شیرین سازی آب های شور توسط تکنولوژی تقطیر غشائی

فرمت: pdf   تعداد صفحات: 6

تهیه و تنظیم: ریحانه ایزی، محمود فرخی، سید محمد مهدی نوری

چکیده:

با توجه به کاهش روز افزون منابع آب شیرین دنیا، نیاز به تامین آب آشامیدنی جوامع به شدت مورد توجه قرار گرفته است. انواع روش های شیرین سازی آب شامل روش های فیزیکی، شیمیایی و زیستی است. تقطير غشائی یکی از فرایندهای نوین جداسازی می باشد که در آن عملیات جداسازی با استفاده از یک غشاء متخلخل آبگریز صورت می گیرد. از جمله مهمترین مزایای این تکنولوژی قابلیت عملیاتی شدن در دماهای پایین (پایین تر از 100 درجه سانتیگراد) می باشد. انرژی حرارتی مورد نیاز این فرایند برای تولید آب شیرین می تواند از منابع انرژی دما پایین همچون انرژی خورشیدی، گرمای اتلافی و انرژی زمین گرمایی تامین شود. در این مطالعه روش های مختلف شیرین سازی آب توسط تکنولوژی تقطیر غشائی مورد بررسی قرار گرفته و با سایر روش های موجود مقایسه شده است.

واژه های کلیدی: تصفیه آب، شیرین سازی، اسمز معکوس، الکترودیالیز، تقطير غشائی

1- مقدمه

تصفیه آب به فرایندی گفته می شود که طی آن مواد شیمیایی نامطلوب، آلاینده های بیولوژیکی، جامدات معلق و گازها از آب آلوده حذف می شوند تا قابل آشامیدن یا مصرف کشاورزی گردد. فناوری های شیرین سازی آب از لحاظ تغییر فاز به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند:

الف) فرایندهایی که در آنها تغییر فاز صورت می گیرد،

ب) فرایندهایی که در آنها شیرین سازی آب بدون تغییر فاز انجام می شود. روش هایی همچون تقطیر غشایی (Membrane Distillation (MD، تقطیر چند مرحله ای به همراه لوله افقی و فیلم نازک انبساط (Multi Effect Distillation (MED، تقطیر ناگهانی چند مرحله ای (Multi Stage Flash Distillation (MSF و تقطیر تراکم بخار (Vapor Compression Distillation (VCD جزء فرایندهایی هستند که در آنها تغییر فاز صورت می گیرد. شیرین سازی آب به روش اسمز معکوس (Reverse Osmosis (RO و الکترودیالیز (Electro Dialysis (ED جزء فرایندهای دسته دوم می باشند که همراه با تغییر فاز نیستند.

2- تقطير غشائی

تقطير غشائی یکی از فرایندهای نوین جداسازی می باشد. در این روش از یک فرایند غیر هم دما برای جداسازی ناخالصی ها در محیط هایی که آب جزء اصلی به شمار می آید، استفاده می شود. فرایند شیرین سازی آب توسط این تکنولوژی در حقیقت تماس خوراک نسبتا گرم (آب شور) با یک سمت غشاء و آب شیرین سرد با سمت دیگر غشاء می باشد. در طی این فرایند بخار آب به دلیل اختلاف موجود در فشار بخار در دو سمت غشاء، از سمت گرم به سمت سرد مهاجرت می کند و بدین ترتیب آب شور ورودی به فرایند در خروجی شورتر شده و حجم آب شیرین ورودی به فرایند به دلیل میعان بخار آب عبوری از غشاء در سمت سرد در خروجی افزایش می یابد. چهار روش عمده متداول در تقطير غشائی عبارتند از: تقطير غشائی تماس مستقیم، تقطير غشائی در خلاء، تقطير غشائی با شکاف هوا و تقطير غشائی با گاز جاروب کننده. هر کدام از روش های اشاره شده دارای مزایا و معایبی می باشد به هر حال با در نظر گرفتن مزایا و معایب هر کدام از روش ها، استفاده از فرایند تقطير غشائی مناسب می تواند منجر به شرایط عملیاتی بهتر و راندمان بالاتر شود.

غشاهای مورد استفاده در تکنولوژی تقطیر غشائی آب گریز هستند. در این غشاها بخار آب (نه آب مایع) اجازه عبور از غشاء را دارد. اختلاف در فشار بخار آب در دو سمت غشاء، به واسطه اختلاف دمای جریان های جاری در دو سمت غشاء می باشد. هر چقدر این اختلاف دما بیشتر باشد، اختلاف در فشار بخار آب در دو سمت غشاء بیشتر شده و بنابراین نیروی محرکه انتقال جرم افزایش می یابد [2]. از مزایای تقطير غشائی می توان به ساختار فرایندی متراکم، قابلیت عملیاتی شدن در دماهای پایین (بين 30 تا 90 درجه سانتیگراد)، ساختار غشایی بسیار ساده، مصرف کم انرژی و عدم نیاز به کار در فشار بالا (فشار عملیاتی پایین) اشاره نمود [3و4].

با توجه به اینکه دمای عملیاتی در فرایند تقطير غشائی نسبتا پایین میباشد، انرژی گرمایی مورد نیاز این فرایند می تواند از منابع انرژی تجدیدپذیر همچون انرژی خورشیدی و انرژی زمین گرمایی و همچنین گرمای اتلافی فرایندهای مختلف تامین شود. غشاهای مورد استفاده در تکنولوژی تقطير غشائی عمدتا از موادی همچون پلی تترا فلوئورو اتیلن، پلی پروپیلن و پلی وینیلیدین دی فلوراید ساخته می شوند [5] شکل 1 نمایی شماتیک از پیکربندی های مختلف تکنولوژی تقطیر غشائی در جداسازی مواد را نشان میدهد. ساختار تقطير غشائی تماس مستقیم (DCMD) در تصفیه پساب کارخانجات نساجی، پساب آلوده به مواد رادیواکتیو، پساب کشتارگاه ها، پساب دارای فلزات سنگین، پساب کارخانجات مواد غذایی و … کاربرد دارد.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوست مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ دانلود کتاب تصفیه آب

⇐ مدیریت کیفیت منابع آب

⇐ کاربرد فناوری نانو در صنعت آب و فاضلاب