کدام فیلتر است که مهمتر از فیلتر ممبران باشد؟ فیلتر غشاء نیمه تراوا که به آن فیلتر ممبران هم گفته می شود عموما در دستگاه تصفیه آب مبتنی بر اسمز معکوس نصب می شود. غشای اسمز معکوس که به عنوان قلب تپنده RO شناخته میشود، از دهه 1960 استفاده تجاری داشته است. غشای مارپیچی یا حلزونی نخستین بار در 1965 طراحی شد و از آن زمان در تصفیه آب به روش اسمز معکوس به عنوان واحد اصلی تصفیه آب شناخته می شود. طراحی این فیلتر تصفیه آب شامل چندین لایه است که حول یک لوله یا مجاری مرکزی پیچیده شده‌اند. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده، هر لایه شامل یک فاصله مجرای نفوذی است که توسط غشاء پوشانده شده است.
فیلتر ممبران دارای چندین لایه غشاء بسیار نازک است. خود غشا یک غشای کامپوزیتی یا به عبارتی یک فیلم نازک (TFC) خاص است.
این کامپوزیت از سه لایه تشکیل شده است. لایه نخست مانعی است که تنها ۰/۲ میکرون ضخامت دارد و از یک پلیمر به نام پلی‌آمید ساخته شده است. این لایه فوق العاده جایی است که رسوبات از آب جدا می شوند. لایه مانع یا لایه حصار بر روی یک ورق پلی استر غیر آهنی با 120 میکرون ضخامت، قرار دارد. این لایه برای پشتیبانی ساختار فیلتر ایجاد شده است. یک لایه پلی سولفون (با ضخامت 40 میکرون) لایه پلی استر را می‌پوشاند تا پایه نرمی برای لایه مانع یا حصار فراهم کرده همچنین امکان نفوذ سریع آب تصفیه شده را فراهم کند. وقتی صفحه غشا را بصورت باز ببینید، لایه پلی آمید سمت درخشان غشا است و لایه پلی استر سمت کدر آن است.
هر لایه غشاء با چسباندن دو ورق غشاء به هم، با فاصله نفوذی یا نشتی بین آنها، ساخته شده است. یک خط در طول سه طرف فاصله نفوذی آب کشیده تا یک کیسه را شکل دهد. انتهای باز کیسه به لوله اصلی (که به لوله نشتی هم شناخته شده) وصل شده که سوراخ‌های ریزی در بالا و پایین لوله دارد.
یک فاصله ورودی آب شور یا آب تغلیظ شده بین هر لایه قرار داده شده و لایه ها دور لوله اصلی پیچیده شده‌اند. هرچه قطر عنصر اسمز معکوس بزرگتر باشد (مثلا 2.5 اینچ در مقابل 4 اینچ) تعداد لایه های پیچیده شده دور لوله بیشتر خواهد بود. صرف نظر از اینکه قطر غشاء 1.8، 2.5، 4 یا 8 اینچ باشد، ساختار داخلی فیلتر یکسان است. عنصر در نواری پیچیده میشود تا لایه های غشاء محکم در جای خود قرار گیرند. درزگیر شورآب به انتهای عنصر چسبانده شده و (برای عناصر با قطر بزرگتر از 2 اینچ) قطعات ضد تلسکوپی (ATD) به هر قسمت از عنصر اضافه می شوند.
حین کار سیستم اسمز معکوس، آب ورودی به قسمت انتهایی فیلتر اسمز معکوس پمپاژ میشود. درزگیر شورآب اطراف عنصر این اطمینان را می‌دهد که آب ورودی بصورت کامل به عنصر باز نمی‌گردد. بلکه آب از طریق فاصله ورودی شورآب جریان می‌یابد که برگه‌های غشا را جدا می‌کند. این فاصله که از توری پلی پروپیلن با ضخامت 28 تا 34 میلیمتر ساخته شده، مجرایی برای جریان آب ورودی و تغلیظ فراهم می کند. مجراها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تلاطم آب ورودی را بیشتر کرده، بدینوسیله باعث کاهش ته نشینی نمک موجود در آب روی سطح تا غشاء میشوند.
اسمز معکوس یک فرآیند فیزیکی جداسازی است. در این فرآیند جریان آب خام به دو جریان آب محصول و جریان آب تغلیظ شده تقسیم می شود. به جریان غلیظ تر، آب شور و یا دور ریز ھم گفته می شود. در این فرآیند، آب خام ( تصفیه نشده) توسط پمپ تصفیه آب به داخل یک محفظه فیلتر که درون آن یک فیلتر ممبران می باشد، رانده شده چون تقریبا فقط آب خالص می تواند از غشاء عبور کند. به این صورت آب خالص در یک طرف غشاء و آب تغلیظ شده از ناخالصی ھا در طرف دیگر قرار خواھد گرفت.
بدلیل فشار ایجاد شده توسط پمپ تصفیه آب ، بخشی از آب ورودی تا ۲۰٪ در لایه های غشا در فضادهنده‌های نشتی فشار داده شده و در لوله اصلی نشتی جمع شده است. بیشتر نمک‌ها (مثل شوراب) پشت مانده و آب «تغلیظ شده» از سمت دیگر عنصر اسمز معکوس خارج میشود. فضادهنده نشتی (که به حامل نشتی یا کش‌باف هم شناخته شده) یک پارچه پلی استر با ضخامت 10 تا 16 میکرون است که می‌تواند به سرعت آب را از غشا جارو کند.
قطعه ضد تلسکوپی، همانگونه که از نامش پیدا است، مانع از این میشود که لایه های عنصر، به دلیل فشار پمپ تصفیه آب از انتهای ورودی عنصر به انتهای آب شور یا آب تغلیظ شده، در انتهای شوراب (تغلیظ) «تلسکوپی شوند» (یعنی تحت فشار قرار گیرند). همانطور که ذکر شد، قطر عنصر پایان یافته از 1.8 اینچ تا 8 اینچ بسته به کاربرد می‌باشد. کاربردهای شهری بسیار بزرگ از عناصر 16 اینچی هم استفاده می‌کنند. طول عنصر از 12 اینچ برای عناصر مسکونی تا 40 اینچ برای عناصر تجاری و صنعتی متفاوت است. صنعت اسمز معکوس از قرارداد نامگذاری 4 رقمی برای تمایز بین عناصر با اندازه‌های مختلف استفاده می‌کند. برای مثال، عنصری با اندازه 1812 دارای 1.8 اینچ قطر و 12 اینچ طول است. بطور مشابه، عنصری با اندازه 4040 دارای 40 اینچ قطر و 40 اینچ طول است.
***