فیلتر مرحله چهارم

بخش عمده کار تصفیه در دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس توسط فیلتر ممبران (membrane) انجام می‌شود. به عبارت دیگر حدود 97% سختی (TDS) آب توسط این فیلتر حذف می‌شود. فیلتر ممبران اسمز معکوس دارای میلیون‌ها منفذ کوچکتر از 0001/0 میکرون است که به مولکول‌های آب اجازه عبور می‌دهد اما به مولکول‌های نمک و سایر مواد محلول در آب خیر. فیلتر ممبران، فلزات سنگین (فلوراید، کلسیم، منیزیم، سرب، کلوئیدها، کروم و نیترات‌ها)، مواد آلی و مواد معدنی موجود در آب را حذف می‌کند.

انواع فیلتر ممبران اسمز معکوس

دو نوع متداول از فیلتر ممبران اسمز معکوس کم فشار (خانگی) عبارتند از:

• فیلتر ممبران ”کامپوزیت لایه نازک“ (TFC) که به آن فیلتر ممبران ”کامپوزیت پلی آمید“ (PA) نیز گفته می‌شود.
• فیلتر ممبران ”تری استات سلولز“ (CTA)

تفاوت اصلی این دو، قابلیت جداسازی و تاب‌آوری آنها در برابر کلر است.

فیلتر ممبران ”کامپوزیت لایه نازک“ (TFC) بیشترین کاربرد را در دستگاه‌های تصفیه آب خانگی دارد. این نوع فیلتر ممبران در مقایسه با فیلتر ممبران ”تری استات سلولز“ (CTA) عملکرد بهتری در دفع نمک دارد، با این حال نسبت به کلر حساس‌تر است. به همین دلیل وجود فیلتر کربن قبل از فیلتر ممبران ”کامپوزیت لایه نازک“ (TFC) برای حذف کلر ضروری است.

فیلتر ممبران ”تری استات سلولز“ (CTA) بیشترین کاربرد را در دستگاه‌های تصفیه آب صنعتی دارد. فیلتر ممبران ”تری استات سلولز“ (CTA) همانطور که قبلا گفته شد، در برابر کلر مقاوم‌تر از فیلتر ممبران ”کامپوزیت لایه نازک“ (TFC) است. به علاوه مقرون به صرفه‌تر است.

مقایسه ویژگی‌های فیلتر ممبران TFC و CTA

فیلتر ممبران ”کامپوزیت لایه نازک“ (TFC) نسبت به فیلتر ممبران ”تری استات سلولز“ (CTA) گران‌تر و نرخ دفع نمک بالاتری دارد. لکن فیلتر ممبران TFC نسبت به فیلتر ممبران CTA تاب‌آوری کمتری در برابر کلر دارد. به همین دلیل وجود فیلتر کربن قبل از فیلتر ممبران TFC برای حذف کلر محلول در آب ضروری است. همچنین قابلیت عبور دادن آهن در این دو فیلتر متفاوت است. فیلتر ممبران CTA آهن بیشتری را نسبت به فیلتر ممبران TFC از خود عبور می‌دهد. اگر آب ورودی به دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس شما حاوی مقادیر زیادی آهن است و از فیلتر ممبران TFC استفاده می‌کنید، بهتر است به فکر یک فیلتر پیش تصفیه برای حذف آهن موجود در آب باشید.

مقایسه فیلتر ممبران TFC و CTA

آب قبل از ورود به فیلتر ممبران باید از چه فیلترهایی عبور کند؟

عمل پیش فیلتراسیون در دستگاه‌های تصفیه آب اسمز معکوس معمولا توسط یک فیلتر رسوب‌گیر (مرحله اول) و دو فیلتر کربن فعال (مراحل دوم و سوم) انجام می‌شود. در واقع فیلتر رسوب‌گیر با حذف ذرات جامد معلق در آب و فیلتر کربن فعال با جذب کلر و مواد شیمیایی محلول در آب، زمینه را برای عملکرد بهتر فیلتر ممبران مهیا می‌کنند. در ادامه به لزوم استفاده از فیلتر رسوب‌گیر و فیلتر کربن فعال قبل از فیلتر ممبران می‌پردازیم.

فیلتر ممبران دارای لایه‌های بسیار نازک و منافذ بسیار ریزی است. آبی که وارد هوزینگ فیلتر ممبران می‌شود باید فاقد ذرات معلق (غیرمحلول) باشد، در غیر این صورت باعث مسدود شدن روزنه‌ها فیلتر ممبران می‌شود. به همین دلیل آب قبل از ورود به فیلتر ممبران، باید از فیلتر رسوب‌گیر (فیلتر الیافی) عبور کرده باشد.

تاب‌آوری فیلتر ممبران در برابر کلر بسیار کم است و چنانچه بین 200 تا 1000 ساعت در معرض آب حاوی یک میلی‌گرم در لیتر (mg/l or ppm) کلر آزاد قرار بگیرد، آسیب دیده و کارایی خود را از دست می‌دهد. برای جلوگیری از این اتفاق، آب ورودی به دستگاه تصفیه آب باید قبل از رسیدن به فیلتر ممبران، کلرزدایی شود. این کار توسط دو فیلتر از نوع کربن فعال (گرانولی و بلوکی) انجام می‌شود.

ظرفیت فیلتر ممبران دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس

منظور از ظرفیت فیلتر ممبران، حجم آب تصفیه شده توسط آن در مدت زمان مشخص است. ظرفیت فیلترهای ممبران اسمز معکوس مقدار ثابت و مشخصی است که به ساختار غشای داخلی آنها بستگی دارد. ظرفیت فیلتر ممبران معمولا بر حسب گالن در روز (GPD) بیان می‌شود. به عنوان مثال یک فیلتر ممبران 50 گالنی، در 24 ساعت، 50 گالن آب تصفیه شده تولید می‌کند. برای به دست آوردن ظرفیت فیلتر ممبران بر حسب لیتر در روز، باید ظرفیت آن را در 3.785 ضرب کرد. (لازم به ذکر است که در آمریکا یک گالن معادل 3.785 لیتر و در انگلیس معادل 4.546 لیتر است). همچنین برای به دست آوردن ظرفیت فیلتر ممبران بر حسب میلی‌لیتر در دقیقه (mL/min)، باید ظرفیت آن را در (1000*3.785) ضرب و بر (60*24) تقسیم کرد. به این ترتیب ظرفیت یک فیلتر ممبران 50 گالنی، معادل 189 لیتر در روز یا 130 میلی‌لیتر در دقیقه است. در دستگاه تصفیه آب خانگی معمولا از فیلتر ممبران با ظرفیت 50 گالن استفاده می‌شود.

ساختار غشای داخلی فیلترهای ممبران

رایج‌ترین نوع فیلترهای ممبران اسمز معکوس به لحاظ ساختار غشای داخلی عبارتند از: ورقه‌ای مارپیچ، الیاف توخالی و لوله‌ای.

• فیلتر ممبران ورقه‌ای مارپیچ (spiral-wound)
  این نوع فیلتر از چندین ورقه مسطح نیمه تراوا که به شکل مارپیچی به دور یک لوله پلاستیکی پیچیده شده، تشکیل و درون یک استوانه جا گرفته. به این ترتیب علی‌رغم مساحت بالا، فضای کمی را اشغال می‌کند.
• فیلتر ممبران با الیاف توخالی (hollow-fiber)
  این نوع فیلتر دارای هزاران مویرگ ریز است که سطحی حتی بزرگتر از فیلتر ممبران لوله‌ای مارپیچ را برای تصفیه آب فراهم می‌کند.
• فیلتر ممبران لوله‌ای (tubular)
  در این نوع فیلتر از لوله‌های پلیمری نازک با منافذ میکروسکوپی استفاده می‌شود. این نوع فیلتر ممبران آب خالص‌تری در مقایسه با دو نوع قبلی تولید می‌کند اما ظرفیت آن در تولید آب تصفیه شده در مقایسه با دو نوع قبلی، کمتر است.

فیلتر ممبران اسمز معکوس چه آلاینده‌هایی را حذف می‌کند؟

فیلتر ممبران اسمز معکوس آلاینده‌هایی از قبیل نیترات، سرب، آرسنیک، فلوراید و بسیاری دیگر از نمک‌ها، فلزات سنگین و یون‌ها را به طور کلی حذف می‌کند. لکن قادر به حذف اکثر ترکیبات آلی، میکروارگانیسم‌ها، محصولات جانبی کلر یا گازهای محلول مانند دی‌اکسید کربن، متان و رادون نیست.