توضیحات
(Hydranautics/CSM/Filmtec)
ممبران چیست؟
ممبران (به انگلیسی membrane)، ممبرین یا غشاء که در بازار ایران در بین کسبه به فیلتر ممبران (فیلتر ممبرین) هم معروف است و در فرهنگ لغت فارسی به معنی غشاء نامیده شده که منظور از غشاء به زبان عامیانه پوسته میباشد. غشاء دارای خصوصیت نفوذ پذیری انتخابی است که مانند دژ ایفای نقش میکند. ممبران دو مدل تراوا و نیمه تراوا دارد. همچنین دارای لایه کامپوزیتی هستند که این لایه از سه قسمت پلی استری، پلی سلفون، پلی آمید تشکیل شده است. لایه پلی استری جهت محافظت از رطوبت، لایه پلی آمیدی روی غشا را پوشش داده است و لایه پلی سلفون که مانع از عبور ذرات بزرگتر از 50 میکرون می شود.
ممبرانها میتوانند از نظر بار الکتریکی خنثی یا باردار بوده، و ذرات منتقل شده میتوانند فعال یا غیر فعال باشند. ذرات در صورت غیرفعال بودن میتوانند با استفاده از گرادیانهای فشار، غلظت، شیمیایی یا الکتریکی بهسهولت از میان غشاء عبور کنند. بهطور کلی ممبرانها میتوانند بهصورت ممبرانهای مصنوعی و ممبرانهای بیولوژیکی طبقهبندی شوند.
تاریخچه ممبران (Membrane)
اولین ممبران توسط لوئب در سال 1960 اختراع شد. اولین بار در آمریکا در تکنولوژی اسمز معکوس استفاده شد و به مرور زمان در دهه هفتاد میلادی پیشرفت بسیاری کرد تا اینکه مدل های دریایی و کم فشار آن هم وارد بازار شد.
انواع ممبران براساس میزان منافذ به سه دسته میکروفیلتراسیون (MF) اولترافیلتراسیون (UF)، نانو فیلتراسیون (NF) تقسیم میشود.
میکروفیلتراسیون (MF)
در فرآیند میکروفیلتراسیون ذرات بزرگتر از 0.08 تا 2 µm حذف میشوند و فشار عملیاتی در محدودهی 0.00007 -0.001 بار میباشد. از فرآیند میکروفیلتراسیون برای حذف مواد جامد معلق باقیمانده (SS) ، حذف باکتریها بهمنظور ضد عفونی کردن مؤثر آب و نیز بهعنوان یک پیش تصفیه برای فرآیند اسمز معکوس استفاده میشود. بیوراکتور غشایی (MBR) فنآوری نسبتاً جدیدی است که در آن میکروفیلتراسیون و بیوراکتور جهت انجام تصفیهی بیولوژیکی با هم ترکیب شدهاند.
نانوفیلتراسیون (NF)
نانوفیلتراسیون که RO “بیقاعده (loose)” نیز نامیده میشود، میتواند ذرات کوچکتر از 0.001 µm را دفع نماید. از فرآیند نانوفیلتراسیون برای حذف ترکیبات محلول انتخاب شدهای در فاضلاب استفاده میشود. NF در درجه اول یک فرآیند سختیگیری با استفاده از غشاء است که بهعنوان جایگزین برای سختیگیرهای شیمیایی پیشنهاد میشود.
همچنین، نانوفیلتراسیون میتواند بهعنوان یک پیشتصفیه قبل از اسمز معکوس استفاده شود. اهداف اصلی جهت استفاده از NF در مرحلهی پیشتصفیه عبارتند از: (1) بهحداقل رساندن لایگرفتگی ناشی از ذرات و میکروبها در ممبرانهای RO توسط برطرف نمودن کدورت و باکتریها، (2) جلوگیری از ایجاد رسوب توسط حذف یونهای سختی، (3) کاهش فشار عملیاتی در فرآیند RO با کاهش غلظت کل جامدات محلول (TDS ) در آب خوراک.
اولترافیلتراسیون (UF)
در فرآیند اولترافیلتراسیون ذرات بزرگتر از 0.005 تا 2 µm حذف میشوند و فشار عملیاتی در محدودهی 0.0007 – 0.007 بار میباشد. از فرآیند اولترافیلتراسیون برای بسیاری از کاربردهای مشابه با میکروفیلتراسیون استفاده میشود. برخی از غشاءهای اولترافیلتراسیون نیز برای حذف ترکیبات محلول با وزن مولکولی بالا، مانند پروتئینها و کربوهیدراتها مورد استفاده قرار میگیرند. علاوهبر این، آنها قادر به حذف ویروسها و برخی از اندوتوکسینها (ترکیبات سمی) میباشند.
قسمت های تشکیل دهنده ممبران
در حوزهی مربوط به غشاء، از عبارت مدول برای توصیف یک واحد کامل تشکیلشده از غشاءها، ساختار حفظ فشار، ورودی خوراک، جریانهای خروجی آب تصفیهشده و غلیظ شده ، و نیز یک ساختار پشتیبانی کلی استفاده میشود.
آب ورودی (جریان ورودی) به یک ممبران، جریان خوراک (feed-stream) نامیده میشود، مایعی که از میان غشاء عبور میکند آب تصفیهشده (permeate)، و مایعی که حاوی ترکیبات رد نشده است، مایع باقیمانده (retentate) یا غلیظ شده (concentrate) نامیده میشود. نوع انتخاب یک ممبران بستگی به آنالیز آب خام ورودی و پارامترهای موجود در آن دارد.
انواع اصلی قسمت های غشائی
لولهای (tubular)، که در آن ممبرانها در داخل لولههای متخلخل محافظ قرار میگیرند، و این لولهها با هم در یک پوسته استوانهای جای میگیرند و یک واحد مدولی را تشکیل میدهند. این تجهیزات لولهای در درجه اول بهعلت قابلیت آنها در فرآیندهایی که مقدار جامدات و ویسکوزینه بالایی دارند و نیز سهولت نسبی در امر تمیز شدن، برای میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون مورد استفاده قرار میگیرند.
الیاف توخالی (hollow fiber)، شامل مجموعهای از صدها تا هزاران فیبر توخالی است. کل این مجموعه در داخل یک لوله تحت فشار قرار میگیرد. جریان خوراک میتواند از داخل الیاف (جریان داخل به خارج) یا از خارج الیاف (جریان خارج به داخل) وارد شود.
مارپیچی (spiral wound)، که یک جداکنندهی قابل انعطاف (flexible spacer) برای آب تصفیه شده بین دو ورقهی صاف غشائی قرار میگیرد. یک جداکنندهی قابل انعطاف برای آب ورودی اضافه میشود و ورقههای صاف بهشکل لوله پیچیده میشوند.
صفحه و قاب (plate and frame) از یک سری ورقههای صاف غشائی و صفحات محافظ تشکیل شده است. آب با عبور کردن از میان غشاءهای مربوط به دو ساختار ممبرانی مجاور هم، تصفیه میشود. صفحهی مورد نظر نیز از ممبرانها محافظت مینماید و مجرایی برای خروج آب تصفیه شده از واحد مدولی فراهم میسازد.
اسمز معکوس
معمولاً از اسمز معکوس برای فرآیند نمکزدایی استفاده میشود. علاوهبر این، استفاده از RO جهت حذف ترکیبات محلول باقیمانده در فاضلاب، پس از انجام تصفیه پیشرفته با میکروفیلتراسیون متداول میباشد. فرآیند RO مانع از عبور یونها میشود اما برای تولید آب بدون یون به فشار زیادی احتیاج دارد (0.0085-0.07 بار).
جدول انواع ممبران های اسمز معکوس : (FILMTEC)
درصد حذف
Rejection
(%)قطر
Diameter
inch (mm)طول
the length
inch (mm)دبی آب محصول
Permeate Flow Rate
GPD(m3\d)نام محصول
Product99.6 (201) 7.9 (1016) 40 (42) 11000 BW 30 PRO-400 99.5 (201) 7.9 (1016) 40 (40) 10,500 BW30-400 99.5 (19) 0.75 (1016) 40 (3.2) 850 TW30-2540 99.5 (201) 7.9 (1016) 40 (3.2) 850 BW30-2540 99.5 (19) 0.75 (1016) 40 (9.1) 2,400 TW30-4040 99.7 (19) 0.75 (1016) 40 (11) 2900 LC HR-4040 99.5 (19) 0.75 (1016) 40 (9.1) 2,400 BW30-4040 99.5 (201) 7.9 (1016) 40 (36) 9,500 BW30-365 99.5 (201) 7.9 (1016) 40 (40) 10,500 BW30-400/34i 99.5 (201) 7.9 (1016) 40 (43) 11,500 BW30-440i 99.7 (201) 7.9 (1016) 40 (48) 12,650 BW30HR-440i درصد حذف
Rejection
(%)قطر
Diameter
inch (mm)طول
the length
inch (mm)دبی آب محصول
Permeate Flow Rate
GPD(m3\d)نام محصول
Product99 6.0 40 (7.9) 2,100 SW30-6040 99.4 (19) 0.75 (356) 14.0 (0.6) 150 SW30-2514 99.4 (19) 0.75 (533) 21.0 (1.1) 300 SW30-2521 99.4 (19) 0.75 (533) 21.0 (3.0) 800 SW30-4021 99.4 (19) 0.75 (1016) 40 (2.6) 700 SW30-2540 99.75 (19) 0.75 (1016) 40 (6.1) 1,600 SW30HRLE-4040 99.4 (19) 0.75 (1016) 40 (7.4) 1,950 SW30-4040 99.4 8.0 (1016) 40 (34) 9,000 SW30-380 99.1 (201) 7.9 (1016) 40 (23) 6,000 SW30-8040 99.7 (201) 7.9 (1016) 40 (23) 6,000 SW30HR-380 99.8 (201) 7.9 (1016) 40 (25) 6,700 SW30HRLE-370/34i 99.8 (201) 7.9 (1016) 40 (28) 7,500 SW30HRLE-400 99.8 (201) 7.9 (1016) 40 (28) 7,500 SW30HR LE-400i 99.8 (201) 7.9 (1016) 40 (34) 9,000 SW30XLE-400i 99.7 (201) 7.9 (1016) 40 (41.6) 11,000 SW30ULE-400i 99.75 (201) 7.9 (1016) 40 (23) 6,000 SW30XHR-400i 99.8 (201) 7.9 (1016) 40 (31) 8,200 SW30HR LE-440i 99.8 (201) 7.9 (1016) 40 (34) 9,000 SW30XLE-440i 99.7 (201) 7.9 (1016) 40 (45.4) 12,000 SW30ULE-440i 99.75 (201) 7.9 (1016) 40 (23) 6,000 SW30XHR-440i درصد حذف
Rejection
(%)قطر
Diameter
inch (mm)طول
the length
inch (mm)دبی آب محصول
Permeate Flow Rate
GPD(m3\d)نام محصول
Product 99.2 (19) 0.75 (1016) 40 (9.5) 2500 LCLE-4040 99 (19) 0.75 (533) 21 (1.4) 365 XLE-2521 99 (19) 0.75 (533) 21 (3.9) 1,025 XLE-4021 99.2 (19) 0.75 (1016) 40 (3.8) 1,000 LP-2540 99 (19) 0.75 (1016) 40 (3.2) 850 XLE-2540 99 (19) 0.75 (1016) 40 (9.5) 2,500 LE-4040 99.2 (19) 0.75 (1016) 40 (11.0) 2,900 LP-4040 99.0 (19) 0.75 (1016) 40 (9.8) 2,600 XLE-4040 99.3 (201) 7.9 (1016) 40 (44) 11,500 LE-400 99.3 (201) 7.9 (1016) 40 (48) 12,650 LE-440i 99.0 (201) 7.9 (1016) 40 (53) 14,000 XLE-440 99.5 (201) 7.9 (1016) 40 (48) 12,650 HRLE-440i درصد حذف
Rejection
(%)قطر
Diameter
inch (mm)طول
the length
inch (mm)دبی آب محصول
Permeate Flow Rate
GPD(m3\d)نام محصول
Product97.0 < (19) 0.75 (1016) 40 (3.2) 850 NF270-2540 97.0 < (19) 0.75 (1016) 40 (2.6) 680 NF90-2540 97.0 < (19) 0.75 (1016) 40 (9.5) 2,500 NF270-4040 97.0 < (19) 0.75 (1016) 40 (7.6) 2,000 NF90-4040 85-95
97 <(201) 7.9 (1016) 40 (NaCl) (28.4) 7,500
(MgSO4) (37.9) 10,000NF-90-400 درصد حذف
Rejection
(%)قطر
Diameter
inch (mm)طول
the length
inch (mm)دبی آب محصول
Permeate Flow Rate
GPD(m3\d)نام محصول
Product99.4 (201) 7.9 (1016) 40 (44) 11,500 XFRLE-400/34i 99.5 (201) 7.9 (1016) 40 (36) 9,500 BW30FR-365 99.5 (201) 7.9 (1016) 40 (40) 10,500 BW30FR-400 99.4 (201) 7.9 (1016) 40 (44) 11,500 BW30FR-40C/34i 99.65 (201) 7.9 (1016) 40 (43) 11,500 BW30XFR-400/34i