حامل تراوش عنصر غشایی RO: قلب فناوری اسمز معکوس

در تکنولوژی مدرن تصفیه آب، اسمز معکوس (RO) حامل نفوذ عنصر غشایی نقش حیاتی ایفا می کند. فناوری غشای RO نه تنها به طور گسترده در زمینه های نمک زدایی آب دریا، تصفیه آب شور و تهیه آب خالص استفاده می شود، بلکه در بسیاری از صنایع مانند پزشکی، الکترونیک، صنایع شیمیایی و فرآوری مواد غذایی نیز نقش بی بدیلی ایفا می کند.

اسمز معکوس فرآیند معکوس فرآیند نفوذ طبیعی آب در طبیعت است. این فرآیند بر اساس رهگیری انتخابی غشاهای نیمه تراوا است، یعنی املاح و حلال های موجود در محلول تحت فشار از هم جدا می شوند. هنگامی که حجم یکسانی از محلول رقیق و محلول غلیظ در دو طرف ظرف قرار می گیرد و توسط یک غشای نیمه تراوا در وسط آن مسدود می شود، حلال موجود در محلول رقیق به طور طبیعی از غشای نیمه تراوا عبور می کند و به سمت محلول غلیظ جریان می یابد تا زمانی که حل شود. به حالت تعادل اسمزی می رسد. در این زمان، اگر فشاری بیشتر از فشار اسمزی به سمت محلول غلیظ وارد شود، جهت جریان حلال برعکس می شود و این فرآیند اسمز معکوس است.

عناصر غشایی RO اجزای اصلی سیستم اسمز معکوس هستند که معمولاً از لایه‌های متعددی از لایه‌های نازک از مواد و ساختارهای مختلف تشکیل شده‌اند. مهم ترین این غشاها، لایه فوق نازک نمک زدایی است که چگالی آن مستقیماً میزان نمک زدایی غشا را تعیین می کند. مواد متداول غشایی RO شامل غشای استات سلولز و غشای کامپوزیت است. اگرچه غشای استات سلولز در روزهای اولیه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گرفت، اما به دلیل هیدرولیز و محدوده pH محدود به تدریج با غشاهای کامپوزیتی با عملکرد بهتر جایگزین شد.

ساختار اصلی حمایت از غشای کامپوزیت، پارچه نبافته پلی استر است، با لایه ای از پلی سولفون پلاستیکی مهندسی ریز متخلخل روی سطح، و لایه مانع از پلی آمید معطر بسیار متقاطع ساخته شده است. این ساختار نه تنها پایداری شیمیایی و بیولوژیکی غشا را بهبود می بخشد، بلکه عملکرد انتقال آن را نیز به طور قابل توجهی افزایش می دهد. غشای کامپوزیت در حین کار فشرده نمی شود، بنابراین تولید آب و میزان نمک زدایی نسبتاً پایدار است و عمر مفید آن طولانی تر است.

حامل نفوذ پذیر در عنصر غشایی RO پلی است که آب خام و آب تولیدی را به هم متصل می کند. وظیفه انتقال آب تصفیه شده پس از فیلتراسیون غشایی از یک طرف غشا به طرف دیگر را بر عهده دارد. عملکرد حامل نفوذپذیر مستقیماً بر کارایی کلی سیستم RO تأثیر می گذارد. حامل های نفوذپذیر با کیفیت بالا باید دارای ویژگی های نفوذپذیری بالا، مقاومت کم، مقاومت در برابر خوردگی و عمر طولانی باشند.

در کاربردهای عملی، حامل های نفوذپذیر اغلب با چالش هایی مانند دمای بالا، فشار بالا و کیفیت پیچیده آب مواجه هستند. مطالعات نشان داده‌اند که قرار گرفتن طولانی‌مدت در محیط‌های با دمای بالا و فشار بالا ممکن است باعث تغییر شکل فیزیکی غشاهای RO، مانند فشردگی غشا و نفوذ حامل‌های تراوا شود که بر نفوذپذیری غشا و سرعت نمک‌زدایی تأثیر می‌گذارد. بنابراین، هنگام طراحی و انتخاب حامل های نفوذی، مواد، ساختار و محیط های کاری آنها باید به طور کامل در نظر گرفته شود تا از عملکرد پایدار طولانی مدت آنها اطمینان حاصل شود.

با پیشرفت علم و فناوری، فناوری غشای RO نیز دائما در حال نوآوری و توسعه است. با بهبود مواد غشایی و فرآیندهای تولید، میزان نمک‌زدایی غشا و تولید آب می‌تواند بیشتر بهبود یابد. با بهینه سازی طراحی ساختاری اجزای غشا، مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی سیستم را می توان کاهش داد. با توسعه فن آوری های جدید پیش تصفیه و پس از تصفیه می توان عمر مفید غشا را افزایش داد و آلودگی غشا را کاهش داد.