نانوفیلتراسیون در تصفیه آب و فاضلاب
با توجه به استانداردهای دقیق و سختگیرانه کیفیت آب، استفاده از تکنولوژی غشایی در تصفیه آب و فاضلاب رو به افزایش است. نانوفیلتراسیون (NF) علاوه بر کاربردهایی مانند نمک‌زدایی، یکی از پرکاربردترین فرایندهای غشایی برای تصفیه آب و فاضلاب است.
نانو فیلتراسیون NF به علت مصرف انرژی کمتر و نرخ شار بالاتر در بسیاری از موارد جایگزین غشاهای اسمز معکوس (RO) شده است. در این مقاله بطور خلاصه به بررسی کاربردهای نانوفیلتراسیون برای تصفیه آب و فاضلاب از جمله اصول، مکانیسم، چالش های بنیادین و کنترل آنها می‌پردازیم.
مقدمه
فیلتراسیون غشایی، یک فرایند تحت فشار است که در آن غشا به عنوان مانع انتخابی برای محدود کردن عبور آلاینده‌هایی مانند مواد ارگانیک و مغذی، کدری، میکروارگانیسم‌ها، یون‌های فلزی غیر ارگانیک و سایر آلاینده های مصرف کننده اکسیژن عمل کرده و امکان عبور آب نسبتا شفاف را فراهم می‌کند.
با پیشرفت‌های تکنولوژی و افزایش سختگیری معیارهای کیفیت آب، فرایندهای غشا به راه حل جذاب‌تری برای چالش آب با کیفیت و استفاده مجدد از آب تبدیل شده است. بررسی‌های متعددی در مورد کاربرد میکروفیلتراسیون/اولترافیلتراسیون در تصفیه آب و استفاده مجدد از فاضلاب انجام شده است.
فرایندهای غشا بسته به اندازه منافذ به چهار دسته بزرگ تقسیم شده‌اند:
- میکروفیلتراسیون (MF)
- اولترافیلتراسیون (UF)
- نانوفیلتراسیون (NF)
- غشای اسمز معکوس (RO)
در این مقاله بطور خلاصه کاربرد نانوفیلتراسیون NF در تصفیه آب و فاضلاب و همچنین استفاده مجدد آب را بررسی می‌کنیم. این مقاله با خلاصه بنیان فرایند غشایی آغاز شده، پس از آن به مکانیسم‌های فرایند نانوفیلتراسیون و چند مدل اساسی آن پرداخته خواهد شد. همچنین به چالش‌های رسوب نانوفیلتراسیون و مکانیزم‌های کنترلی آنها که برای کاهش رسوب پذیرفته شده، پرداخته می‌شود. در نهایت، مقاله با یک خلاصه کوتاه به پایان می‌رسد.
اصول فرایند غشاء
انواع مختلفی از فرایندهای غشایی مورد استفاده هستند. غشای اسمز معکوس اصولا غیرمتخلخل است و مایعات را عبور داده و بیشتر مواد حل نشده از جمله یون‌ها را نگه می‌دارد. ویژگی اسمز معکوس، فشار عملیاتی بالا (20 تا 100 بار) است.
نانوفیلتراسیون اندازه منفذ 5-1 نانومتر دارد و می‌تواند یون‌ها و مواد ارگانیک با وزن مولکولی کم را نگهدارد. نشتی‌پذیری آب بسیار بالاتری از غشای اسمز معکوس دارد و در فشار کمتر (معمولا 7 تا 30 بار) کار می‌کند. بطور مشابه، غشای اولترافیلتراسیون معمولا اندازه منفذ 5 تا 20 نانومتر دارد و کلوئیدهای ریز، مولکول‌های بزرگ و میکروارگانیسم‌ها را نگه می‌دارد. اولترافیلتراسیون با فشار بین 1 تا 10 بار کار می‌کند.
فرایندهای غشای دیگر که در فرایند جداسازی مایع استفاده شده‌اند عبارتند از :
- میکروفیلتراسیون (MF)
- الکترودیالیز (ED)
- غشای مایع (LM)
- تراوش تبخیری (PV)
- تراوش بخار (VP)
- تراوش گاز (GP)
انواع فرایندهای غشایی، اندازه ذره معمولا با غشا از بین رفته و نیروی محرکه فرایندها در شکل 1 نشان داده شده است. تفاوت اصلی بین این فرایندهای غشای در جدول 1 نشان داده شده است.
شکل 1. طیف موثر فرایندهای غشایی
در ادامه مطلب به تصفیه آب به روش نانوفیلتراسیون می پردازیم. برای مطالعه ادامه مطلب روی لینک قبل کلیک نمایید.
**ن