ممبران
ممبران چیست؟
ممبران نوعی فیلتر می‌باشد که از چندین غشا یا ورقه‌های فیلم تشکیل‌شده است و با قرار گرفتن در اطراف لوله‌ای پلاستیکی، تنها اجازه عبور آب خالص را می‌دهند. به‌عبارت‌دیگر، نوعی فیلتر می‌باشد که از غشای نیمه‌تراوا تشکیل‌شده و ذراتی از قبیل آلاینده‌های شیمیایی، بیولوژیکی و فیزیکی نمی‌توانند از منافذ موجود بر روی آن عبور کنند. فیلتر ممبران یکی از اجزای اصلی در تصفیه آب به روش اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون می‌باشد و قادر به حذف ذرات به‌اندازه 0.0001 مکیرون را دارا می‌باشند. این نوع فیلتر در تصفیه آب کارخانه‌ها و تصفیه‌خانه‌های بزرگ و صنعتی کاربرد گسترده‌ای دارد.
آشنایی با فرایند اسمز معکوس
نام این فرایند را بسیار شنیده‌اید، این روش در حال حاضر برای تولید توان استفاده می‌شود. نیروگاه‌های اسمزی وجود دارند که می‌توانند از غلظت آب شیرین داخل رودخانه و آب دریا توان تولید کنند. جزو روش‌های نوینی است که برای تولید برق استفاده می‌شود و پیشرفت‌های زیادی داشته است. اما چیزی که اهمیت دارد این است که روش اسمز معکوس برای تولید برق کمتر استفاده نمی‌شود و عمده‌ی استفاده آن در تصفیه‌خانه‌ها است.
اسمز معکوس به فرایندی می‌گویند که در آن یک فناوری غشا (ممبران) که معمولاً لایه‌لایه است غلظت آب را تشخیص می‌دهد و تنها چیزی که می‌تواند از آن عبور کند آب است. روشی که به آن غلظت سنجی می‌گویند. غلظت آب آشامیدنی به همراه املاح معدنی و نمک‌های لازم باید در حد استانداردی باشد. این استاندارد روی غشای ممبران اعمال می‌شود. ممبران تصفیه آب تنها غلظت‌های خاصی را از خود عبور می‌دهد. درنتیجه نمک‌های محلول و غیرمحلول، فلزات سنگین و بسیاری از آلایندگی‌های دیگر که روی غلظت آب تأثیر دارند عبور داده نمی‌شوند و می‌توان گفت آبی تمیز و سالم و بدون آلایندگی‌های مضر از آن خارج می‌شود که این روش اسمز معکوس نام دارد. روش اسمز معکوس در حال حاضر در تصفیه‌خانه‌های صنعتی هم استفاده می‌شود اما چون ابعاد صنعتی و بزرگ آن بسیار گران‌قیمت هستند عمدتاً از مدل‌های کوچک آن استفاده می‌شود که کارایی زیادی ندارند. درنتیجه وجود ممبران اسمز معکوس در دستگاه تصفیه آب خانگی ضروری است.
نحوه عملکرد فیلتر ممبران
فیلتر ممبران انواع مختلفی دارد؛ از انواع UF گرفته که به آن‌ها ممبران اولترافیلتراسیون می‌گویند و همچنین انواع NF یا نانوفیلتراسیون آن‌هم وجود دارند که برای مصارف خاص استفاده می‌شوند. اما نوع RO آن بیشتر از بقیه موردتوجه قرارگرفته است و ازنظر کارایی هم بسیار قدرتمندتر است.
فیلتر اسمزی با اختلاف فشار و اختلاف غلظت کار می‌کند و با تشخیص فشار و غلظت انواع ناخالصی‌های موجود در آب جلو عبور ناخالصی‌ها را می‌گیرد. اگر بخواهیم بهتر توضیح دهیم تصور کنید آب و انواع باکتری‌ها قصد دارند از داخل ممبران عبور کنند. قطر مولکول آب 0.005 میکرومتر است و قطر باکتری موجود در آب 0.02 میکرومتر است. فضای متخلخل ممبران و سوراخ‌های موجود روی آن به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که تنها مولکول‌های آب از آن عبور کنند و بقیه ناخالصی‌ها که ابعاد بزرگ‌تری دارند نمی‌توانند از داخل این ممبران عبور کنند و تنها آب خالص باقی می‌ماند.
در روش اسمز معکوس فشار توسط پمپ تأمین می‌شود که این فشار برای عبور بهتر مولکول‌ها و محلول‌های لازم است. آب خالص از داخل لایه‌های ممبران عبور می‌کند و آلاینده‌هایی که جداشده‌اند وارد مجرای فاضلاب می‌شوند. در حقیقت داخل ممبران دو مجرا وجود دارد، یکی برای عبور آب و دیگری برای عبور ناخالصی‌ها به سمت فاضلاب. اما اینجا یک سؤال پیش می‌آید. اگر آلاینده‌هایی وجود داشته باشند که ابعاد آن‌ها کوچک‌تر از مولکول‌های آب باشد چه اتفاقی می‌افتد؟ آیا از داخل این سوراخ‌های روی ممبران عبور می‌کند؟ بله، این ناخالصی‌ها عبور می‌کنند. به‌طور مثال برخی ویروس‌ها ابعاد بسیار کوچکی در حد نانو دارند و برخی آلاینده‌های شیمیایی حجم مولکولی بسیار کمی دارند و می‌توانند از این لایه‌ها عبور کنند. در حقیقت فیلتر ممبران به‌تنهایی نمی‌تواند تمام آلاینده‌ها را از آب جدا کند. برای همین داخل دستگاه تصفیه آب به‌غیراز فیلتر ممبران 5 الی 7 فیلتر دیگر هم وجود دارند که هرکدام وظایف خاص خودشان را دارند. به‌طور مثال ویروس‌های در مقیاس نانو در فیلتر فرابنفش به‌راحتی نابود می‌شوند و یا آلاینده‌های شیمیایی با حجم مولکولی کم در فیلتر کربن نهایی و کربن گرانولی حذف می‌شوند. در انتهای کار هیچ خبری از آلاینده‌ها نیست.
برای درک بهتر عملکرد ممبران ویدیوی زیر را ملاحظه نمائید
