به گزارش ایسنا و به نقل از نیو اطلس، در حالی که "اسمز معکوس" نوعی شیرین سازی و نمک زدایی آب دریا است که نسبتاً مصرف انرژی کمی دارد، با این وجود به دلیل مشکلی که به عنوان سوخت زیستی شناخته می‌شود، کارآیی کمتری دارد. با این حال، یک پوشش غشایی جدید می‌تواند این مشکل را به شکل بی سابقه‌ای حل کند.

"اسمز معکوس"(Reverse Osmosis) فرآیند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود. اگر یک غشای نیمه‌تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب به صورت طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت پایین‌تر به غلظت بالاتر جریان می‌یابد. این پدیده تا هنگامی که پتانسیل‌های شیمیایی دو طرف برابر گردند، ادامه خواهد یافت. در حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشاء برابر اختلاف فشار اسمزی است. اگر فشاری برابر با اختلاف فشار اسمزی به محلول غلیظ‌تر اعمال گردد، جریان آب قطع خواهد شد. در صورتی‌ که فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی باشد، جهت جریان طبیعی آب، معکوس خواهد گردید.

در این روش آب با فشار از میان غشایی گذرانده می‌شود که نیترات و سایر مواد معدنی و بسیاری از مواد شیمیایی و میکروارگانیسم‌ها(عمدتاً باکتری‌ها) را حذف می‌کند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشا باقی می‌ماند که به عنوان آب پسمانده(Concentrate) دور ریخته می‌شود. می‌توان پسماند خروجی را مجدداً به سیستم بازگرداند تا در مصرف آب صرفه جویی به عمل آید. اگر پسآب خروجی که نیم تا دو سوم آب را تشکیل می‌دهد در یک سیکل چرخشی وارد شود می‌توان راندمان سیستم را افزایش داد.

همچنین بهترین روش نمک زدائی از آب‌های شور استفاده از فرآیند "اسمز معکوس" است، زیرا سیستم پیچیده‌ای نداشته و راهبری آن قابلیت کنترل بیشتری را از دیگر روش‌ها دارا است و با توجه به توسعه روش‌های پیشرفته تولید غشاهای پلیمری، به‌ کارگیری این روش توجیه بیشتری دارد.

صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخش‌های تولید بخار و فرآیند خود از سیستم "اسمز معکوس" به فراوانی استفاده می‌کنند. اساس کار این دستگاه‌ها بر عبور مولکول‌های غیر یونی مثل آب از یک غشاء با روزنه‌های بسیار ریز بنا شده‌ است. این غشاها به صورتی ساخته شده‌اند که مولکول‌های خنثی را به راحتی از خود عبور می‌دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم که دارای املاح مختلف است به آب تقریباً خالص تبدیل می‌گردد.

در سیستم "اسمز معکوس"، جریان ورودی یا خوراک(Feed) به دو جریان آب تصفیه شده(Permeate) و پساب غلیظ(Concentrate) یا (Brine) تبدیل می‌شود. سیستم "اسمز معکوس" که به واسطه فیلتری که به آن غشاء گفته می‌شود عملیات جداسازی مولکول را انجام می‌دهد. به این صورت که غشاء یا لایه‌های به هم تابیده شده به دور یک لوله استوانه‌ای که بیشتر از جنس پلاستیک است با روزنه‌هایی که اندازه آن‌ها از یک ده هزارم میکرون کوچکتر هستند آلاینده‌های آب را جداسازی می‌کند. این آلاینده‌های آب شامل نیترات، انگل، باکتری، قارچ، سموم کشاورزی، نمک و سایر املاح محلول آلوده‌کننده می‌باشند.

به بیان خیلی پایه و ساده، "اسمز معکوس" شامل استفاده از فشار زیاد برای انتقال آب دریا از طریق یک غشا نیمه تراوا است. آن غشاء، نمک را از آب فیلتر می‌کند، اما باکتری‌ها و سایر میکروب ها نیز به تدریج در سطح آن جمع می شوند. با گذشت زمان، این میکروارگانیسم ها به یک نوار زیستی یا بیو فیلم‌های لزج تبدیل می‌شوند که باعث می‌شود غشاء کمتر نفوذ پذیر باشد. در نتیجه، انرژی بیشتری برای عبور آب از آن نیاز است.

اگرچه در حال حاضر پوشش‌های غشایی دیگری وجود دارند که به کاهش سوخت زیستی کمک می‌کند، اما بسیاری از آنها دارای مواد شیمیایی سمی هستند که به غشاء می‌چسبند و این مواد شیمیایی در نهایت به دریا منتقل می‌شوند.

به علاوه، به گفته دانشمندان دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله عربستان سعودی(KAUST)، چنین پوشش‌هایی این بیوفیلم‌ها را به طور کامل از بین نمی‌برد. بنابراین، این محدودیت محققان را بر آن داشت تا یک پوشش غیرسمی "پلی الکترولیت" ایجاد کنند.

این ماده به عنوان یک مایع در جریان آب تصفیه نشده دریا وارد می‌شود و از طریق فعل و انفعالات الکترواستاتیک به سطح غشاء متصل می‌شود. بنابراین نیازی به مواد شیمیایی نیست.

هنگامی که بیوفیلم انسدادی روی پوشش حاصل تشکیل شود، یک محلول دارای مقدار زیادی نمک با سرعت افزایش یافته از سیستم آب شیرین کن عبور می‌کند و آن را می‌شوید. این باعث می شود که پوشش از غشاء جدا شده، از هم بپاشد و کل بیوفیلم را با خود ببرد. سپس یک پوشش جدید اعمال می‌شود.

در تست‌های آزمایشگاهی، پس از انجام فرآیند حذف بیوفیلم، غشای پوشیده شده از پلی الکترولیت، کارایی دو برابری را به نمایش گذاشت.

این تحقیق توسط دکتر "ماریا فرناندا ناوا اوکامپو" دانشجوی دکترا و تحت نظارت پروفسور "ژوهانس وروونولدر" انجام می‌شود و در مجله Desalination منتشر شده است.

انتهای پیام