محققان دانشگاه ملك عبدالله عربستان موفق به ساخت پوشش جدیدی شده اند كه می تواند فناوری نمك زدایی را كارآمدتر كند و از سمیت آن بكاهد.
به گزارش روش سئو به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، در حالیکه “اسمز معکوس” نوعی شیرین سازی و نمک زدایی آب دریا است که نسبتاً مصرف انرژی کمی دارد، با این وجود به علت مشکلی که بعنوان سوخت زیستی شناخته می شود، کارآیی کمتری دارد. با این وجود، یک پوشش غشایی جدید می تواند این مشکل را به شکل بی سابقه ای حل کند.
“اسمز معکوس”(Reverse Osmosis) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون ها، مولکول ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می شود. اگر یک غشای نیمه تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب به صورت طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت پایین تر به غلظت بالاتر جریان می یابد. این پدیده تا هنگامی که پتانسیل های 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 غلیظ تر اعمال گردد، جریان آب قطع خواهد شد. در صورتیکه 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 می شود که نیترات و سایر مواد معدنی و خیلی از مواد شیمیایی و میکروارگانیسم ها(عمدتاً باکتری ها) را حذف می کند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشا باقی می ماند که بعنوان آب پسمانده(Concentrate) دور ریخته می شود. می توان 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 می دهد در یک سیکل چرخشی وارد شود می توان راندمان سیستم را افزایش داد.
همینطور بهترین روش نمک زدائی از آب های شور استفاده از فرایند “اسمز معکوس” است، چونکه سیستم پیچیده ای نداشته و راهبری آن قابلیت کنترل بیشتری را از دیگر روش ها دارا است و با عنایت به توسعه روش های پیشرفته تولید غشاهای پلیمری، به کارگیری این روش توجیه بیشتری دارد.
صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخش های تولید بخار و فرایند خود از سیستم “اسمز معکوس” به فراوانی استفاده می نمایند. اساس کار این دستگاه ها بر عبور مولکول های غیر یونی مثل آب از یک غشاء با روزنه های بسیار ریز بنا شده است. این غشاها به صورتی ساخته شده اند که مولکول های خنثی را به سادگی از خود عبور می دهند. بنابراین آب ورودی به سیستم که دارای املاح مختلف است به آب تقریباً خالص تبدیل می گردد.
در سیستم “اسمز معکوس”، جریان ورودی یا خوراک(Feed) به دو جریان آب تصفیه شده(Permeate) و پساب غلیظ(Concentrate) یا (Brine) تبدیل می شود. سیستم “اسمز معکوس” که به واسطه فیلتری که به آن غشاء گفته می شود عملیات جداسازی مولکول را انجام می دهد. به این صورت که غشاء یا لایه های به هم تابیده شده به دور یک لوله استوانه ای که بیشتر از جنس پلاستیک است با روزنه هایی که اندازه آنها از یک ده هزارم میکرون کوچکتر هستند آلاینده های آب را جداسازی می کند. این آلاینده های آب شامل نیترات، انگل، باکتری، قارچ، سموم کشاورزی، نمک و سایر املاح محلول آلوده کننده می باشند.
به بیان خیلی پایه و ساده، “اسمز معکوس” شامل استفاده از فشار زیاد برای انتقال آب دریا از راه یک غشا نیمه تراوا است. آن غشاء، نمک را از آب فیلتر می کند، اما باکتری ها و سایر میکروب ها هم به تدریج در سطح آن جمع می شوند. با گذشت زمان، این میکروارگانیسم ها به یک نوار زیستی یا بیو فیلمهای لزج تبدیل می شوند که سبب می شود غشاء کمتر نفوذ پذیر باشد. در نتیجه، انرژی بیشتری برای عبور آب از آن نیاز است.
باآنکه هم اکنون پوشش های غشایی دیگری وجود دارند که به کاهش سوخت زیستی کمک می نماید، اما خیلی از آنها دارای مواد شیمیایی سمی هستند که به غشاء می چسبند و این مواد شیمیایی در نهایت به دریا منتقل می شوند.
بعلاوه، به قول دانشمندان دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله عربستان سعودی(KAUST)، چنین پوشش هایی این بیوفیلم ها را به صورت کامل از بین نمی برد. بنابراین، این محدودیت محققان را بر آن داشت تا یک پوشش غیرسمی “پلی الکترولیت” ایجاد کنند.
این ماده بعنوان یک مایع در جریان آب تصفیه نشده دریا وارد می شود و از راه فعل و انفعالات الکترواستاتیک به سطح غشاء متصل می شود. ازاین رو نیازی به مواد شیمیایی نیست.
هنگامی که بیوفیلم انسدادی روی پوشش حاصل تشکیل گردد، یک محلول دارای مقدار زیادی نمک با سرعت افزایش یافته از سیستم آب شیرین کن عبور می کند و آنرا می شوید. این سبب می شود که پوشش از غشاء جدا شده، از هم بپاشد و کل بیوفیلم را با خود ببرد. سپس یک پوشش جدید اعمال می شود.
در تست های آزمایشگاهی، بعد از انجام فرایند 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 می شود و در مجله Desalination انتشار یافته است.
منبع: روش سئو
