www.ind.clinicab.ir

ازون چیست ؟

اُزون (به انگلیسی: Ozone)‏؛ یکی از آلوتروپهای اکسیژن است به فرمول O3 که گازی با اکسیدکنندگی بسیار بالاست. ازن معمولاً ناپایدار بوده و در بسیاری از واکنش‌ها مانند کلر عمل می‌کند و با مکانیزم ترکیب شدن با پروتئین و بی‌اثر کردن آنزیم کاهنده که برای تنفس یاخته مهم است، به عنوان میکروب کش عمل می‌کند. ازن یکی از مهم‌ترین گازهای زمین است. طبق تحقیقات پژوهشگران تا 20 سال آینده قسمتی از لایه ازن که سوراخ شده‌است، درست می‌گردد.

تعریف کلی

اوزون واژه‌ای یونانی است به معنی «بو» و به ویژه «بو تند» اطلاق می‌شود. اوزن مولکولی با سه اتم اکسیژن است مولکول اکسیژن دارای دو اتم اکسیژن است اما تفاوت در یک اتم اکسیژن در این دو مولکول تفاوتهای اساسی را در این دو مولکول بوجود آورده‌است. موضوع: بعد از لایه ی اوزن- آیا بعد از لایه ی اوزن ، لایه ی دیگری وجود دارد؟ در بالای اوزن ذراتی وجود دارند که ما آنها را ,,شبه عناصر,, نام گذاری کرده ایم. این ذرات ماسوای ذرات و غبارهای فضایی می باشد. در حالت طبیعی زمین ذرات بسیار ریزی را از خود تولید می کند که این ذرات سبکتر از گاز اوزن می باشد. این ذرات ارتباط نزدیکی با امواج خورشیدی دارند. چون دلیل خارج شدن این ذرات از جو زمین ، توسط امواج خورشیدی صورت می گیرد. خورشید نوعی موج ویژه دارد که پس از برخورد با زمین تا قسمت بیرونی لایه ی اوزن منعکس می گردد و دقیقا در مرز انعکاس این امواج ، ذرات مذکور در لایه ای حدود سه تا چهار کیلومتر تشکیل می شوند. این ذرات بصورت محافظی، از اوزن نگهداری می کنند. این ذرات مقداری هم تحت تاثیر امواج هسته ای (انرژی اتمی) واقع می شوند و در جاذبه ی قطبهای زمین نیز نقش زیادی دارند.بصورت خلاصه؛ نیروگاههای هسته ای که در زمین و بویژه در نیم کره ی شمالی قرار دارند، به مرور امواجی را تولید کرده اند که در قطب شمال، تجمع یافته اند. این امواج تجمع یافته باعث جذب این ذرات در قطب شمال شده است و در واکنش این دو (امواج حاصل از نیروگاههای اتمی و ذرات بالای اوزن) از میزان نیروی جاذبه زمین در قطب شمال مقداری کاسته شده است.( تقریبا ده سال پیش در بالاترین حد خود بود) این تغییرات سبب شده بود تا ارتفاع جو در قطب شمال افزایش یابد و در قطب جنوب ارتفاع جو کاهش یابد و لایه ی اوزن بصورت شکافی از قطب جنوب ، بروز کند.هم اکنون نیز این تغییر ارتفاع وجود دارد. حتی با توجه به ترمیم اندکی که در لایه ی اوزن مشاهده می شود. نزدیک به پنجاه در صد آسیبهای لایه ی اوزن را نیروگاههای هسته ای ایجاد می کنند. با توج به اینکه این نیروگاهها همچنان به فعالیت خود ادامه دهند، در فرایند گرم شدن زمین تا دو دهه ی دیگر نیز بیشترین میزان خسارات را وارد خواهند کرد. در غیر اینصورت تا چهار سال آینده میزان گرمای زمین تدریجا بهبود خواهد یافت.(منبع:گروه تحقیقات ،،علم وییو،، ایران)

چرخه ازون

در استراتوسفر (Stratospher) مولکول‌های تازه اوزن پیوسته با واکنش‌های شیمیایی و دریافت انرژی لازم از پرتوهای خورشید، به مولکول و اتم اکسیژن تجزیه می‌شوند. این اتم‌های اکسیژن که بسیار فعالند، طی مدت زمان کوتاهی کمتر از کسر ثانیه، از هم جدا و به مولکولهای اکسیژن متصل می‌شوند و تشکیل مولکولهای سه اتمی اکسیژن، یعنی ازون، می‌دهند. غیر از این چرخه طبیعی، طی واکنش‌هایی با ازت و هیدروژن و کلر تولید شده در سطح و رها شده به اتمسفر، از بین می‌رود.

ساختمان و فرمول گسترده ازون

فرمول ازون به صورت رزونانسی نمایش داده می‌شود.

اهمیت ازون در زندگی بشر

اگر فضانوردی، در ارتفاع زیاد، به این سیاره خانه ما نگاه کند، نوار نازک آبی رنگی که دور زمین را فراگرفته، نظرش را جلب خواهد کرد. این پوشش شفاف، حیات را در جو زمین تأمین می‌نماید. حیات، بصورتی که ما می‌شناسیم، تنها با پوشش حفاظتی ازون میسر می‌شود. بدون وجود اوزن ادامهٔ زندگی امکان ناپذیر است. پرتوهای خورشیدی، یکنواخت نیست. این پرتوها، شامل پرتوی به نام پرتو فرابنفش است.

چنانچه تمامی این پرتوها به سطح زمین می‌رسید، وجود زندگی در روی زمین امکان ناپذیر است. زیرا این پرتوها حامل مقدار زیادی انرژی مرگ‌زا برای موجودات زنده‌است. خوشبختانه تنها بخش ناچیزی از پرتو فرابنفش خورشید به سطح زمین می‌رسد. قسمت بیشتر این پرتو، انرژی خود را در ارتفاع 20 تا 30 کیلومتری سطح زمین و در جو آن از دست می‌دهد. در این عمق از جو فراگیرنده زمین، مقادیر معتنابهی ازون موجود است و این ازون، پرتو فرابنفش را جذب می‌کند.

رایحه تازگی پس از آذرخش

پس از آذرخش، تنفس شما با آسودگی بیشتری صورت می‌گیرد. هوا پاکیزه و پر از تازگی است. علت این است که رعد و برق، سبب تولید گاز اوزن در جو می‌شود و همین گاز است که هوا را تازه‌تر می‌نماید.

نقش ازون در ضد عفونی آب

آبی که می‌آشامیم، کلریزه‌است. این آب زیان‌آور است و مزه آن نیز ناخوشایندتر از مزه آب چشمه‌است. آب ضد عفونی شده با ازون، عاری از هر گونه باکتری زیان‌آور است و مزه آن نیز خوشایندتر است.

انسان و نابودی لایه اوزن

فعالیت انسانها بر روی زمین در سپر حفاظتی اوزن، اثر می‌گذارد. از نیمه قرن بیستم، فعالیت انسان روی زمین موجب بروز ضایعاتی در لایه ازن شده و به نظر می‌رسد که حیات روی کره زمین در معرض مخاطره قرار گرفته‌است. در واقع انسان ناخواسته هوا را با مواد شیمیایی آلوده می‌کند و سپر حفاظتی خود را از بین می‌برد. در اواسط دهه 1970، دانشمندان به امکان تاثیر پرواز هواپیماهای تندرو و یا فوق سرعت صوت و مواد شیمیایی موجود در قوطی‌های عطر پاش روی لایه اوزن پی بردند.

هواپیماهای فراصوت، در ارتفاعات بسیار زیاد که هوا رقیق‌تر و مقاومت آن در برابر بدنه هواپیما کمتر است، پرواز می‌کنند و ازت فعال موجود در دود خروجی از موتور هواپیما اثر ضایع کننده بر روی لایه اوزن دارد. گازهای کلرو فلوئورو کربن (CFC) نیز که در خنک کننده‌ها و دستگاه‌های تهویه مورد استفاده قرار می‌گیرد، روی اوزن استراتوسفری خطرناک می‌باشد. هر اتم کلر آزاد شده از این گازها، حدود یک صد هزار مولکول اوزن را نابود می‌کند و با مصرف این گازها طی یک دهه مقادیر زیادی ازون از بین رفته و تراکم این گاز در استراتوسفر کاهش یافته‌است. انسان می تواند لایه اوزن را هم اکنون و امروز از بین ببرد. گوگل . البته این را در گوگل خوانده بودم. چه کار کرده اید؟ و چه کار کرده اند؟ نمی دانم. باید بروم و ببینم. اگر تحریکی صورت گرفته باشد؛ تا قسمتهای مرکزی و شمالی اروپا در موازات زمین فصلها را از دست خواهد داد. این تغییرات در موازات خط استوا و در دو نیمکره بوجود خواهد آمد و این حد اقل خسارات است. امید وارم تحریکی صورت نگرفته باشد. ادامه.....

زیان‌های گاز اوزون

اوزون از واکنش با مواد شیمیایی آلوده کننده‌ای که در سطح زمین، تولید و متصاعد شده‌اند، دوباره وارد تروپسفر (Troposphere) می‌شود و به سطح زمین می‌رسد. در این حالت، ازون نقش مخرب و آلوده کننده دارد. چون همراه با مواد شیمیایی دیگر بافتهای حیاتی، جانوری و گیاهی را به شدت آسیب می‌زند. ازون، در ارتفاع کم از سطح زمین، همراه دود و بخار موجود در هوا در بسیاری از شهرهای بزرگ و صنعتی جهان، موجب تشدید آلودگی می‌گردد. ازون در نقاط پایین اتمسفر یعنی تروپسفر، مانند گازهای گلخانه‌ای عمل می‌کند و افزایش تراکم آن در این ناحیه در بالا بردن گرمای عمومی کره زمین موثر است (گرم شدن زمین).

---

کلینیک تصفیه آب صنعتی ایران ارائه دهنده خدمات تصفیه آب و تصفیه پساب مفتخر به ارائه سیستم های ضدعفونی آب توسط ازن و ضدعفونب آب با UV در صنایع مختلف است.

جهت کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.

www.ind.clinicab.ir

تصفیه آب برج خنک کن

یکی از مهمترین مشکلات در سیستم های آب خنک کن رشد سریع میکرو ارگانیسم های موجود در آب میباشد . فضای تاریک ، کثیف و نسبتاً گرم مدارهای انتقال آب همواره محل مناسبی برای رشد میکرو ارگانیسم ها به شمار میرود. این مهم باعث ایجاد اختلال در فرآیند تبادل حرارتی خواهد شد. ازاین رو کنترل رشد میکرو ارگانیسم های برج خنک کن و کنترل سطح آلودگی میکروبی یکی از مهمترین دغدغه های نگهداری سیستم آب خنک کن به شمار میرود.

متداول ترین روش برای جلوگیری از افزایش میکروارگانیسم ها تزریق بیوسید (biocide) میباشد . اکثر بیوسید ها سمی میباشندرو تولید پساب های خطرناک و سمی میکنند.

به کارگیری بیوسیدها هزینه راهبری بالایی داشته و در عین حال مشکلاتی نظیر تامین مواد و عدم دستیابی به راندمان مطلوب در گندزدایی را در پی خواهد داشت .

امروزه برای گندزدایی آب در مدارهای بسته آب خنک کن از ازن به عنوان یک ضد عفونی کننده قوی استفاده میشود . استفاده از ازن نه تنها باعث کاهش رشد میکروارگانیسم ها میشود بلکه مزایای دیگری نظیر عدم ایجاد پساب های خطرناک، توقف رشد جلبکها ، جلوگیری از ایجاد قشرهای زیستی و biofouling ، کاهش سطح COD در آب و عدم ایجاد هیدروکربنهای هالوژنی را نیز داراست.

از طرف دیگر استفاده از ازن بر خلاف سایر بیوسیدها روی سایر مواد شیمیایی (نظیر مواد ضد خوردگی) تاثیر نمیگذارد و عملکرد آنرا دچار اختلال نمیکند.

ژنراتورهای مولد ازن با استفاده از اکسیژن موجود در هوا ازن تولید میکنند و به این ترتیب نیازی به خرید و تامین مواد اولیه نمیباشد.

استفاده از ازن از نظر اقتصادی نیز بسیار به صرفه میباشد و در مدت کوتاهی هزینه های سرمایه گذاری اولیه را مستهلک خواهد کرد.

---

کلینیک تصفیه آب صنعتی ایران ارائه دهنده خدمات تصفیه آب و تصفیه پساب مفتخر به ارائه سیستم های تبادل یونی رزینی,فیلتراسیون پیشرفتهUFوNF, اسمز معکوسRO, الکترودیونیزاسیونEDI, سختی گیر ها و فیلتر های کربنی, سیستم های ضد عفونی کننده آب, مواد شیمیایی تصفیه آب, تجهیزات واتصالات و.. در صنایع مختلف است.

جهت کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.

www.ind.clinicab.ir

نقش و اهمیت کاربرد ممبران ها در صنعت تصفیه آب

چکیده:

ممبرانها نقشی کلیدی را در تکنولوژی شیمیایی ایفا می نمایند. ویژگی مهم ممبران ها، توانایی آنها در کنترل نرخ نفوذ گونه های شیمیایی یا اجزا ء گازی یا مایع درون مخلوط هنگام عبور از ممبران می باشد. به منظور افزایش و بهبود عملکرد ممبرانها در فرآیندهایی چون تصفیه و جداسازی، شناخت کامل و دقیق انواع ممبرانها و همچنین طبق هبندیهای موجود لازم و ضروری می باشد؛ لذا در این تحقیق به بررسی انواع ممبرانها از لحاظ ساختار فیزیکی، اندازه حفره، جنس و مدول پرداخته

شده است. در ادامه نیز شیری نسازی آب به عنوان یکی از مهمترین کاربردهای ممبرانها در صنعت تصفیه آب در کنار سایر کاربردها بررسی شده اس ت. در آخر نیز دورنما و چش ماندازی از آینده ممبرانها ترسیم گردیده است.

لغات کلیدی: ممبران، تیتانیا، تصفیه آب.

مقدمه

افزایش بی رویه جمعیت از مهمترین مشکلات فزاینده در قرن بیست و یکم می باشد، آمارها حاکی از آنست که جمعیت تا سال2150 با دو برابر افزایش، از مرز 5/11میلیارد نفر خواهد گذشت. چنین انفجار جمع یتی، بروز مسائلی از قبیل سوء تغذیه، قحطی، آلودگی، بیماریهای واگیردار، خشکسالی و بحرا ن ها را اجتناب ناپذیر خواهد نمود . در این میان آب نقش کلیدی را در نجات انسان بازی می کند ؛ لذا آبیاری، نمک زدایی یا شیرین کردن آب و فیلتراسیون آن مهمترین فن آوریهای هزاره سوم محسوب می گردند. سرامیک ها نیز با عنایت به فراوانی اکسیدها در طبیعت، در زمره مواد کلیدی و استراتژیک در این زمینه محسوب می شوند.

امروزه بسیاری از سیستم های تصفیه آب و تکنیکهای تصفیه، به طور وسیعی گسترش یافته اند تا قادر به تولید آب سالم باشند؛ اما این تکنیکهای مختلف تصفیه آب چگونه با یکدیگر مقایسه می شوند و کارایی هرکدام چیست؟

فرایند تصفیه و شیرین سازی آب

به منظور شناخت و بررسی رو ش های تصفیه آب، ابتدا لازم است آلودگی های موجود در آن را بشناسیم . به دلیل متنوع بودن انواع این آلودگ ی ها در اینجا فقط به ذکر مهمترین آنها پرداخته و از توضیح آنها صرف نظر می نمائیم. این آلودگی ها عبارتند از : مواد بیماریزای میکروبی ، آلودگیهای آلی فرار ، آلودگیهای آلی مصنوعی، تری هالومتان ها، رادیواکتیو ، سولفور، کلریدها، سرب و مس ، آنتیموان، فلوراید، نیترات، آرسنیک، پنبة نسوز ، عوامل سختی، گل آلودگی، رنگ.

روشهای متداول تصفیه آب

هر فرایند و روشی که باعث تغییر ترکیب شیمیایی و رفتار طبیعی منبع آبی گردد تحت عنوان تصفیه آب تعریف می گردد.روشهای تصفیه می توانند به صورت زیر تقسیم شوند : تصفیه فیزیکی و شیمیایی و

زیستی(بیولوژیکی).در اینجا تنها انواع هر دسته را نام برده می شود . انواع روش های تصفیه فیزیکی عبارتند از: غربال کردن، فیلتراسیون ماسه ای ، فیلتراسیون کارتریجی، فیلتراسی ون توسط آلومینای فعال شده ، فیلتراسیون توسط کربن فعال شده و فیلتراسیون توسط ممبران ها. انواع روش های تصفیه شیمیایی عبارتند از : انعقاد و فیلتراسیون ، تعویض یونی ، کاهش سختی (نرم سازی )توسط آهک، گندزدایی، تقطیر، دمش هوا، تنظیمPH

انواع روش های تصفیه زیستی آب عبارتند از: تصفیه هوازی و تصفیه بی هوازی که جهت تصفیه پساب استفاده می گردد.

انواع ممبرانها

ممبران ها از چند لحاظ تقسیم بندی می گردند . انواع این تقسیم بندیها بر مبنای ترکیب شیمیایی و ساختار فیزیکی، اندازه حفره ممبران، جنس و مدول ممبران می باشد که در ادامه به بررسی تک تک آنها می پردازیم.

انواع ممبران ها از لحاظ ترکیب شیمیایی و ساختار فیزیکی

ممبران ها به طور کلی به دو دسته ایزوتروپ و غیرایزوتروپ تقسیم می شوند . ممبرانهای ایزوتروپ از لحاظ ترکیب شیمیایی و فیزیکی در طول سطح مقطع خود یکسان می باشند ؛ در حالیکه ممبر انهای غیرایزوتروپ در طول سطح مقطع خود یکن واخت نبوده و شامل لایه هایی هستند که از لحاظ ساختار و یا ترکیب شیمیایی با یکدیگر متفاوت می باشند.

انواع ممبران ها از لحاظ اندازه حفره

اسمز معکوس

تکنیک اسمز معکوس در مقابل اسمز مستقیم به کار می رود . در اسمز مستقیم، هنگامی که دو محلول با غلظتهای مختلف توسط یک ممبران نیمه تراوا از یکدیگر جدا گردند به گونه ای که امکان عبور حلال از ممبران وجود داشته باشد در حالیکه اجزاء حل شده قادر به عبور از آن نباشد یک انتقال خود به خود (نفوذ)حلال رخ خواهد داد . حلال که معمولا آب می باشد از سمت با غلظت کمتر به سمت با غلظت بیشتر حرکت خواهد کرد.

فرایند اسمزی می تواند معکوس گردد . اعمال فشار به یک محلول غلیظ تر باعث نفوذ حلال، از ممبران نیمه تراوا و قرارگیری آن در محلولهای با غلظت کمتر خواهد شد اصطلاح اسمز معکوس به شکل جداسازی یونهای حل شده و مولکولهای کوچک که باعث آلوده شدن آب می گردند، اختصاص دارد در اسمز معکوس فشاری بیشتر از فشار اسمزی به محلول ورودی و غلیظ تر اعمال می گردد تا شاهد جریان حلال از قسمت غلیظ تر به قسمت رقیق تر باشیم.اندازه اندک حفره ها در این نوع ممبرانها، مسدود شدن آنها را نسبت به انواع دیگر محتمل تر می سازد. اگر چه پیشرفتهای اخیر در تکنولوژی ممبران، منجر به گسترش ممبرانهایی شده است که در فشارهای کمتری کار می کنند. به کارگیری ممبرانهای با فشار کمتر، به معنی ذخیرة انرژی الکتریکی و کاهش هزینه می باشد.

اسمز معکوس در صنعت به منظور تهیه آب قابل شرب از آبهای شور و نمکی به کار می رود و به طور روز افزونی در تصفیه فاضلاب ها به کارگرفته می شود. به طورکلی سیستم اسمز معکوس با سایر فرایند های جداسازی که برای حذف تمامی آلودگیهای آب به کارمی روند(مانند تقطیر)رقابت می نماید.

توانایی حذف آلودگی توسط ممبران اسمز معکوس بسیار وسیع بوده و شامل موارد زیرمی باشد:

• حذف مینرال ها و فلزات حل شده

• حذف یونهای منفرد حل شده و عوامل مسبب سختی

• حذف ویروس ها، باکتری ها و پیروژن تا سقف99٪

• حذف نمک ها، مواد قندی، پروتئین ها، فلزات سنگین و فلزات رادیواکتیو

• حذف پنبه نسوز، انواع مزه ها، رنگ، ترکیبات شیمیای ایجاد کننده بو، ذرات، جامدات حل شده و گل و لای

نانوفیلتراسیون

نانوفیلتراسیون نیز یک فرایند جداسازی به کمک ممبران می باشد که از ممبرا ن های نازک و متخلخل با اندازه حفره در محدوده یکهزارم تا پنجهزارم میکرون بهره می جوید . فشار اعمالی بر جریان محلول در این تکنیک، در محدوده3/0 تا

4 MPaمی باشد . به دلیل بزرگتر شدن اندازه حفره ها در ممبرانهای نانوفیلتراسیون، این ممبرانها توانایی کار کردن در فشارهای پایین تری نسبت به ممبرانه ای اسمز معکوس داشته که این به معنی هزینة کمتر عملیات و نگهداری این ممبرانها می باشد.

محدوده ابعاد حفره های تکنیک مذکور، به گونه ای عمل می نماید که یونهای تک ظرفیتی می توانند از ممبران عبور نمایند، در حالیکه یونهای چند ظرفیتی که دارای ابعاد بزرگتری نسبت به نوع تک ظرفیتی هستند، اجازه عبور نخواهند داشت . ناشی از پدیده مذکور، این ممبرانها را به عنوان ممبران حذف کننده مینرالها یا نرم کننده آب نیز می نامند . قابلیت این ممبرانها در حذف نمکهای آلی بی همتا ست . حذف ترکیبات آلی حل شده و تفکیک نمودن مواد آلی با وزن مولکول ی کم و زیاد از دیگر تواناییهای این ممبرانها می باشد.

اولترافیلتراسیون

ممبران اولترافیلتراسیون، به طور قابل ملاحظه ای متخلخل تر از دو نوع دیگر است . محدوده اندازه حفره این ممبرانها بین0/005 تا0/1 میکرون می باشد . وجود تخلخلهای با اندازه بزرگتر در این ممبرانها، فلاکس بیشتر جریان و در عین حال فشار ورودی کمتری را سبب می گردد(2/0 تا4/1Mpa)

ناشی از اندازه بزرگتر حفر ه های ممبران ، این تکنیک قادر به حذف یونها نبوده و اغلب گونه های قابل حل مانند نمکهای معدنی از درون ممبران عبور خواهند نمود. در این روش، کلوئیدها، جامدهای معلق، میکروارگانیسم ها، مولکولهای آلی با وزن مولکولی بالا و پروتئینها از درون ممبران عبور نخواهند کرد و در درون جریان برگشتی باقی خواهند ماند . یکی از کاربردهای مهم این ممبرانها حذف کلوئیدها و سایر ذرات موجود در محلول ورودی به منظور جلوگیری از انسداد ممبران اسمز معکوس می باشد که در ادامه مسیر نصب شده است.

انواع ممبران ها از لحاظ جنس

-ممبرانهای پلیمری(آلی)

این ممبرا نها بر مبنای ساختار فیزیکی خود به سه دسته هموژن (متقارن)، غیرهموژن(نامتقارن ) و کامپوزیتی تقسیم می شوند. برخی از معایب اصلی ممبرانهای پلیمری عبارتند از : محدوده باریک دمای مجاز ، مقاومت مجاز، است حکام مکانیکی کم، رخداد تجزیه زیستی، کمی pH اندک در برابر حمله شیمیایی، محدوده باریک عمر مفید.

ممبرانهای غیرآلی

ممبرانهای غیر آلی از موادی مانند سرامی ک ها، فلز ات، گرافیت یا ترکیب آنها ساخته م ی شوند ولی در این تحقیق منظور از ممبرا ن های غیرآلی، انواع سرامیکی می باشد و تمرکز تنها بر روی همین دسته خواهد بود.

هدف از ساخت ممبران های سرامیکی کاهش و یا حذف برخی محدودیت های انواع پلیمری می باشد . این ممبران ها در شرایط سخت به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند ؛ ج اییکه ممبرا ن های پلیمری عملکرد مطلوبی نداشته و یا قادر به انجام فرایند نخواهند بود . اکسید های فلزی (آلومینا، زیرکونیا، تیتانیا، ..)

متداولترین مواد سرامیکی مصرفی برای ساخت این ممبران ها هستند و از پایه های معمول می توان از آلومینا و کاربید سیلیسیوم و ... نام برد . این پایه ها نه تنها حداکثر نفوذپذیری ممبران را تامین می سازند بلکه پایداری مکانیکی ممبران ر ا نیز به مقدار زیادی افزایش می دهن ممبران های سرامیکی، استحکام مکانیکی بالا و همچنین مقاومت به سایش بالاتری را از خود نشان می دهند و همچنین در اثر فشرده شدن ساختار تحت فشارهای اعمالی و گذشت زمان تجزیه نخواهند شد ؛ به همین دلیل دوام و ایمنی ممبرا ن های سرامیکی، از انواع پلیمری بیشتر می باشد . این ممبرا ن ها از لحاظ حرارتی پایدارند و توانایی کار دردماهای بالا را دارا هستند ؛ به طور یکه بسیاری از ممبرا ن های سرامیکی در دمای ºC 1000نیز قابل مصرف هستند. مقاومت ممبران های سرامیکی در مقابل عوامل شیمیایی و بالاتر از تشعشع به طور قابل ملاحظه ای بیشتر از انواع پلیمری می باشد و این ممبران ها در مقابل عوامل زیستی خنثی م ی باشند؛ به همین دل یل این ممبرا ن ها در بسیاری از کارب ردهای شیمیایی ، دارویی و فرایند تصفیه آبها و پسابها به عنوان انتخاب اول مطرح می باشند . ناشی از تفاوتهای مذکور، آسیب دیدگی کمتر ممبران و در نتیجه اطمینان بیشتر از محصول تولیدی و همچنین هزینه کمتر عملیات ، از اثرات به کارگیری ممبرانهای

سرامیکی خواهد بود . از معایب عمده و اساسی این ممبرانها، نیز می توان به وزن زیاد آنها و هزینه ساخت بالاتر آنها در مقایسه با ممبرا ن های پلیمری اشاره نمود؛ اگرچه مورد آخر توسط طول عمر بالای ممبران جبران می گردد . امروزه ممبرا ن های سرامیکی به طور روز ا فزونی در کاربردهای جداسازی به خدمت گرفته می شوند. تکنولوژی ساخت این ممبران ها با معرفی مواد سرامیکی نانوساختار، دچار تحول و پیشرفت بزرگی شده است . تکنیک های زیادی برای تولید مواد نانوساختار و ساخت لایه های سطحی انتخابی وجود دارد که همگی بر فرایند سل - ژل است وار بوده و بیشترین مواد مصرفی در تولید لایه های نانوساختار موادی چون2TiO و CeO2 ،ZrO2 ،Al2O3 می باشند.

انواع ممبران ها از لحاظ مدول

ممبران های لوله ای(Tubular Membrane)

طراحی این ممبران ها بسیار ساده می باشد به گونه ای که ممبران مورد نظر یا در درون یک لوله متخلخل قرار می گیرد و یا بر روی سطح داخلی لوله پوشش داده می شود و محلول به درون لوله پمپ می گردد. لوله مصرفی باید فشارهای مورد نیاز در حین کار را تحمل نماید . مایع تغذیه از یک طرف لوله وارد شده و همزمان با جریان رو به جلوی آن در درون لوله، بخشی از آن به صورت عرضی نفوذ خواهد نمود . قسمت نفوذ کرده که همان محصول مورد نظر می باشد در پوسته بیرونی لوله جمع آوری می گردد. شکل زیرنشان دهنده یک تصویر شماتیک از ممبران های لوله ای شکل می باشد.

از مزایای اصلی ممبرانهای لوله ای شکل ، امکان حرکت سریع مایع ورودی بر روی سط ح ممبران می باشد به گونه ای که این حرکت می تواند سرعتی بالغ بر (m/s )10 داشته باشدکه باعث کاهش احتمال انسداد سطح ممبران خواهد شد . از کاربردهای اساسی این ممبرانها تصفیه محلولهای با درصد بالای ذرات جامد معلق می باشد زیرا این ممبران ها برای ذرات جامد معلق از تلورانس بالایی برخوردار هستند.

ممبران های مارپیچی:(Spirally Wound Membrane)

در این ممبرا ن ها یک ورقه مسطح که می تواند چندین لایه داشته باشد به دور یک هسته مرکزی پیچیده می شود. این ممبران ها در درون لوله هایی نصب می شوند به گونه ای که محلول ورودی از یک انتها وارد شده، به صورت عرضی در درون ممبران نفوذ کرده و در ادامه به سمت لوله مرکزی هدایت و جمع آوری خواهد شد. شکل زیر بیانگر تصویر شماتیک ممبران مارپیچی می باشد.

از مزایای این ممبران ها، سطح مخصوص بالای ممبران در عین حجم کم آن می باشد . در این ممبران ها مسیرهای باریک جریان (موجود در لایه بافته شده ) نسبت به جریانهای گل آلود حساس بوده و امکان انسداد آنها وجود دارد به همین دلیل همواره در به کارگیری این ممبرا ن ها از فرآیندهای پیش تصفیه به منظور حذف ذرات جامد معلق استفاده می شود . کاربردهایی چون شیرین سازی آب دریا و آب شور از مواردی هستند که در آنها از ممبران های اسمز معکوس به شکل مارپیچی استفاده می گردد.

ممبران های الیاف توخالی(Hollow Fiber Membrane)

در این ممبرا ن ها از الیافی توخالی و همانند م وی سر استفاده می گردد به طوریکه قطر خارجی آنها کمتر از 200میکرون می باشد . الیاف مذکور دارای یک پوسته نازک و متراکم(ممبران) بوده که از نفوذ آلودگیها جلوگیری کرده و تنها به محصول اجازه عبور می دهند . در زیر این پوسته فعال، یک لایه ضخیم و متراکم (پایه)به کار می رود که نقش آن حمایت 6 لایه فعال می باشد . این الیاف به یکدیگر بسته می شوند و به صورت یک دستهU شکل یا مستقیم در می آیند . جریان ورودی به درون الیاف وارد می شود و به دنبال آن بخش نفوذ کرده )محصول(، در بیرون الیاف و بخش تغلیظ شده )باطله(، در انتهای دیگر الیاف جمع آوری می گردد.

ممبران های فیبر توخالی دانستیه فشردگی بسیار بالایی دارند و نیاز به فضای اندکی برای کار خواهند داشت شیرین سازی آب دریا، تهیه آب قابل شرب و همچنین تصفیه فاضلابها از جمله مواردی هستند که در آن از ممبران های به شکل الیاف توخالی به طور گسترده ای استفاده می گردد.

ممبران های تخت(Flat Membrane)

این نوع مدول، ساده ترین شکل ممبران بوده و اولین ممبران نیمه نفوذپذیری که تولید شد از لحاظ هندسی،تخت بود. شکل زیر یک نمای کلی از ممبران های تخت را نشان می دهد.

این ممبرانها، از دو صفحه در انتها، ممبران صفحه ای شکل و صاف و صفحات جدا کننده که با ترتیب خاصی قرار گرفته اند ؛ تشکیل می گردند .لازم به ذکر است که صفحات جداکننده ، نقش هدایت جریان تغذیه را بر روی سطح ممبران به عهده دارند.

ساخت، نصب و عملکرد این ممبر ان ها ساده می باشد ولی معایب عمده ای چون نسبت سطح به حجم اندک و بنابراین نیاز به فضای زیاد هنگام کار، مشکلات دمونتاژ کردن ممبران به هنگام تمیز کردن آن و بنابراین پر زحمت و زمان بر بودن فرآیند تمیز نمودن آن را نمی توان نادیده گرفت.

شیرین سازی(نمک زدایی) Desalination

یکی از کاربردهای مهم ممبرا ن ها در بخش تصفیه آب، شیرین سازی آبهای شور می باشد . به طور میانگین ، آب دریا تقریبا حاوی35000(mg/l ) نمک می باشد . برای مصرف یک آب استاندارد، میزان نمک آن باید کمتر از mg/l 250

باشد . برای تهیه یک آب استاندارد از آب حاوی mg/l35000 نمک، نیاز به ممبرانی با خاصیت دفع نمک تا3/99٪ می باشد تا با یک بار عبور آب، آنرا به میزان استاندارد، نمک زدایی نماید.

در حال حاضر تکنولوژیهای مختلفی برای شیرین سازی آب مورد استفاده قرار می گیرد . در این میان،

متداولترین این تکنولوژیها عبارتند ازMulti-Effect Distillation، Multi–Stage flash. و اسمزمعکوس

در هر دو تکنیک MSF و MED انتقال حرارت بین بخار و آب شور صورت می گیرد در حالی که RO

تکنیکی است بر پایه ممبران که تفاوت عمده آن با دو روش قبلی در حذف مرحله تبخیر می باشد. تکنیک اسمز معکوس نسبت به دو تکنیک دیگر مزایای بزرگی را داراست که به ذکر برخی از آنها می پردازیم. یکی از عوامل بسیار مهم در فرایند شیرین سازی آب ، مصرف انرژی فرایند می باشد . مصرف

کمتر انرژی منجر به کاهش هزینه محصول می گردد . تنها مصرف انرژی در روش RO انر ژی الکتریکی لازم برای راه اندازی پمپها می باشد؛ در حالیکه روشهای ، MED و MSF علاوه بر صرف انرژی برای عملکرد پمپها، به حرارت دهی برای تبخیر آب نیز نیازمند هستند.

هزینه انرژی مصرف شده و هزینه نگهداری و تعمیرات سیستم، دو فاکتور اصلی در تعیین هزینه سیستم می باشند. در این میان، هزینه شیرین سازی آب، در روش RO نسبت به روشهای MSF و MED به طور قابل توجهی کمتر می باشد.

در رابطه با مسائل زیست محیطی، هیچ یک از این سه فرایند ، فرایندهای ایده آلی نیستند . در این فرایندها از افزودنیهای شیمیایی استفاده می گردد و آب شور برگشتی از هر سه فرایندMSF و MED ،RO حاوی میزان نمک بالا و عوامل شیمیایی خواهد بود . ولی هنگامی که بحث دمای آب شور برگشتی و اثرات مخرب آن بر روی اکوسیستم آب مطرح می شود فرایندRO کمترین اثر منفی را بر روی محیط اطراف خواهد گذاشت این حقیقت در کنار حداقل میزا ن خروجی اتمسفری ناشی از مصرف کمتر انرژی باعث گردیده است که به عنوان یک انتخاب دوستار طبیعت مطرح گردد.

- 10 رسوب و کنترل رسوب در ممبران

مشکل رسوب و انسداد ممبران، مشکلی بسیار جدی بوده و خطری است که تمامی فرایندهای ممبرانی را تهدید می نماید . رسوبات می توانند باعث انسداد حفرات ممبران گردند و در نتیجه باعث کاهش میزان محصول و افزایش هدایت آب گردند . فرایندهای صحیح نگهداری و پیش تصفیه و همچنین روشهای مناسب تمیز کردن ممبران، مواردی هستند که باعث کاهش انسداد و بهبود عملکرد سیستم شده و طول عمر سیستم را بالا خواهند برد.به طور کلی چهار نوع انسداد مطرح است؛ انسداد ناشی از جامدهای حل شده، جامد های معلق، مواد آلی غیر زیستی و ترکیبات بیولوژیکی (موجودات زنده). روشهای متعدد و کارآمدی به منظور کنترل هر یک از این رسوبات وجود دارد و به کارگیری این روشها باعث به حداقل رساندن میزان رسوب شده و بهبود عملکرد سیستم و افزایش طول عمر سیستم را سبب خواهد شد.

کاربرد ممبرانهای سرامیکی در زمینه های مختلف صنعتی

با توجه به تواناییهای بسیار زیاد ممبران های سرامیکی، برتریهای آنها نسبت به انواع پلیمری و مزایای متعدد آنها که در گذشته همگی ذکر گردید، این ممبرا ن ها در صنایع زیادی به کار می روند . از کاربردهای ممبران های سرامیکی می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• صنایع شیمیایی : جداسازی و تمیز نمودن محصول، جداسازی کاتالیست ها، بازیافت رنگ ها و رنگدانه ها، نمک زدایی محصولات، تمیز کردن و استفاده مجدد از حلالهای آلی

• صنایع فلزی و مهندسی سطح : تصفیه امولسیون های آب -روغن، بازیافت فلزات سنگین، تصفیه پسابهای شیشه و الیاف شیشه ای

• صنعت مواد غذایی و نوشیدنی : شفاف سازی آبمیوه ها، تغلیظ آبمیوه ها، استرلیزه نمودن شیر و پنیر، جداسازی و تفکیک اجزاء شیر، نمک زد ایی آب پنیر، آبگیری محصولات، تصفیه آب آشامیدنی

صنعت بازیافت و محیط زیست : بازیافت مواد دارویی و ضد آفت، حذف میکروارگانیسمها، حذف فلزات سنگین و مواد رادیواکتیو

دورنما و چشم انداز آینده ممبرا نها

با موفقت ممبرا ن ها در عرصه تصفیه آب، تکنولوژی ممبرا ن ها همچن ان رو به پی شرفت می باشد . کماکان مشکلاتی مانند مسدود شدن ممبران، نیاز به توجه و بررسی دارد . تحقیقات در این زمینه (انسداد ممبرانها)بر روی اصلاح سازی سطح ممبران و افزایش فرایندهای پیش تصفیه آب ، قبل از ورود آن به ممبران متمرکز شده است . علاوه بر تصفیه پسابها و شیرین سازی ، کاربردهای جدید ممبرانها به منظور تصفیه آب نیز در حال پیگیری می باشد . به طور کلی، حوزه کاربرد ممبرانها ب ه طور وسیعی گسترش یافته است . اقتصادی بودن، دوستار طبیع ت بودن، متنوع و مستعد بودن و کاربرد آسان آنه ا باعث گردیده است که ممبرانها به عنوان اولین انتخاب در کاربردهای تصفیه آب مطرح باشند.

منبع: فصلنامه سرامیک ایران

---

کلینیک تصفیه آب صنعتی ایران ارائه دهنده خدمات تصفیه آب و تصفیه پساب مفتخر به ارائه سیستم های تبادل یونی رزینی,فیلتراسیون پیشرفتهUFوNF, اسمز معکوسRO, الکترودیونیزاسیونEDI, سختی گیر ها و فیلتر های کربنی, سیستم های ضد عفونی کننده آب, مواد شیمیایی تصفیه آب, تجهیزات واتصالات و.. در صنایع مختلف است.

جهت کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.