آیا سیستم های اسمزمعکوس به شستشوی شیمیایی نیازدارند؟

شست و شوی ممبران RO از مهم ترین اقداماتی می باشد که به منظور افزایش طول عمر سیستم اسمز معکوس لازم است با مواد شیمیایی و غیره به صورت مرتب انجام شود. استفاده مکرر از سیستم اسمز معکوس و تصفیه آب باعث میشود تا حجم بالایی از مواد روی ممبران ها رسوب نموده و به مرور عملکرد دستگاه را با اختلال مواجه خواهد کرد. به همین دلیل با روش ها و ابزارهای مختلف لازم است سطح روی غشا به طور کامل پاکسازی شود.

اسمزمعکوس چیست؟

برای درک هدف و فرایند اسمز معکوس ابتدا باید به طور طبیعی فرایند ایجاد اسمز را درک کنید. اسمز یک پدیده‌ی طبیعی و یکی از مهم‌ترین فرایندهای طبیعت است. فرایندی که در آن آب از محلول رقیق تمایل به مهاجرت به سمت محلول غلیظ دارد. نمونه‌های اسمز شامل جذب آب توسط ریشه‌های گیاهان از خاک و جذب آب از خون توسط شش‌ها هستند.

شکل زیر دیاگرام روش کار کردن اسمز را نمایش می‌دهد. محلول با غلظت کم به طور طبیعی تمایل به مهاجرت به سمت محلول با غلظت بیشتر دارد. به عنوان مثال، یک ظرف پر از آب با یک غلظت کم‌ نمک و یک ظرف دیگر پر از آب با غلظت نمک بالا را در نظر بگیرید. این دو ظرف توسط یک غشای نیمه‌تراوا از هم جدا شده‌اند. مشاهده می‌شود آب در محلوا با غلظت کم نمک شروع به مهاجرت به سمت مخزن با غلظت بالای نمک می‌کند.

«غشای نیمه‌تراوا» (semi-permeable membrane) غشایی است که فقط به بعضی اتم‌ها یا مولکول‌ها اجازه‌ی عبور می‌دهد. یک مثال ساده برای غشای نیمه‌تراوا درهای توری هستند. این درها فقط اجازه‌ی عبور مولکول‌های هوا را می‌دهند و آفات یا هر چیزی بزرگ‌تر از روزنه‌های موجود روی درب را عبور نمی‌دهند. مثال دیگری از این مورد پارچه‌ی گورتکس دارای یک فیلم پلاستیکی بسیار نازک با میلیاردها حفره‌ی کوچک است. منافذ به اندازه‌ی کافی بزرگ است تا بخار آب از طریق آن عبور کنند. از طرفی قطر منافذ به اندازه‌ای کوچک است که از عبور آب مایع جلوگیری می‌کند.

اسمز معکوس یک فرآیند اسمز به صورت معکوس است. در حالی که اسمز به طور طبیعی بدون نیاز به انرژی اتفاق می‌افتد، برای معکوس کردن فرایند اسمز نیاز به استفاده از انرژی برای محلول با شوری زیاد است. یک غشای اسمز معکوس، غشایی نیمه‌تراوا است که اجازه‌ی عبور به مولکول‌های آب را می‌دهد. این امکان برای مهاجرت نمک‌های محلول، مواد آلی، باکتری‌ها و pyrogenها وجود ندارد. با این وجود، باید آب را از طریق غشای نیمه‌تراوا با به کارگیری فشار به سمت جلو فشار دهید. این فشار به طور طبیعی از فشار اسمزی جهت نمک‌زدایی (یونیزه کردن) آب در فرایند بیشتر است.

شکل زیر دیاگرام نشان دهنده‌ی فرایند اسمز معکوس است. هنگام اعمال فشار به محلول غلیظ، به مولکول‌های آب نیرویی برای عبور از غشای نیمه‌تراوا وارد می‌شود. ولی آلاینده‌ها مجاز به عبور نیستند.

ممبران اسمز معکوس

ممبران ها نقش اصلی و مهم را در یک سیستم اسمز معکوس RO  دارند. ممبران از چندین لایه نازک تشکیل گردیده است که به دور یک لوله به صورت صفحات جداگانه پیچیده شده اند. اسمز معکوس

آب خام ورودی به سیستم RO پس از عبور از ممبران ها و از دست دادن املاح و یون های محلول به صورت آب خالص خارج می گردد.

با توجه به نقش مهم ممبران ها در دستگاه تصفیه آب صنعتی، باید که مقاومت بالایی در برابر عبور آب و مواد خورنده و دیگر املاح آب داشته باشند. ممبران اسمز معکوس لایه ای نازک است که اجازه عبور یون های خاصی را از غشا خود نمی دهد.

جنس ممبران های امروزی پلی آمید است که دارای قابلیت حذف نمک بالاتر با مصرف انرژی کمتر را دارند. به دلیل قابلیت حذف یون های غیر محلول از محلول بدون تغییر فاز از این غشا جهت حذف نمک و TDS آب استفاده می شود.

با گذشت زمان و عبور آب از ممبران ها، روزنه های ممبران ها به وسیله املاح آب بسته و ممبران ها توانایی اولیه جهت تصفیه و گرفتن املاح آب را ندارند که در این زمان باید نسبت به  شستشوی ممبران های دستگاه RO با مواد شیمیایی احیا ممبران اقدام کرد.

سیستم شستوشویی ممبران شامل چه تجهیزاتی است؟

سیستم شستشوی شیمیایی غشاهای اسمز معکوس شامل تجهیزات زیر است:

مواد شستشوی شیمیایی ممبران

مواد شوینده ممبران cip

استفاده از موادی از قبیل آنتی اسکالانت ها بیشتر برای جلوگیری از ایجاد رسوب در سطح ممبران بوده و به صورت روزانه در دستگاه اسمز معکوس استفاده میشود. تجمع مواد ذائد مختلف به مرور زمان که محلول های ضد رسوب قادر به ممانعت از تشکیل آنها بر روی غشا نمی باشند، از دیگر مشکلات موجود در سیستم های آب شیرین کن به شمار می رود. برای این منظور از شستشو در محل یا CIP  (Cleaning in Place) استفاده میشود.

مواد شوینده ممبران CIP در دو گروه کلی اسیدی و قلیایی تقسیم بندی میشوند که هر یک برای از بین بردن نوع خاصی از مواد انباشته شده بر روی سطوح غشا مورد استفاده قرار میگیرند. کارایی و راندمان این روش و مواد استفاده شده به شدت تحت تاثیر دما و غلظت محلول، مدت زمان تماس آنها با غشا و همچنین میزان فشار پمپ در حین شستشو می باشد.

انواع مواد شوینده ممبران CIP

نوع مواد انباشته شده بر روی غشاهای اسمز معکوس متفاوت می باشد و با توجه به نوع آب و مواد محلول در آن، انواع نمک و روغن و حتی میکروارگانیسم ها را شامل میشود. به همین دلیل لازم است از مواد شوینده با ویژگی های متفاوت برای از بین بردن و پاکسازی ممبران استفاده شود. در حالت کلی مواد شوینده ممبران CIP را می توان در دو گروه کلی زیر تقسیم بندی نمود:

مواد اسیدی شوینده ممبران CIP

این مواد به دلیل خاصیت اسیدی بالا و PH پایین، قادرند رسوبات ایجاد شده بر روی غشا که به دلیل تجمع نمک ها و اکسیدهای فلزی شکل گرفته اند را از بین ببرند. در این مواد از برخی اسیدها از قبیل اسید سیتریک استفاده میشود که غلظت آن با توجه به میزان گرفتگی های ممبران تعیین می گردد.

مواد قلیایی شوینده ممبران CIP

به منظور حذف و شستشوی روغن و مواد آلی تجمع یافته بر روی ممبران ها از مواد قلیایی با PH بالا استفاده میشود که در محلول آنها در اغلب مواقع از سود پرک استفاده میشود.

تشخیص زمان شستشوی شیمیایی غشاهای اسمز معکوس

در تعیین زمان مناسب برای شست و شوی ممبران RO عوامل متعددی نقش دارند و به طور مشخص نمی توان دوره های زمانی مشابهی را برای تمام غشاها اعلام نمود. با توجه به مدت زمان استفاده از غشا، تعداد دفعاتی که سیستم اسمز معکوس روشن بوده و مشغول به کار می باشد، نوع مواد آلاینده و فلزات موجود در آب و مقدار باکتری های موجود در آب یا TBC و همچنین ذرات کلوئیدی معلق در آب همگی می توانند در تعیین این زمان نقش داشته باشند.

بر اساس یک استاندارد همیشگی می توان گفت یک مرتبه شستشو ممبران RO در 3 تا 4 ماه استفاده از دستگاه کاملا طبیعی و لازم می باشد. علاوه براین، با توجه به اینکه ممکن است مقدار مواد آلاینده در آب زیاد باشد، به همین دلیل در صورت کاهش دبی آب خروجی و افزایش TDS نیز باید برای پاکسازی غشاها اقدام گردد. البته پیشنهاد میشود در صورت مشاهده رسوب گیری ممبران ها در بازه های زمانی کوتاه، نسبت به بهبود فرآیند پیش تصفیه و استفاده از تجهیزات بهتر و قوی تر اقدام شود.