احتمالا اگر در حال جستجوی سیستم های تصفیه آب باشید، با کلمه اسمز معکوس زیاد مواجه شده اید. عبارتی که به عنوان یک مزیت و فناوری در سیستم های تصفیه آب مطرح میشود. در این مطلب، قصد داریم به صورت کامل به معرفی و تشریح اسمز معکوس بپردازیم. با ما همراه باشید!
فرآیند اسمز میلیون‌ها سال است که در طبیعت و هر روز در بدن ما اتفاق می‌افتد. بطورکلی اسمز به معنای حرکت مولکول‌های آب از یک محلول رقیق به یک محلول غلیظ از طریق غشای تا حدی نفوذپذیر است. غشای نیمه نفوذپذیر (که گاهی اوقات غشای نفوذپذیر انتخابی نامیده می شود) فقط به مولکول ها یا یون های خاصی اجازه عبور می دهد.
در این مطلب می خوانید:
نمونه های اسمز در بدن انسان و طبیعت
اسمز معکوس چیست؟
تاریخچه اسمز معکوس
اجزای سیستم اسمز معکوس در تصفیه آب
اسمز معکوس چگونه کار می‌کند؟
مزایای سیستم اسمز معکوس
نمونه های اسمز در طبیعت و بدن انسان
اسمز در تمام سیستم های بیولوژیکی رخ می دهد، زیرا غشاهای بیولوژیکی نیمه تراوا هستند. همه موجودات زنده توسط سلول هایی تشکیل شده اند و غشای سلولی معمولاً غشاهای نیمه تراوا هستند که در هنگام عبور آب در برابر مولکول های بزرگ (مانند پروتئین ها و قندها) نفوذناپذیر هستند.
به عنوان مثال، اگر سلولی را در آب خالص بیندازیم، مولکول‌های آب به داخل سلول حرکت می‌کنند و سلول متورم میشود. اگر سلولی را در آب دریا که غلظت املاح بسیار بالایی دارد بیندازیم، مولکول‌های آب از سلول خارج شده و سلول کوچک میشود. به همین دلیل است که اگر گیاه را با آب دریا آبیاری کنیم بیشتر گیاهان می میرند: آب به جای حرکت به داخل از سلول های ریشه گیاه خارج می شود.
ریشه گیاهان با اسمز، آب را جذب می کنند. همچنین به همین دلیل است که درک غلظت املاح در محلول غذایی در هیدروپونیک یا آب کشت بسیار مهم است. ما می توانیم این اطلاعات را با اندازه گیری هدایت الکتریکی محلول غذایی بدست آوریم.
متفاوت از انتشار، که هیچ غشایی درگیر نیست، اسمز برای رخ دادن نیاز به نیرو دارد. این نیرو از برهمکنش املاح با غشاء ناشی می شود. بنابراین، برای معکوس کردن فرآیند اسمز، باید فشاری را اعمال کنیم تا مولکول‌های آب را در مقابل تمایل طبیعی حرکتی آنها «فشار دهیم». هر چه غلظت محلول آب بیشتر باشد، فشار بیشتری برای غلبه بر نیروی اسمز مورد نیاز است.
امروزه اسمز معکوس و مکانیزم های فیلتراسیون غشایی برای هزاران فرآیند و کاربرد مختلف در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند. خصوصا اینکه با کمیاب شدن منابع آب پاک طبیعی و روند مستمر بیابان زایی جهان، آب پاک به یکی از ارزشمندترین منابع روی کره زمین تبدیل شده است، و همین ضرورت موجب شده است تا فناوری اسمز معکوس در واقع به یکی از بزرگترین دستاوردهای علمی در تاریخ بشر تبدیل شود.
اسمز معکوس چیست؟
اسمز معکوس یکی از فرآیندهای تصفیه آب است که از یک غشای نیمه تراوا (پوشش مصنوعی با نفوذپذیری انتخابی) برای فیلتر کردن مولکول‌های ناخواسته و ذرات بزرگ آلاینده‌ها و رسوبات مانند کلر، نمک و کثیفی آب آشامیدنی استفاده می‌کند. علاوه بر حذف آلاینده ها و رسوبات، اسمز معکوس می تواند میکروارگانیسم ها را نیز از بین ببرد، آب را تا سطح مولکولی تمیز می‌کند و تنها H2O خالص را پشت سر می‌گذارد.
به طور کلی اسمز معکوس یک فرآیند بسیار کارآمد است که امکان تفکیک و خالص سازی همزمان محصول را فراهم می کند، PH یا تغییرات شیمیایی در محصول ایجاد نمی کند و از آنجایی که حرارت قابل توجهی لازم نیست، تخریب حرارتی محصول وجود ندارد.
بنابراین، اسمز معکوس تأثیر حداقلی بر ویژگی‌های کیفی و ارزش غذایی محصول نهایی دارد، به‌ویژه زمانی که با غلظت تبخیری مقایسه میشود به طور اجتناب‌ناپذیری تخریب گرما و همچنین تلفات طعم و مواد غذایی وجود دارد.
تاریخچه اسمز معکوس
از دیدگاه تاریخچه ای، اولین بار در سال 1748 توسط ژان آنتوان نولت، فیزیکدان فرانسوی کشف شد. او توانست فرآیند اسمزی را با استفاده از مثانه خوک به عنوان غشاء آزمایش کند و ثابت کرد که یک حلال می‌تواند به طور انتخابی از یک غشای نیمه تراوا (غشا با نفوذپذیری انتخابی) عبور کند.
همزمان با جنگ جهانی دوم، فیلتر کردن یا نمک زدایی آب دریا، هدفی بود که توسط دولت کندی برای کمک به توسعه راه حل های کمبود آب برای ایالات متحده تعیین شد. در آزمایشات آنها، با تحت فشار قرار دادن غشا و مسیر آب، نمک و سختی آب دفع و به مولکول های آب اجازه عبور می داد. از آنجایی که این فناوری جدید برعکس فرآیند اسمزی طبیعی عمل می کرد، به اسمز معکوس (reverse osmosis) معروف شد. خروجی اسمز معکوس (RO)، آب تصفیه شده است که مکانیزم فیلتراسیون در اغلب سیستمهای تصفیه آب استفاده میشود.
برای نوشتن دیدگاه باید وارد حساب کاربری خود شوید.