فیلتر ممبران چیست؟

غشا در معرفی فیلتر ممبران یکی از اصطلاحات مهم است که نقش اساسی در فرآیندهای تصفیه آب ایفا می‌کند. غشا به عنوان یک ورقه یا صفحه توصیف می‌شود که مشابه سلول‌های بدن انسان، می‌تواند به برخی از مواد و ذرات اجازه عبور دهد یا از عبور آنها جلوگیری کند.
ممبران، نوعی فیلتر است که از چندین غشا یا ورقه فیلمی تشکیل شده است. با قرار گرفتن این غشاها در اطراف یک لوله پلاستیکی، فقط به آب خالص اجازه عبور می‌دهند. به عبارت دیگر، این نوع فیلتر از غشای نیمه تراوا ساخته شده است و از طریق منافذ موجود بر روی آن، ذرات شیمیایی، بیولوژیکی و فیزیکی را از عبور باز می‌دارد.
فیلتر ممبران یکی از اجزای اساسی در فرآیندهای تصفیه آب به روش اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون است. این نوع فیلتر قادر به حذف ذرات به اندازه 0.0001 میکرون است و بنابراین در تصفیه آب کارخانجات و تصفیه‌خانه‌های بزرگ و صنعتی، کاربرد گسترده‌ای دارد.

انواع فیلتر ممبران

فیلتر ممبران دارای انواع مختلفی است که بر اساس ویژگی‌های متعدد قابل تقسیم‌بندی می‌شود.

یکی از فاکتورهای مهم در تقسیم‌بندی ممبران‌ها، نوع دستگاهی است که از آنها استفاده می‌کند. این انواع شامل:

• ممبران اسمز معکوس (RO):

استفاده: در تجهیزات تصفیه آب آشامیدنی یا آب مورد نیاز در محیط‌های صنعتی مانند دیگ بخار از روش اسمز معکوس استفاده می‌شود.
عملکرد: آب با فشار پمپ از این فیلتر عبور کرده و ناخالصی‌های زیادی را حذف می‌کند. مثل انواع نمک و یون، نیترات‌ها، سولفات‌ها، سرب، کلر و کلرامین قابل حذف هستند. این ممبران تاثیر بسیار بالایی بر کیفیت آب خروجی دارد.

• ممبران اولترافیلتراسیون:
عملکرد: بر پایه غشای نیمه تراوا عمل کرده و قادر به حذف یون‌ها و مولکول‌های کوچک از آب نمی‌باشد. مقاومت بالایی در برابر کلر دارد.
• ممبران نانوفیلتراسیون (NF):
عملکرد: این نوع ممبران از نانوفیلتراسیون استفاده می‌کند و دو بخش دارد: بخش محافظ (جلوگیری از فشار) و بخش ککنده آب از ناخالصی‌ها با اندازه نانو. این ممبران دارای منافذی به اندازه یک نانو است و از ورود ناخالصی‌ها با اندازه بیشتر از 0.0001 جلوگیری می‌کند. پس از عبور آب از این غشا، تنها یون‌های مفید برای بدن انسان در آب باقی می‌مانند.

نحوه عملکرد فیلتر ممبران

در فیلتراسیون با استفاده از فیلترهای ممبران، انواع مختلفی از آن‌ها وجود دارد که شامل ممبران UF، NF و RO است. فیلترهای UF به عنوان ممبران اولترافیلتراسیون شناخته می‌شوند و فیلترهای NF نیز برای مصارف خاصی استفاده می‌شوند. با این حال، فیلتر RO بیشتر از سایرین موردتوجه قرار گرفته است و به لحاظ کارایی بسیار قدرتمندتر است.
فیلتراسیون اسمزی با استفاده از فشار و غلظت مختلف عمل می‌کند و با تشخیص فشار و غلظت نوع‌های مختلف آلاینده‌های موجود در آب، ناخالصی‌ها را حبس می‌کند. به عنوان مثال، فرض کنید آب و باکتری‌ها قصد عبور از داخل ممبران را داشته باشند. در اینجا، قطر مولکول آب 0.005 میکرومتر و قطر باکتری‌ها 0.02 میکرومتر است. به طوری‌که ساختار ممبران و سوراخ‌های آن به گونه‌ای طراحی شده است که فقط مولکول‌های آب از آن عبور کنند و سایر ناخالصی‌ها با ابعاد بزرگتر قادر به عبور نباشند. در نتیجه، فقط آب خالص در انتهای فرایند برای استفاده به دست می‌آید.
در روش اسمز معکوس، فشار لازم برای عبور مولکول‌ها و محلول‌های لازم با استفاده از یک پمپ ایجاد می‌شود. آب خالص به دست آمده از مراحل قبلی از داخل لایه‌های ممبران عبور می‌کند و آلاینده‌های جدا شده به سوی مجرای فاضلاب هدایت می‌شوند.

در واقع، در داخل ممبران دو مجرا وجود دارد؛ یکی برای عبور آب و دیگری برای عبور آلاینده‌ها به سمت فاضلاب. بله، این آلاینده‌ها قادر به عبور هستند. به عنوان مثال، بعضی ویروس‌ها اندازه کوچکی در حد نانو دارند و بعضی آلاینده‌های شیمیایی دارای حجم مولکولی کمی هستند و می‌توانند از این لایه‌ها عبور کنند. به طور واقعی، فیلتر ممبران به تنهایی قادر به جداسازی تمامی آلاینده‌ها از آب نیست. بنابراین، در دستگاه تصفیه آب، علاوه بر فیلتر ممبران، 5 الی 7 فیلتر دیگری نیز وجود دارند که هر یک وظایف خاص خود را دارند. به طور مثال، ویروس‌های نانومتری به سادگی توسط فیلتر فرابنفش نابود می‌شوند و آلاینده‌های شیمیایی با حجم مولکولی کم را می‌توان در فیلتر کربن نهایی و کربن گرانولی حذف کرد. در پایان، هیچ خبری از آلاینده‌ها باقی نمی‌ماند.
ممبران تصفیه آب، قادر است نمک‌های محلول و غیرمحلول را در آب شناسایی کند. این نمک‌ها نمی‌توانند از طریق غشا عبور کنند و بنابراین به طور مستقیم وارد آب فاضلاب می‌شوند. فلزات سنگین، که عامل اصلی سرطان دستگاه گوارش هستند، در آب وجود دارند و بسیار خطرناک هستند. اما خوشبختانه، اندازه این فلزات بزرگتر از مولکول‌های آب است و در لایه‌های فیلتر ممبران باقی می‌مانند و به سمت فاضلاب هدایت می‌شوند. نیترات نیز یک ماده بسیار خطرناک است که به دلیل وجود کودهای شیمیایی در خاک، وارد آب می‌شود و معمولاً در آب شهری درصدی از آن وجود دارد. اما در فیلتر ممبران، این ماده شیمیایی خطرناک نیز شناسایی می‌شود و از عبور آن جلوگیری می‌شود.
باکتری‌ها و قارچ‌ها ابعادی بزرگتر نسبت به اندازه‌های ظاهری خود دارند و در ممبران‌های پوستی خود درجا می‌مانند و وارد سیستم فاضلاب می‌شوند. این باکتری‌ها ممکن است عوامل اصلی بیماری‌های پوستی و عفونی خطرناک باشند. متأسفانه، در تصفیه‌خانه‌های صنعتی، تابش نور مستقیم خورشید برای از بین بردن این باکتری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ولی چون حوضچه‌های تصفیه در طول روز به نور خورشید مستقیم دسترسی ندارند، بخش قابل توجهی از این باکتری‌ها همچنان در آب باقی می‌مانند. فیلتر ممبران عمدتاً از یک لایه غشایی کامپوزیتی تشکیل شده است و در برخی از این فیلترها 13 لایه وجود دارند که تصفیه آب را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشند. این فیلترها دارای دقتی حدود 99 درصد هستند و اطمینان حاصل می‌شود که آب خروجی دستگاه تصفیه آب بدون آلودگی و آلاینده است و می‌توان آنرا با اطمینان مصرف کرد.