up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله نمک زدائي PDF
QR code - نمک زدائي

نمک زدائي

نمک زدائي به روش اسمز معکوس

نمک زدائي فرآيند جداسازي است که براي کم کردن مقدار نمک محلول در آب شور مورد استفاده قرار مي گيرد. کليه فرآيندهاي نمک زدائي داراي اينجريان مي باشند، آب ورودي شور (آب شور يا آب دريا) آب خروجي با شوري کم (کم نمک)، آب تعليظ شده خيلي شور (شور آب يا آب برگشتي).
منابع آب هاي ورودي شور اقيانوس ها يا آب هاي زيرزميني مي باشند که به وسيله فرآيند نمک زدائي به دو جريان خروجي، جريان آب با شوري کم، جريان آب تغليظ شده خيلي شور تبديل مي شوند. بيشتر جوامع ساحلي دسترسي به منابع تمام نشدني از آب شور دارند که با استفاده از فرآيند نمک زدائي مي توانند از اين منابع استفاده کنند. براي خارج کردن موادي همچون کربنات کلسيم محلول در آب مي توان از روش هاي تصفيه شيميائي استفاده کرد.
اما براي خارج کردن مواد ديگري، نظير، کلريد سديم نياز به روش هاي پيشرفته تر فني مي باشد که اين روش ها تحت عنوان فرآيند نمک زدائي شناخته شده اند.
در گذشته خارج کردن املاح مختلف محلول در آب، کاري بسيار مشکل و پر هزينه بود. از اين رو از آب هاي شور به عنوان منابع قابل شرب استفاده نمي کردند. گرچه با شروع دهه ۵۰ سال ۱۹۵۰ استفاده از فرآيند نمک زدائي تحت شرايط خاص براي استفاه عادي از نظر اقتصادي امکان پذير شد. آب حاصل از فرآيند نمک زدائي معمولاً آبي است با کمتر از ۵۰۰mg ۱ املاح محلول که در مصارف خانگي، صنعتي و کشاورزي مورد استفاده قرار مي گيرد.
محصول جانبي فرآيند نمک زدائي شور آب است. شور آب محلول تغليظ شده نمکي است که معمولاً به آبخيزهاي عميق آب شور يا آب هاي سطحي پر نمک ريخته مي شوند (با بيش از ۳۵،۰۰۰ mg ۱ املاح محلول). شور آب ها را همچنين مي توان به وسيله فاضلاب تصفيهشده رقيق کرده و با اسپري کردن روي زمين هاي گلف فضاهاي آزاد به محيط خارج انتقال داد.
● شرح فني فرآيند
براي نمک زدائي از دو فرآيند غشائي اسمز معکوس (RO) و الکترودياليز (ED) استفاده مي شود. فرآيند الکترودياليز معمولاً در آمريکاي لاتين و درياي کارائيب کاربردي ندارد. در فرآيند اسمز معکوس آب محلول نمکي (شور) بافشار تنظيم شده باعبور از يک غشاء نفوذپذير نسبت به آب از نمک هاي موجود در محلول جدا مي شود. اختلاف فشار ايجاد شده بين فشار آب ورودي و آب حاصل باعث عبور جريان آب از غشاء نفوذناپذير مي شود و فشار اوليه آب ورودي انرژي زيادي لازم است ميزان فشار لازم جهت انجام عمل نمک زدائي براي آب هاي شور از ۲۵۰ تا Psi ۴۰۰ و براي آب دريا از ۸۰۰ تا ۱۰۰۰Psi مي باشد.
در عمل آب ورودي به يک محفظه بسته در برابر غشاء پمپ تا فشارش تنظيم شود. با عبور آب حاصل از غشاء، آب ورودي باقيمانده و محلول شور مدام غليظ تر مي شوند و به منظور کاهش غلظت املاح محلول باقيمانده بايد بخشي از اين محلول ورودي غليظ شده شور از محفظه خارج شود. اگر اين املاح تخليه نشوند غلظت املاح موجود در آب ورودي افزايش مي يابد و براي غلبه بر فشار اسمزي که به طور طبيعي افزايش يافته نياز به انرژي ورودي زيادي مي باشد. روش اسمز معکوس داراي چهار فرآيند مهم مي باشد: ۱) پيش تصفيه ۲) تنظيم فشار ۳) جداسازي غشائي ۴) پس تصفيه
● پيش تصفيه
آب ورودي به وسيله خارج کردن ذرات جامد معلق، تنظيم PH و قرار دادن يک مانع براي جلوگيري و کنترل گرفتگي منافذ غشائي به وسيله ذراتي نظير: سولفات کلسيم، از بيش تصفيه مي شود تا متناسب با اندازه منافذ غشاها شود.
● تنظيم فشار
پمپ فشار آب ورودي را به اندازه اي بالا مي برد تا مناسب با منافذ غشاء و ميزان نمک موجود در آب ورودي شود.
● جداسازي
آب حاصل از فرآيند نمک زدائي از غشاهاي نفوذپذير عبور مي کنند در حالي که اين غشاها منابع عبور نمک هاي محلول مي شوند. عبور آب ورودي از غشاء منجر به توليد جريان آب شيرين و جريان آب شور تغليظ شده مي شود. از آنجائي که غشاها نمي توانند کاملاً مانع عبور نمک هاي محلول در آب شوند، درصد ناچيزي از نمک از غشا عبور مي کند و در آب حاصل باقي مي ماند. نحوه قرار گرفتن غشاهاي مارپيچي و رشته اي کوچک تو خالي از رايج ترين غشاهاي مورد استفاده مي باشند.
معمولاً غشاها را از استات سلوز، پلي آميدهاي آروماتيک و يا امروزه از ترکيبات با لايه نازکي از پليمر مي سازند. از هر دو نوع غشا براي نمک زدائي آب شور و آب دريا استفاده مي شود گرچه نوع غشا و ساختمان مجراي فشار بسته به فشارهاي عملياتي مختلف مورد استفاده براي همه دو نوع آب متفاوت مي باشد.
● پايابي
قبل از انتقال آب حاصل از غشا به سيستم توزيع و مصرف آن به عنوان آب آشاميدني بايد PH آن تنظيم و گاز زدائي شود. آب حاصل از ميان ستون تهويه عبور مي کند و Ph ان تقريباً از ۵ به ۷ افزايش مي يابد. در بيشتر مواقع آب حاصل در مخزن ذخيره مي شود تا بعدها مورد استفاده قرار گيرد.
● موارد کاربرد
از سال ۱۹۶۰ تا ۱۹۸۰ (در طي ۲۰ سال) ظرفيت دستگاه هاي نمک زدائي اسمز معکوس فروخته يانصب شده ۱،۰۵۰،۶۰۰ متر مکعب در روز بوده است. در طي ۱۵ سال گذشته به دليل کاهش هزينه و پيشرفت هاي فني اين ظرفيت رو به افزايش بوده است. آب نمک زدائي شده به روش اسمز معکوس براي آشاميدن مناسب و داراي مصارف صنعتي و کشاورزي مي باشد.
● آب آشاميدني
از فن آوري اسمز معکوس اخيراً در آرژانتين و منطقه شمال شرق برزيل براي نمک زدائي آب هاي زيرزميني مورد استفاده قرار مي گيرد. نحوه طراحي غشاهاي جديد به گونه اي است که در فشارهاي بالاتر (۷ تا ۵ ۸ اتمسفر) قابل بهره برداي هستند و داراي کارآئي بيشتري نيز مي باشند (۶۰ تا ۷۵ درصد از املاح (نمک) به اضافه تقريباً همه موجودات ريز زنده، ويروس ها، باکتري ها و ساير آلاينده هاي شيميائي از آب ورودي مي شوند).
● صنعت
در صنايعي نظير ساخت و توليد قطعات الکتريکي مخصوصاً صنايع غذائي و فرآورده هاي داروئي نياز به آب خالص است که از اسمز معکوس به عنوان عامل فرآيند توليد جائي که غليظ شدن و يا تجزيه و تفکيک جرياني از مايع استفاده مي شود.
● کشاورزي
کشاورزان گلخانه اي و آبکشتي نيز اقدام به استفاده از اسمز معکوس براي نمک زدائي و تصفيه آب مورد نياز جهت آبياري کرده اند (تعداد باکتري ها و نماتدهاي موجود در آب حاصل از اسمز معکوس رو به کاهش است که اين مسئله همچنين باعث کنترل بيماري هاي گياهان نيز مي شود). در ايالت فلوريداي آمريکا کشاورزي که توليد کننده خيارهاي اروپائي در گل خانه اي به اندازه ac۲۲ است. براي آب ياري به جاي استفاده از آب هاي سطحي آلوده از يک منبع آب زيرزميني شور که به روش اسمز معکوس نمک زدائي شده است استفاده کرده که محصولش از ۴۰۰۰dozen خيار در روز به ۷۰۰۰dozen افزايش يافته است. دستگاه اسمزي به ظرفيت ۳۰۰۰ ليتر در روز آبي با کمتر از ۱۵ ميليگرم ليتر سديم توليد مي کند.
در برخي از جزاير درياي کارائيب مانند آنتيگوا، با هاماس و جزاير دست نخورده انگليس از فن آوري اسمز معکوس براي تأمين ذخاير آب همگاني که نسبتاً موفق نيز بوده است استفاده مي شود. شرکت آب آنتيگوا با استفاده از ۵ دستگاه اسمز معکوس آب مورد نياز منطقه را تأمين مي کند. هر دستگاه اسمز معکوس ظرفيتي معادل ۷۵۰،۰۰۰ ليتر در روز دارد.
از ژانويه ۱۹۹۴ تا جون ۱۹۹۵ (در طي ۱۸ ماه) دستگاه آنتيگوا آبي در حدود ۱ ۶ تا ۷ ۹ ميليون ليتر در روز توليد کرده است.
علاوه بر اين هتل هاي بزرگ و يک شرکت بطري سازي نيز مجهز به دستگاه هاي نمک زدائي شده اند.
در جزاير دست نخورده انگليس کل آب مورد نياز جزيرهتورتولا و تقريبا ۹۰ درصد آب مورد نياز جزيرهدست نخورده گورد با استفاده از نمک زدائي تأمين مي شود. در تورتولا با استفاده از ۴۰۰۰ اتصال آبي موجود، آب مورد نياز ساکنان آن که در حدود ۱۳۵۰۰ نفر و بازديد کنندگان که تقريباً ۲۵۶،۰۰۰ نفر در سال هستند، تأمين مي شود. در سال ۱۹۹۴شرکت آب تورتولا ۹۵۰ ميليون ليتر آب نمک زدائ شده خريداري کرد.
جزيره گورد داراي دو دستگاه نمک زدائي آب دريا است که هر دو دستگاه داراي دو ورودي به دريا هستند که در حدود ۴۵۰ متر در امتداد دريا گسترده شده اند. اين دستگاه ها ساکنان اين منطقه را که حدود ۲۵۰۰نفر هستند و گردشگران ساليانه آن که در حدود ۴۹۰۰۰ نفر مي باشند تحت پوشش قرار داده است. در گورد حدود ۶۷۵ مشترک آب شهري وجود دارد.در سال ۱۹۹۴ شرکت آب جزيره گورد ۸۰ ميليون ليتر آب براي توزيع خريداري کرد. در آمريکاي جنوبي مخصوصاً در نواحي روستانشين آرژانتين، برزيل و شيلي شمالي از روش اسمز معکوس براي نمک زدائي کمتر استفاده مي شود.
● راه اندازي و نگهداري
در طي ۱۵ سال گذشته نحوه استفاده و کار با فن آوري اسمز معکوس بهتر شده است و تعداد کمي از دستگاه ها داراي مشکلات کاربردي دراز مدتي بوده اند. زماني که دستگاهي که داراي طراحي و ساخت مناسبياست نصب مي شود. براي استفاده از فن آوري اسمز معکوس بايد سيستم به طور روزانه کنترل شود وي ک برنامه سازمان يافته اي جهت حفاظت پيشگيرانه وجود داشته باشد. محافظت پيشگيرانه شامل کاليبره کردن وسايل، تنظيم پمپ، بررسي و تنظيم سوخت شيميائي، يافتن محل نشت و تعمير آن، تعمير ساختاري سيستم براسا يک برنامه زمان بندي شده مي باشد. مشکل اصلي کاربردي (عملياتي) که مرتبط مي شود به استفاده از دستگاه هاي اسمز معکوس؛ گرفتگي منافذ غشاها مي باشد.
گرفتگي زماني ايجاد مي شود که منافذ غشاها به وسيله املاح يا ذرات ريز معلق مسدود مي شوند که اين مسئله باعث کاهش مقدار آبي مي شود که مي تواند تصفيه شود.
گرفتگي غشاء را مي توان به وسيله شستشو يا تميز کردن (هر ۴ ماه يکبار) و يا به وسيله تعويض قطعات صافي فشنگي (هر ۸ هفته يک بار) بر طرف کرد. عمر غشاها در آرژانتين ۲ تا ۳ سال است گرچه در کاتالوگ عمر آن بيشتر گزارش شده است.
جهت راه اندازي، نگهداري، کنترل و تنظيم دستگاه هاي اسمز معکوس کادر مهندسي آموزش ديده مورد نياز براي دستگاهي به ظرفيت ۲۰۰ متر مکعب در روز تقريباً يک نفر و دستگاهي به ظرفيت ۴۰۰۰ متر مکعب در روز سه نفر مي باشد.
● پيچيدگي دستگاه
با توجه به هزينه زياددستگاه هاي اسمز معکوس، تنها شرکت هاي خدماتي نظير شرکت آب با تعداد زيادي مصرف کننده و صنايع و هتل ها از اين تکنولوژي استفاده مي کنند.
در نواحي روستانشين جائي که هيچ راه ديگري براي تأمين آب وجود ندارد از دستگاه هاي اسمز معکوس با ظرفيت کم، استفاده مي شود. در مناطقي نظير جزاير دست نخورده انگليس، دولت زمين مورد نياز را تأمين و ماليات و بخشودگي هاي مالياتي را پرداخت و کيفيت و کميت آب حاصل را کنترل مي کند. دولت همچنين آب را توزيع کرده و در برخي موارد در راه اندازي دستگاه ها نيز مشارکت مي کند.
● هزينه ها
علاوه بر سرماه اصلي جهت راه اندازي دستگاه هاي اسمز معکوس هزينه هائي نظير برق، تعويض غشاء، و کارگر نيز وجود دارد.
تمام فن آوري هاي نمک زدائي متداول نياز به انرژي زيادي دارند. مجمع بين المللي نمک زدائي با طراحي برنامه نرم افزاري درباره هزينه هاي نمک زدائي آب دريا باعث فراهم آوردن ابزارهاي رياضي (دقيق و حساب شده) به منظور بر آورد سرمايه نسبي و کل هزينه هاي مربوط به فرآيندهاي نمک زدائي آب دريا شده است.
● سودمندي فن آوري
۲۵ سال پيش محققان تلاش مي کردند تا با استفاده از فشار ۶۰۰psi و با عبور جرياني معادل ۱۸۰ از غشا سبب جدا شدن آب از آب ورودي شوري که داراي ۹۰ درصد نمک است (کل املاح محلول در آب ۱۵۰۰ ميليگرم در ليتر) شوند.
امروزه تأسيسات آب هاي شور مي توانند ۹۸ درصد از نمک آب ورودي که کل املاح محلول آب ۲۵۰۰ تا ۳۰۰۰ ميليگرم در ليتر مي باشد را با استفاده از فشار ۶ ۱۳ تا ۱۷ اتمسفر و با عبور جرياني معادل ۲۴ متر مکعب در روز و با ضمانت ۵ سال کار بدون تعويض غشا جدا کنند.در پيشرفته ترين فن آوري روز به جاي استفاده از غشاهاي استات سلولز و پلي آميد از غشاهاي مرکب با لايه نازک استفاده مي کنند.
غشاهاي مرکب مي توانند در ميدان بيشتري از تغييرات PH در دما هاي بالاتر و در محدوده شيميائي وسيعتري کار کنند و نسبت به شرايط و استفاده هاي نادرست موجود در بيشتر مصارف صنعتي مقاوم مي باشند. به وطر کلي با گذشت زمان بهبود کارآئي دستگاه هاي نمک زدائي اسمز معکوس افزايش يافته تا جائي که ديگر غشاها دچار گرفتگي و انسداد نمي شوند. استفاده از اين تکنولوژي در مناطقي که به راحتي به آب دريا و يا آب هاي زيرزميني شور دسترسي دارند مناسب مي باشد.
● مزايا
▪ روش انجام فرآيند کار ساده اي است، تنها مشکل يافتن يا توليد کردن يک منبع آب ورودي بدون مواد خارجي مي باشد که اين مسئله سبب مي شود تا غشا کمتر نياز به شستشو داشته باشد.
▪ ممکن است نحوه مونتاژ دستگاه ها از قطعات از پيش بسته بندي شده باشد که ميزان توليد آب حاصل از چند ليتر در روز تا ۷۵۰ هزار ليتر در روز براي آب هاي شوروتا ۴۰۰ هزار ليتر در روز براي آب دريا مي باشد و در نتيجه دستگاه هاي اسمز معکوس در مواقع مورد نياز براي استفاده از آب ذخيره بسيار مناسب مي باشد.
▪ هزينه نصب پائين
▪ ظرفيت توليد دستگاه هاي اسمز معکوس خيلي زياد است و از ۲۵،۰۰۰ تا ۶۰،۰۰۰ متر مکعب در روز مي باشد.
▪ در ساخت دستگاه ها از مواد غير فلزي که به نگهداري کمتري نياز دارند استفاده مي شود.
▪ باي توليد ۱۰۰۰ ليتر آب حاصل از آب شور از ۱ تا ۳ کيلووات ساعت انرژي مورد نياز مي باشد.
فن آوري هاي اسمز معکوس مي توانند از منابع آبي نامحدودي چون دريا استفاده کند.
▪ به جزء نياز به تخليه آب شور اسمز معکوس داراي اثر زيست محيطي بسيار ناچيزي دارد.
▪ اين فن آوري استفاده از مواد شيميائي را به حداقل مي رساند.
● معايب
▪ استفاده درست از غشاها
▪ معمولاً بايد براي خروج ذرات بسيار ريز آب ورودي از پيش تصفيه شود (به منظور افزايش طول عمر غشاء)
▪ در هنگام طوفان ممکن است وقفه اي در کار دستگاه هائي که از آب دريا استفاده مي کنند ايجاد شود (به دليل افزايش تعليق ذرات بسيار ريز و افزايش ذرات جامد معلق در آب دريا در واحد حجم).
▪ براي به کار انداختن دستگاه اسمز معکوس نياز به مصالح و تجهيزات استاندارد با کيفيت بالا مي باشد.
▪ اغلب براي طراحي، ساخت و راه اندازي دستگاه ها نياز به افراد مجرب خارجي مي باشد.
▪ بايد ليستي از قطعات يدکي تهيه شود مخصوصاً اگر دستگاه ها ساخت کشور خارجي باشند.
▪ براي جلوگيري از اثرات زيان بخش زيست محيطي بايد براي خارج کردن آب هاي خيلي شور دقت کافي به عمل آيد.
▪ در اين فن آوري خطر آلوده شدن غشاها با باکتري ها وجود دارد. وجود باکتري ها در جريان آب شور سبب رشد آنها در روي غشا و اين امر سبب بدبو و بدمزه شدن آب حاصل مي شود.
▪ فن آوري هاي نمک زدائي به منبع انرژي مطمئني نياز دارند.
▪ فن آوري هاي نمک زدائي در مقايسه با ساير روش ها نظير استخراج آب هاي زيرزميني يا بهره برداري از آب باران بسيار پرهزينه هستند.
● پذيرش فرهنگي
چنين استنباط مي شود که فن آوري اسمز معکوس پزهزينه و پيچيده هستند و اين که استفاده از اين فن آوري محدود مي شود به مناطق ساحلي داراي آب هاي زيرزميني شور که دسترسي به فن آوري هاي متداولتر را ندارند، بالتبع استفاده از اين روش در شرايط معمولي که امکان دسترسي به آب شرب از روش هاي ساده تر امکان پذير است، رايج نمي باشد.

بطور کلي برجستگيهايي که توسط نمک به علت حرکات و بالا آمدن آن ايجاد مي‌گردد، گنبد نمکي ( Saltdom ) ناميده مي‌شود. بديهي است اشکال خارجي تمامي گنبدهاي ن ...

بطور کلي برجستگيهايي که توسط نمک به علت حرکات و بالا آمدن آن ايجاد مي‌گردد، گنبد نمکي ( Saltdom ) ناميده مي‌شود. بديهي است اشکال خارجي تمامي گنبدهاي ن ...

بطور کلي برجستگيهايي که توسط نمک به علت حرکات و بالا آمدن آن ايجاد مي‌گردد، گنبد نمکي ( Saltdom ) ناميده مي‌شود. بديهي است اشکال خارجي تمامي گنبدهاي ن ...

بطور کلي برجستگيهايي که توسط نمک به علت حرکات و بالا آمدن آن ايجاد مي گردد، گنبد نمکي ( Saltdom ) ناميده مي شود. بديهي است اشکال خارجي تمامي گنبدهاي ن ...

● ريشه لغوي کروماتوگرافي (chromatoghraphy) ، در زبان يوناني chroma يعني رنگ و grophein يعني نوشتن است. ● اطلاعات اوليه پر کاربردترين شيوه جداسازي مواد ...

● آمين آروماتيک آمينهاي آروماتيک ، ترکيباتي هستند که گروه آمين به حلقه آروماتيک يا هترو آروماتيک متصل است. با شناختي که از حلقه آروماتيک و ساختار نيتر ...

● اطلاعات کلي آمونياک ، مهمترين ترکيب هيدروژنه ازت بوده ، در طبيعت از تجزيه مواد آلي ازت دار حاصل مي گردد. اين ماده ، گازيست بي رنگ با مزه فوق العاده ...

● استفاده از انرژي نهفته در اعماق اقيانوس دريا زير کشتي «Joides» آسوده آرميده است و روي عرشه آن کارگران شيفت شب به شدت مشغول کار هستند. محل قرار گرفتن ...

دانلود نسخه PDF - نمک زدائي