بخشی از مقاله
چکیده :
فرآیند های غشایی اسمزی کاربرد های بسیاری در تصفیه فاضلاب و نمک زدایی از آب های دریا و آب های شور دارد ،یکی از این فرآیند های غشایی، اسمز مستقیم می باشد.در این مطالعه غشاهای لایه نازک کامپوزیتی به منظور استفاده در فرآیند اسمز مستقیم سنتز شده است.غشا از یک زیرلایه متخلخل پلی سولفونی که از روش تغییر فاز تولید می شود ویک لایه نازک چگال و پلی آمیدی که از واکنش پلیمریزاسیون در فصل مشترک بین یک دی آمین - متا فنیلن دی آمین - و یک دی یا تری اسید کلراید - تری مزوئیل کلراید - حاصل میشود ، سنتز شده است . از آنجایی که برای نمک زدایی از آب شور غشایی با پس زنی بالا مورد نیاز است در این پژوهش تولید غشایی با پس زنی بالا در کنار فلاکس مطلوب مورد تاکید بوده است .
تاثیر غلظت های مختلف محلول پلیمری بررسی شد میزان فلاکس و پس زنی غشا اندازه گیری شده و مورد تجزیه و تحلیل نموداری قرار گرفته و مقادیر بهینه برای دستیابی به حد مطلوبی از فلاکس و پس زنی گزارش شده است .غشا مطلوب پس از تولید موردآزمایش اسمز مستقیم برای نمک زدایی از آب دریا قرار گرفت، و عملکرد فرآیند اسمز مستقیم با آب دریا و به عنوان خوراک و محلول 2 مولارنمک سدیم کلراید به عنوان محلول اسمزی بررسی شد.
-1 مقدمه :
آبیکی از پارامتر های ضروری برای حفظ یک محیط سالم در جوامع امروزی به شمار می آِید. حدود % 75 از سطح زمین را آب فرا گرفته است و تقریبا %97 از آب سطحی را آب دریا و اقیانوس شامل می شود و حدود %2 در توده های یخ محفوظ شده است .[C.Karaginnis et al . 2008 ,448] اگر چه آب در دسترس بسیار فراوان است اما آب شیرین به راحتی از این منابع نامحدود قابل استخراج نیست . در یک دهه گذشته آگاهی جوامع بشری نسبت به نقش آب شیرین به عنوان منبع مهم و حیاتی افزایش یافته است. [ I.A Uroniene.2005].کشور. های زیادی در جهان از کمبود آّب سالم رنج می برند به علاوه به دلیل رشد صنایع مختلف ،کشاورزی ، جمعیت و بهبود استانداردهای زندگی نیاز به آب سالم رشد چشمگیری یافته است .
[C.Charcosset.,2004,299] طبق آمار سازمان بهداشت جهانی حدود % 25 از جمعیت جهان در کشور هایی زندگی می کنند که به دلیل کمبود زیرساخت ها و امکانات برای تصفیه آب رودخانه ها و سفره های زیرزمینی به آب سالم دسترسی ندارند .[M.Busch et al, 2004,299] خاورمیانه و شمال آفریقا حدود 6/3.درصد از جمعیت جهان را در خود جای داده است در حالی که 1/4 درصد از آب شیرین تجدید پذیر در این مناطق وجود دارد .[F.Roudi-Fahimi et al,2004,]با افزایش جمعیت ، تقاضا برای آّب شیرین افزایش پیدا کرده است ،اما عرضه آن با این افزایش هم راستا نیست .
در واقع طبق پیش بینی های به عمل آمده در سال 2025 بیش از %60جمعیت جهان ممکن است کمبود آب را تجربه کنند . مگر اینکه کشورهای جهان ،به ویژه کشور های توسعه یافته مصرف را کاهش دهندویا از منابع جدیدی برای تامین آّب بهره مند شوند [ B.Liberman,1999,51, .[G,F.Casini,1983,19 با توجه به حجم زیاد دریا در خاورمیانه و آفریقا از نقظه نظر فنی دسترسی به آب شیرین نامحدود است اما آب دریا برای مصرف بشر باید مورد تصفیه قرار گیرد شیرین سازیکی از روش های جداسازی است که آّب شور را به دوجریان تبدیل می کند ،یک جریان آب نسبتا خالص ودیگری آبی با غلظت بالای نمک .به این نکته میتوان اذعان داشت که سراسر جهان دچار کمبود آب شده است به ویژه منطقه خاورمیانه ،که یکی از کم آب ترین مناطق جهان است .
در کشورهای حوزه خلیج فارس خشکی زیاد آب و هوا منجر به تبخیر حجم بالای منابع آبی می شود . علاوه بر این بارندگی کم نیز سبب کمبود آب در این مناطق شده است .[A.A.Murad et al ,2006,1450] این کشورها آب مورد نیاز خود را از تصفیه آب و فاضلاب ،شیرین سازی آب و منابع زیرزمینی تامین می کنند .[S.Orr,A.Cartwright et al ,2006] در سال های اخیر تعداد واحد های شیرین سازی آب بطور چشمگیری افزایش پیدا کرده است [E.D.Howe , 1974, Shuaifei Zhaoa et al .[,2012,390اگرچه افزایش ظرفیت کارخانه های آب شیرین کن منجر به برطرف کردن بخش عمده ای از نیاز های جامعه شده است اما این امر سبب افزایش هزینه های اقتصادی در بخش نمک زدایی شده است .
متاسفانه روش های متدوال نمک زدایی شامل MSF - multi stage flash distillation - و - RO - reverse osmosis نیازمند مقدار زیادی انرژی است که منجر به افزایش هزینه ها می شود .[C.Karaginnis et al . 2008 ,448]به دلیل تقاضای روز افزون آب شیرین و هزینه ی بالای فرآیند های نمک زدایی متدوال محققین برآن شدند که فرآیند های نمک زدایی کم هزینه تری را مورد بررسی قرار دهند .اخیرا اسمز مستقیم - - FO به عنوان یک تکنیک نمک زدایی جایگزین مورد بررسی قرار گرفته است.
بسیاری از تحقیقات اخیر بر روی فرآیند اسمز مستقیم برای کاربرد های مختلفی از جمله تصفیه فاضلاب ،تخلیص آب و نمک زدایی آب دریا،انجام شده اند . بر خلاف فرآیند های فشاری نظیر اسمز معکوس ،اسمز مستقیم یک فرآیند برای کاهش مصرف انرژی می باشد .[Shuaifei Zhaoa et al,2012,390] اسمز مستقیم یک فرآیند اسمز طبیعی است که در آن بخاطر تفاوت در فشار های اسمزی از یک غشا نیمه تراوا عبور کرده و از یک محلول با غلطت پایین به محلول دیگری با غلظت بالا نفوذ می کند .محلول با غلظت پایین محلول خوراک نام دارد که باید نمک زدایی شود از سوی دیگر ،محلول با غلظت بالا ،محلول اسمزی نامیده می شود .تفاوت فشار اسمزی بین محلول خوراک و محلول اسمزی باعث می شود تا آب از محلول خوراک به محلول اسمزی جریان یابد .نمک ها بر اساس ماهیت نیمه تراوایی غشا در محلول خوراک باقی می مانند .شکل - 1 - فرآیند اسمز مستقیم را نشان می دهد.[Tzahi Y et al ,282,2006]
