الغشاء في نظام التناضح العكسي

أنواع الأغشية في أنظمة التناضح العكسي

تتضمن عملية التناضح العكسي دفع الجزيئات عبر **غشاء في أنظمة التناضح العكسي** يقوم بتصفية أي شيء ما عدا الماء النقي. عادةً ما تُقسم أنواع أغشية التناضح العكسي إلى فئتين رئيسيتين بناءً على المادة التي تُصنع منها.

• البوليمرات الاصطناعية

  تُستخدم نوعان رئيسيان من البوليمرات الاصطناعية في أغشية التناضح العكسي: المركب رقيق الفيلم (TFC) والبولياميد (PA):

  • أغشية المركب رقيق الفيلم (TFC):

    تجمع أغشية TFC بين طبقات متعددة، لكل منها خصائص فريدة خاصة بها. يُعد السليلوز الطبيعي أحد مكونات بناء الغشاء. بينما تعمل أغشية TFC تحت ظروف ضغط عالٍ، فهي تحقق معدلات رفض عالية للمواد الصلبة الذائبة والبكتيريا والفيروسات والمواد الملوثة الأخرى. تُستخدم هذه الأغشية الآن في الغالبية العظمى من أنظمة تصفية مياه التناضح العكسي الحديثة.

  • أغشية البولي أميد (PA):

    تستخدم أنظمة التناضح العكسي Iceberg أغشية البولي أميد (PA) كحاجز انتقائي للتناضح العكسي. تتميز أغشية PA بفيلمها الرقيق وبنيتها المسطحة، والتي تتكون من خيوط متعددة ملتفة حول أنبوب مركزي. نظرًا لتحملها الممتاز للكلور وأدائها، توفر أغشية PA طريقة موثوقة وفعالة لإزالة الشوائب من الماء مع السماح بمرور الماء النظيف.

تُستخدم البوليمرات الاصطناعية على نطاق واسع في أغشية التناضح العكسي لأنها يمكن أن تحقق توازنًا جيدًا بين نفاذية الماء ورفض الملوثات. ومع ذلك، نظرًا لأن التغيرات في الظروف والطلبات يمكن أن يكون لها تأثير كبير على جودة الماء، فإن اختيار الغشاء ضروري.

• البوليمرات الطبيعية

  كانت البوليمرات الطبيعية، ولا سيما أسيتات السليلوز، ذات أهمية تاريخية في تقنية أغشية التناضح العكسي. يمكن لجزيئات الماء أن تمر عبر الغشاء، بينما يتم منع جزيئات أكبر مثل الأملاح الذائبة والمواد الملوثة بواسطة ترتيب جزيئات أسيتات السليلوز. استخدمت أنظمة تنقية المياه أغشية أسيتات السليلوز كحواجز انتقائية في وقت مبكر من سبعينيات القرن الماضي. ومع ذلك، نظرًا لقدرتها على رفض الملح وتدفق الماء المستمر، اكتسبت أغشية TFCA أهمية مع التطورات التكنولوجية وأصبحت شبه عالمية في أجهزة التناضح العكسي الحديثة. ومع ذلك، لا تزال بعض أنظمة تصفية المياه تستخدم أغشية أسيتات السليلوز.

مواصفات وصيانة غشاء في نظام التناضح العكسي

المواصفات

مواصفات غشاء التناضح العكسي هي كما يلي.

• التكوين: هي أغشية أسطوانية الشكل غالبًا ما يتم لفها بأوراق رقيقة الفيلم ووضعها في عنصر أنبوبي. تكوين آخر هو الأوراق المسطحة التي يتم وضعها بين وحدات بلاستيكية مع فاصلات بينها تسمى وحدات اللوحة والإطار.
• المادة: عادةً ما تُصنع أغشية التناضح العكسي بمركبات رقيقة الفيلم مثل البولي أميد أو بوليسلفونات أو أسيتات السليلوز.
• مساحة السطح: المنطقة على سطح الغشاء حيث يحدث نفاذ الماء. الجوانب الشائعة هي الأغشية المسطحة ذات 4 أمتار مربعة والأغشية الملفوفة حلزونياً ذات 20-200 متر مربع.
• المسامية: تشير إلى عدد المسام أو القنوات الموجودة على سطح الغشاء وأحجامها المتوسطة. حجم المسام القياسي لأغشية التناضح العكسي أقل من 0.001 ميكرون.
• معدل التدفق: كمية الماء التي يمكن أن تمر عبر الغشاء في وقت معين، تُقاس عادةً باللترات لكل متر مربع لكل ساعة (LMH). بالنسبة لأغشية التناضح العكسي، يكون معدل التدفق النموذجي حوالي 15-25 LMH في ظل الظروف المثلى.

الصيانة

• التنظيف المنتظم: من الأفضل تنظيف الغشاء باستخدام مواد التنظيف المناسبة بانتظام كما هو موصى به من قبل الشركة المصنعة. سيؤدي ذلك إلى منع تراكم الملوثات والحفاظ على مستوى أداء الغشاء.
• مراقبة الضغط والتدفق: يجب مراقبة انخفاضات الضغط ومعدلات تدفق الأغشية للتأكد من عملها في حالة جيدة. إذا كانت هناك تغييرات غير عادية في الضغط أو معدل التدفق، فمن المحتمل أن يشير ذلك إلى انسداد الغشاء أو تلفه. لذلك، اتخذ إجراءات فورية لحل المشكلات.
• تحكم درجة الحرارة: تتأثر كفاءة غشاء التناضح العكسي بسهولة بدرجة الحرارة. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة إلى التلف أو التدهور. لذلك، من الأفضل للمستخدمين التحكم في درجة الحرارة داخل نطاق التشغيل الذي أوصت به الشركة المصنعة لتجنب أي مخاطر.
• منع التلوث والتكلس: تجنب وصول الملوثات إلى الغشاء، مثل الزيت أو الجسيمات الدقيقة، من خلال المعالجة المسبقة. علاوة على ذلك، يجب تجنب التكلس مثل ترسبات الملح من خلال التنظيف المنتظم أو استخدام مواد مانعة للتكلس.
• الحفاظ على رطوبة الغشاء: إذا لم تُستخدم الأغشية لفترة طويلة، فيجب الحفاظ عليها رطبة. خلاف ذلك، ستجف وتتشقق، مما يؤدي إلى تلف محتمل.
• الاهتمام بالتخلص: عند إزالة أغشية التناضح العكسي واستبدالها، يحتاج المستخدمون إلى التأكد من أن تقنيات التخلص تتوافق مع اللوائح البيئية المحلية. كما يحتاجون إلى توخي الحذر، حيث يمكن أن تكون الأغشية هشة وتتلف بسهولة.

سيناريوهات استخدام الغشاء في أنظمة التناضح العكسي

يجد الغشاء في أنظمة التناضح العكسي تطبيقات في العديد من الصناعات في سيناريوهات استخدام مختلفة، كما هو موضح أدناه.

• محطات تحلية المياه

  تُعد مرشحات الغشاء المكون الأساسي في محطات تحلية المياه بالتناضح العكسي. تستخدم المحطات مضخات مياه ذات ضغط عالٍ لدفع مياه البحر عبر أغشية التناضح العكسي. يفصل الغشاء مياه البحر إلى مياه عذبة مناسبة للاستهلاك البشري ومياه مالحة يتم التخلص منها في المحيط.

• تنقية مياه الشرب

  تُنقي أنظمة التناضح العكسي ذات الأغشية المياه غير المفلترة لإنتاج مياه نظيفة صالحة للشرب. تُعد المياه المُنقّاة مناسبة للشرب مباشرةً أو كمكون في إنتاج الأغذية.

• معالجة المياه الصناعية

  تُستخدم العديد من الصناعات التحويلية الأغشية في مرافق معالجة المياه الخاصة بها. تُصفّي الأغشية الملوثات مثل المعادن والمواد الكيميائية من الماء. نتيجة لذلك، يتم إنتاج الماء بجودة واتساق مناسبين للعمليات الصناعية.

• صناعة الأغذية والمشروبات

  تستخدم صناعة الأغذية والمشروبات أغشية التناضح العكسي لتركيز منتجات الأغذية السائلة مثل عصائر الفاكهة، وإزالة النكهات والروائح من الماء المستخدم في تصنيع المنتجات النهائية، واستخراج مكونات قيمة مثل اللاكتوز والأحماض.

• تصنيع الإلكترونيات الدقيقة وشبه الموصلات

  تحتاج صناعات تصنيع الإلكترونيات الدقيقة وشبه الموصلات إلى مياه نقية ذات مستويات منخفضة للغاية من إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS). لتحقيق ذلك، تستخدم الصناعات الأغشية في أنظمة التناضح العكسي لإزالة الملوثات مثل الأيونات والكائنات الحية الدقيقة من الماء.

كيفية اختيار غشاء في نظام التناضح العكسي

عند شراء مرشحات مياه التناضح العكسي، يجب على المشترين البدء بالبحث عن أنواع مختلفة من أغشية التناضح العكسي وكيفية عملها. سيساعد فهم كيفية عمل كل غشاء المشترين على اختيار الغشاء المناسب لعملائهم المستهدفين.

يجب على المشترين المحتملين مراعاة المادة المستخدمة في تصنيع الأغشية التي يرغبون في شرائها. كما نوقش سابقًا، تُصنع أغشية التناضح العكسي باستخدام العديد من المواد، ولكل منها فوائد وتطبيقات متميزة. لذلك، يجب على المشترين اختيار مواد الغشاء التي تتناسب مع احتياجات عملائهم وتفضيلاتهم.

يجب على المشترين أيضًا مراعاة الملوثات المحددة التي يرغب مستخدموها المستهدفون في إزالتها. قد يرغب بعض المشترين في إزالة المعادن، بينما قد يرغب آخرون في إزالة الكائنات الحية الدقيقة وبعض المواد الكيميائية. لتحقيق جودة الماء المطلوبة، يجب على المشترين اختيار أغشية التناضح العكسي المصممة خصيصًا لإزالة ملوثات معينة.

بالإضافة إلى ذلك، يجب على المشترين تقييم معدلات التدفق وسعات إنتاج المياه لأغشية التناضح العكسي المتاحة. تتمتع أغشية التناضح العكسي المختلفة بمعدلات تدفق وسعات إنتاج مياه مختلفة. سيساعد مراعاة هذا العامل المشترين على اختيار الأغشية التي تلبي احتياجات استهلاك عملائهم.

علاوة على ذلك، يجب على المشترين اختيار الأغشية التي تناسب أنظمة الترشيح الحالية جيدًا. يجب على المشترين مراعاة تكوين الغشاء وأبعاده. يجب عليهم اختيار الأغشية التي تناسب إعدادات تصفية المياه الموجودة لدى عملائهم لتجنب التكاليف الإضافية والتعقيدات المرتبطة بالتحديث.

يجب على المشترين أيضًا مراعاة عمر الأغشية التي يرغبون في شرائها. قد يكون عمر بعض الأغشية أقصر، بينما قد يكون عمر أخرى أطول. إذا كان مستخدمو عملائهم يستبدلون مرشحات الغشاء بانتظام، فسيدفع المشترون أكثر مما لو اشتروا تلك التي عمرها أطول. سيحدد طول عمر الأغشية التكلفة التي ستتحملها مستخدمي المشترين النهائيين.

نُنصح المشترين بشراء الأغشية من الشركات المصنعة والموردين ذوي السمعة الطيبة والذين لديهم سجل حافل. تقدم هذه الموردين والشركات المصنعة أغشية ذات أداء مثالي وموثوقية. أيضًا، يجب على المشترين سؤال الموردين حول متطلبات التثبيت والدعم الفني لضمان حصول عملائهم على فائدة من الأغشية التي سيشترونها.

أسئلة وأجوبة

س: كيف يعمل غشاء التناضح العكسي؟

ج: الغشاء نفسه عبارة عن طبقة رقيقة شبه نفاذة مطوية في وعاء بلاستيكي على شكل كيس شاي، وتسمح فقط لجزيئات الماء بالضغط من خلالها بينما تُرفض جزيئات أكبر والأيونات والجسيمات. ثم يتم جمع الماء النقي في خزان التخزين، وتبقى الملوثات في مرشح التناضح العكسي.

س: ما هي العناصر التي يصفّيها غشاء التناضح العكسي؟

ج: يمكن لنظام التناضح العكسي إزالة الملوثات مثل الفلورايد والرصاص والكلور والنتريت والصوديوم والمبيدات الحشرية والكبريتيد والزرنيخ وبعض المنتجات الدوائية والمواد الكيميائية.

س: كم تدوم أغشية التناضح العكسي؟

ج: تدوم أغشية التناضح العكسي بشكل عام من 2 إلى 3 سنوات، لكنها قد تدوم لفترة أطول مع الصيانة المنتظمة وتغيير الفلاتر. قد تدوم بعض الأغشية عالية الجودة حتى 5 سنوات.

س: كيف يمكن لأحد أن يعرف ما إذا كان غشاء التناضح العكسي تالفًا أم لا يعمل؟

ج: إذا تم العثور على ملوثات في الماء، مثل TDS، أو إذا كان ضغط الماء منخفضًا، أو إذا كانت هناك زيادة في هدر المياه، فقد يكون غشاء التناضح العكسي تالفًا. في مثل هذه الحالات، من الأفضل تحديد تلف الغشاء واستبداله على الفور.