فیلتر ممبران، فیلتری است که در صنایع مختلف برای جداسازی و خالص سازی مواد به ویژه آب مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل کارایی، دقت و تطبیق پذیری این فیلتر در رفع نیازهای مختلف فیلتراسیون، محبوبیت زیادی را به دست آورده است. در ادامه این مطلب بیشتر با این نوع فیلتر و کارایی آن آشنا می شویم و هر آنچه باید درباره آن بدانیم را بیان خواهیم کرد.
فیلتر ممبران چیست؟
بهتر است قبل از هر چیز بدانیم که فیلتر ممبران چیست؟ فیلتر ممبران یک ماده نازک و متخلخل است که برای جداسازی ذرات یا مواد از یک سیال، معمولا یک مایع یا گاز، طراحی شده است. اجزای فیلتر ممبران شامل موارد زیر می شود:
- مواد غشایی: عنصر اصلی فیلتر، یک غشای نازک و متخلخل است که از موادی مانند استات سلولز، پلی اتر سولفون یا پلی وینیلیدین فلوراید ساخته شده است. این غشاء دارای منافذ دقیقی است که اندازه ذرات را تعیین می کند و می تواند فیلتراسیون را به بهترین شکل ممکن پیاده سازی کند.
- ساختار پشتیبان: غشا معمولا توسط یک ماده پشتی جامد یا متخلخل پشتیبانی می شود که یکپارچگی ساختاری را فراهم کرده و از فروپاشی غشاء در طول فیلتراسیون جلوگیری می کند.
- محفظه: فیلترهای ممبران در محفظه یا کارتریج فیلتر محصور شده اند که جریان سیال را از طریق غشاء تضمین می کند و از بای پس یا نشت جلوگیری می کند.
- درگاه های ورودی و خروجی: این ها رابط هایی برای ورود و خروج سیال به فیلتر هستند و فرآیند فیلتراسیون را تسهیل می کنند.
- مهر و موم و واشر: این اجزا برای حفظ یک اتصال بدون نشتی و ایمن بین فیلتر و محفظه وجود دارد که بسیار مهم در نظر گرفته می شود.
فیلترهای ممبران معمولا در زمینه های مختلفی از جمله تحقیقات آزمایشگاهی، تصفیه آب و فرآیندهای صنعتی استفاده می شوند. آنها اهداف متعددی مانند حذف ذرات، حفظ میکروارگانیسم ها و غلظت املاح را انجام می دهند.
انواع فیلتر ممبران
مانند بسیاری از فیلترهای دیگر انواع فیلتر ممبران نیز وجود دارند. برای انتخاب انواع فیلتر تصفیه آب باید به نکات مهمی توجه کنیم تا بتوانیم بهترین خرید را داشته باشیم.
۱. میکروفیلتراسیون (MF)
فیلترهای ممبران میکروفیلتراسیون دارای منافذ نسبتا بزرگی هستند که معمولا در محدوده ۰.۱ تا ۱۰ میکرومتر (μm) قرار دارند. این غشاها عمدتا برای حذف ذرات بزرگ مانند رسوبات، باکتری ها و برخی کلوئیدها استفاده می شوند. درباره کاربردهای فیلتر ممبران میکروفیلتراسیون می توان گفت، به طور گسترده در دستگاه تصفیه آب نیمه صنعتی، فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی و صنایع دارویی استفاده می شوند. ساختار متخلخل غشاهای MF اجازه می دهد تا آب جریان بالایی داشته باشد در حالی که ذرات را حفظ می کند.
۲. اولترافیلتراسیون (UF)
فیلترهای ممبران اولترافیلتراسیون اندازه منافذ کوچکتری دارند که معمولا در محدوده ۰.۰۰۱ تا ۰.۱ میکرومتر است. UF در از بین بردن ذرات کوچکتر از جمله ویروس ها، پروتئین ها و ماکرومولکول های خاص موثر است. این نوع غشاء در کاربردهای مختلفی از جمله دستگاه تصفیه آب خانگی و نمک زدایی استفاده می شود. UF می تواند اجزا را بر اساس اندازه و وزن مولکولی جدا کند.
۳. نانو فیلتراسیون (NF)
یکی از فیلترهای مورد استفاده در نانوفیلتراسیون نوعی فیلتر ممبران با منافذ کوچکتر است که معمولا در محدوده ۰.۰۰۱ تا ۰.۰۱ میکرومتر ساخته می شود. غشاهای NF در جداسازی یون های چند ظرفیتی و مولکول های آلی کوچک آب موثر هستند. آنها معمولا در آب شیرین کن صنعتی، حذف رنگ و صنعت داروسازی استفاده می شوند. NF یک فرآیند جداسازی انتخابی را ارائه می دهد که می تواند یون های خاصی را حذف کند در حالی که به دیگر بخش ها اجازه عبور می دهد. استفاده از این نوع فیلتر ها ممکن است روی قیمت دستگاه تصفیه آب نیز تاثیر بگذارد.
۴. اسمز معکوس (RO)
ممبران اسمز معکوس دارای کوچکترین منافذ هستند، معمولا کمتر از ۰.۰۰۱ میکرومتر. RO یک فرآیند بسیار موثر برای نمک زدایی و تصفیه آب با حذف نمک ها، مواد معدنی و اکثر آلاینده ها است. این نوع فیلترها به طور گسترده در آب شیرین کن نیمه صنعتی و همچنین در کاربردهای مختلف صنعتی که به آب با خلوص بالا نیاز است، مانند تولید لوازم الکترونیکی و تولید دارو استفاده می شود.
۵. ممبران جداسازی گاز
فیلتر ممبران جداسازی گاز به طور خاص برای جداسازی گازهای مختلف از مخلوط های گازی طراحی شده اند. این غشاها اغلب در کاربردهایی مانند تولید نیتروژن، پردازش گاز طبیعی و بازیابی هیدروژن استفاده می شوند. آنها برای جداسازی گازهای خاص به تفاوت در نفوذپذیری گاز از طریق مواد ممبران متکی هستند.
نحوه تشخیص فیلتر ممبران اصلی
اگر قصد خرید فیلتر ممبران تصفیه آب را دارید باید بدانید که نحوه تشخیص فیلتر ممبران اصلی به چه صورت است. شناسایی فیلترهای ممبران اصلی شامل چند مرحله کلیدی است. ابتدا بسته بندی را برای بررسی اطلاعات سازنده و نام تجاری بررسی کنید. به دنبال تولید کنندگان معتبری باشید که به دلیل تولید فیلترهای باکیفیت شناخته می شوند، زیرا محصولات تقلبی اغلب فاقد برند رسمی هستند. فیلتر اصلی ممبران معمولا در بسته بندی های مهر و موم شده با طراحی خوب با برچسب ها و دستورالعمل های واضح عرضه می شوند.
خود فیلتر را برای ویژگی های خاص بررسی کنید. فیلترهای ممبران اصلی، کیفیت و دقت بالایی در ساخت آنها به کار رفته است. علامت ها یا شماره سریال های منحصر به فردی را که سازنده ممکن است برای تأیید استفاده کند، بررسی کنید. فیلترهای اصلی معمولا از مواد خاصی ساخته می شوند که برای هدف مورد نظرشان طراحی شده اند، مانند استات سلولز، نیتروسلولز یا سایر مواد تخصصی. این موارد را نیز باید در نظر بگیرید تا بتوانید فیلتر ممبران اصلی را برای خود انتخاب کنید.
مشکلات فیلتر ممبران
با وجود مزایای بسیاری که برای فیلتر ممبران وجود دارند، مشکلات ممبران نیز نباید نادیده گرفته شوند. در صورت بروز مشکل عملکرد فیلتر ممبران تحت تاثیر قرار می گیرد. بنابراین باید با آن ها آشنا شویم.
۱. رسوب گیری
رسوب زمانی رخ می دهد که ذرات، میکروارگانیسم ها یا ماکرومولکول ها روی سطح غشاء انباشته می شوند و جریان را مسدود می کنند و راندمان فیلتراسیون را کاهش می دهند. این منجر به افزایش هزینه های عملیاتی و کاهش طول عمر ممبران شود. عوامل رسوب دهنده متداول عبارتند از: جامدات معلق، کلوئیدها و مواد آلی. این می تواند برای فیلتر ممبران خانگی مضر باشد.
۲. پوسته پوسته شدن
رسوب گذاری نمک ها یا مواد معدنی بر روی سطح ممبران، می تواند جریان نفوذ مایع یا آب را کاهش و مصرف انرژی را افزایش دهد. پوسته پوسته شدن اغلب یک مشکل در فرآیندهای تصفیه آب است، که در آن مواد معدنی سختی مانند کلسیم و منیزیم می توانند رسوب ایجاد کنند.
۳. رسوب زیستی
میکروارگانیسم ها مانند باکتری ها، جلبک ها و قارچ ها می توانند به سطوح غشایی بچسبند و روی آن رشد کنند و بیوفیلم را تشکیل دهند. رسوب زیستی می تواند کیفیت نفوذ را کاهش دهد و منجر به افزایش نیاز به نگهداری و تمیز کردن شود.
۴. حساسیت به دما
دمای شدید می تواند بر عملکرد فیلترهای غشایی تأثیر بگذارد. دمای بالا می تواند رسوب زدگی را تسریع کند، در حالی که دمای پایین می تواند منجر به کاهش شار نفوذ شود. کنترل دما برای بهینه سازی فیلتر ممبران حیاتی است.
نحوه شستشوی فلیترهای ممبران خانگی و صنعتی
شستشوی فیلترهای ممبران یک فرآیند ضروری در کاربردهای مختلف علمی، صنعتی و خانگی به ویژه در آزمایشگاه ها است. در آزمایش های محیطی و صنعت داروسازی بیشتر به آن توجه می شود. همان طور که پیش تر بیان شد با گذشت زمان، این فیلترها می توانند با آلاینده ها مسدود شوند و کارایی آنها کاهش یابد. نگهداری منظم، از جمله شستشو، برای اطمینان از عملکرد بهینه فیلتر ضروری است. در ادامه نحوه شستشوی ممبران خانگی و نحوه شستشوی ممبران صنعتی را مرحله به مرحله توضیح می دهیم.
مرحله ۱: تجهیزات لازم را تهیه کنید.
قبل از شروع شستشوی فیلتر ممبران صنعتی و خانگی، مطمئن شوید که تمام تجهیزات و مواد مورد نیاز را در دسترس دارید. برای این کار شما موارد زیر نیاز خواهید داشت:
- ظرفی برای نگهداری فیلتر
- آب مقطر یا دیونیزه
- یک محلول تمیز کننده مناسب (مانند یک شوینده ملایم یا یک حلال مناسب)
- یک پارچه یا کاغذ صافی تمیز و بدون پرز
- دستکش نیتریل یا لاتکس
- عینک ایمنی (در صورت کار با مواد بالقوه خطرناک)
- سیلندر مدرج یا پیمانه اندازه گیری
- جریان ملایم هوای فشرده (اختیاری)
مرحله ۲: انجام اقدامات احتیاطی ایمنی
قبل از شروع، رعایت نکات ایمنی بسیار مهم است. همیشه از دستکش و عینک ایمنی استفاده کنید تا از آلودگی های احتمالی و مواد شیمیایی که ممکن است روی فیلتر وجود داشته باشد محافظت کنید.
مرحله ۳: شناسایی آلاینده ها
نوع آلاینده های فیلتر ممبران را تعیین کنید. این اطلاعات به شما کمک می کند تا محلول تمیز کننده مناسب را انتخاب کنید. آلاینده های رایج عبارتند از ذرات، میکروارگانیسم ها و باقی مانده های شیمیایی. برخی از فیلترها ممکن است به محلول های تمیز کننده یا مواد تخصصی نیاز داشته باشند.
مرحله ۴: محلول تمیز کننده را آماده کنید.
یک محلول پاک کننده مناسب بر اساس آلاینده ها انتخاب کنید. برای تمیز کردن فیلترهای خانگی، یک شوینده ملایم مخلوط با آب مقطر یا دیونیزه اغلب موثر است. با مخلوط کردن مواد شوینده با آب در غلظت مناسب، محلول پاک کننده ای تهیه کنید. غلظت به مواد شوینده خاص و ماهیت آلاینده ها بستگی دارد. برای رقیق سازی مناسب با دستورالعمل های سازنده مواد شوینده مشورت کنید.
مرحله ۵: فیلتر غشایی را خیس کنید.
فیلتر ممبران مسدود شده را در یک ظرف قرار دهید و مطمئن شوید که کاملا در محلول تمیز کننده فرو رفته است. اجازه دهید مدت زمان مشخصی، معمولا ۱۵ تا ۳۰ دقیقه خیس بخورد. خیساندن به شل شدن و حل شدن آلاینده ها کمک می کند و حذف آنها را آسان تر می کند.
مرحله ۶: فیلتر را به آرامی هم بزنید.
پس از خیساندن، فیلتر را به آرامی با چرخاندن ظرف هم بزنید. این کار به حذف آلاینده ها از سطح فیلتر کمک می کند.
مرحله ۷: فیلتر را بشویید.
پس از هم زدن، فیلتر را از محلول پاک کننده خارج کرده و آن را با آب مقطر یا دیونیزه کاملا بشویید. آبکشی کنید تا محلول تمیز کننده به طور کامل از فیلتر خارج شود.
مرحله ۸: فیلتر را بررسی کنید.
فیلتر را برای هر گونه آلودگی باقیمانده بررسی کنید. اگر هنوز به طور مشهودی کثیف است، ممکن است لازم باشد فرآیند تمیز کردن را تکرار کنید.
مرحله ۹: فیلتر غشایی را خشک کنید.
هنگامی که فیلتر تمیز شد، قبل از استفاده باید خشک شود. فیلتر را روی یک پارچه تمیز و بدون پرز یا کاغذ صافی در یک محیط کنترل شده قرار دهید تا از آلودگی مجدد جلوگیری شود. می توانید از جریان ملایم هوای فشرده برای کمک به خشک شدن استفاده کنید و اطمینان حاصل کنید که فیلتر قبل از استفاده کاملا خشک شده است.
نحوه جا زدن فیلتر های ممبران خانگی و صنعتی
فیلتر ممبران داخلی و صنعتی به شیوه خاصی جای می گیرد. نحوه جا زدن ممبران صنعتی و نحوه جا زدن ممبران خانگی شامل چندین مرحله حیاتی برای اطمینان از نصب صحیح فیلتر و عملکرد موثر آن است. پس اگر فیلتر با شستن تمیز نشود زمان تعویض فیلتر ممبران فرارسیده و باید یک فیلتر نو را جایگزین کنید.
۱. ابزار و تجهیزات لازم را تهیه کنید.
اطمینان حاصل کنید که تمام ابزار و تجهیزات مورد نیاز از جمله آچار، پیچ گوشتی، نوار تفلون و فیلتر ممبران جایگزین را در اختیار دارید. برای تاسیسات صنعتی، برای هر گونه نیاز اضافی با مشخصات سازنده مشورت کنید.
۲. خاموش کردن دستگاه تصفیه آب
برای جلوگیری از جاری شدن آب در حین نصب، جریان آب را به دستگاه تصفیه قطع کنید. این کار معمولا با بستن شیر ورودی آب انجام می شود.
۳. سیستم را تخلیه کنید.
یک شیر آب متصل به دستگاه تصفیه آب را برای کاهش فشار و تخلیه آب باقیمانده از سیستم باز کنید. این مرحله به ویژه برای تاسیسات صنعتی بسیار مهم است.
۴. پوشش محفظه فیلتر را جدا کنید.
پوشش محفظه فیلتر را بردارید. این ممکن است شامل استفاده از آچار یا پیچ گوشتی بسته به طرح باشد. در محیط های صنعتی، پروتکل های ایمنی موجود را دنبال کنید.
۵. فیلتر قدیمی را بردارید.
فیلتر غشایی قدیمی را با دقت بیرون بیاورید. با پیروی از قوانین محیطی محلی، آن را به درستی دور بیندازید. در محیط های صنعتی، مطمئن شوید که روش های دفع مناسب دنبال می شود.
۶. فیلتر جدید را آماده کنید.
قبل از نصب فیلتر جدید، مطمئن شوید که جایگزین صحیح و سازگار با مدل تصفیه کننده شما است. در صورت لزوم، فیلتر را همانطور که در دستورالعمل سازنده مشخص شده است، برای مدت زمان مشخصی در آب تمیز خیس کنید.
۷. نصب فیلتر جدید
فیلتر غشایی جدید را با پیروی از دستورالعمل های سازنده برای تراز و جهت گیری در محفظه فیلتر قرار دهید. مطمئن شوید که به طور ایمن در جای خود قرار دارد.
سخن پایانی
فیلتر ممبران یکی از بهترین نوع فیلترهای موجود مخصوصا برای دستگاه های تصفیه آب است. برای خرید فیلتر ممبران با کیفیت باید این فیلتر و انواع آن به خوبی آشنا شویم. در این صورت می توان بهترین استفاده از آن را داشته باشیم.
سوالات متداول
وظیفه اصلی فیلتر ممبران چیست؟
وظیفه اصلی فیلتر ممبران جداسازی انتخابی مواد بر اساس اندازه، بار یا سایر ویژگی های آنهاست.
فاکتورهای کلیدی که باید در هنگام انتخاب فیلتر ممبران در نظر گرفت چیست؟
هنگام انتخاب فیلتر ممبران، توجه به اندازه منافذ، سازگاری مواد، سرعت جریان و راندمان فیلتراسیون ضروری است.
چالش های مرتبط با فیلتر ممبران چیست؟
انتخاب تولیدکنندگان فیلتر ممبران مناسب، روش ساخت فیلتر ممبران و رسوب گیری آن از چالش ها است.
منبع:
