شود و سبب افزایش ارتفاع محلول نمکی در قسمت غلیظ تر می گردد. جریان آب وقتی قطع می شود که فشار ستون محلول نمکی با اختلاف پتانسیل شیمیائی بین دو محلول آبی برابر شود. نقطه تعادل برای ارتفاع ستون آب در غالب فشار آب وارد شده بر روی ممبرین، فشار اسمزی نامیده می شود. اگر نیروی به این ستون از آب وارد گردد، مسیر جریان آب از میان ممبرین می تواند برعکس شود. این پدیده اسمز معکوس نامیده می شود. چنین جریان معکوسی که سبب تولید آب خالص از محلول نمکی می شود، به علت این است که ممبرین اجازه عبور به نمک را نمی دهد و فقط ذرات آب خالص از آن عبور می کند.

ممبرین در واقع نوعی غشاء نیمه تراوا یا غشاء دارای نفوذ پذیر انتخابی  می باشد که فقط یک مولکول یا یون خاص از آن قادر به عبور خواهد بود و نرخ این عبور بستگی به فشار، غلظت و دما نیز دارد.

ممبرین یک فیلتر غشایی است که از میان منافذ با قطر 0.0001 میکرونی قابلیت حذف عناصر آلوده شامل نیترات، فلزات سنگین و مضر، میکروب ها و باکتری های محلول در آب و سایر عناصر شیمیایی مضر را دارد.

طبقه ‌بندی فرایندهای غشایی:

میکروفیلتراسیون (MF): ذرات بزرگتر از 0.08 الی 2 میکرومتر را حذف می‌کند و در محدوده (7– 100) کیلو پاسکال فعالیت می‌کند میکرو فیلتراسیون به منظور حذف مواد جامد معلق باقیمانده استفاده می‌شود و حذف باکتری ها را به منظور ضد عفونی کردن مؤثر آب برعهده دارد.

اولترافیلتراسیون (UF):  ذرات بزرگتر از 0.005 الی 2 میکرومتر را حذف می‌کند و در محدوده 70 الی 700 کیلو پاسکال فعالیت می‌کند. اولترافیلتراسیون‌ها برای بسیاری از برنامه‌های کاربردی مانند فیلتراسیون استفاده می‌شود. برخی از غشاهای اولترا فیلتراسیون‌ برای حذف ترکیبات محلول با وزن مولکولی بالا مانند: پروتئین ها و کربوهیدرات‌ ها استفاده شده است. همچنین آنها قادر به حذف ویروس‌ ها و برخی از آندوکسین‌ ها هستند.

نانوفیلتراسیون (NF): همچنین به عنوان نرم کننده شناخته شده و می‌تواند ذرات کوچکتر از 0.001 میکرومتر را عبور دهد و برای حذف ترکیبات محلول از فاضلاب استفاده می‌شود.