فیلتراسیون در ابعاد ریزتر

مقدمه

سالهاست که یکی از دورترین رویاها و آرزوهای انسان که همواره در تلاش برای رسیدن به آن بوده است، شیرین کردن آب تمام اقیانوس ها و دریاها است. اما آیا این اتفاق امکان پذیر می باشد؟ با تکنولوژی و توانمندی امروز، باید بگوییم خیر. اما می‌توانیم بگوییم با سرعتی که صنعت فیلتراسیون در حال پیشرفت است، این امر روزی تحقق پذیر خواهد شد.

بیشترین کاربرد فیلتراسیون به نظر شما چیست؟

احتمالا اکثر افراد با شنیدن کلمه فیلتر و تصفیه و فیلتراسیون به یاد آب آشامیدنی یا آب صنعتی می افتند. همانطور که می‌دانید، دنیای امروز درگیر بحران کم‌آبی و تغییر آب و هوای جهانی است. روزهایی که در آن جنگ آب برپا شود، دور به نظر نمی‌رسد. زمانی که شما مشغول خواندن این مقاله هستید، چندین نفر در آفریقا در حال از دست رفتن به خاطر کم آبی هستند. اگر امکان شیرین کردن آب‌های اقیانوس را داشتیم، این اتفاق دردناک نمی‌افتاد. گرچه این امر امروزه به شکل کامل امکان پذیر نیست. اما باید اذعان داشت، پیشرفت های قابل توجهی در زمینه فیلتراسیون و انواع آن اتفاق افتاده است.
زمانی که هدف فیلتراسیون، تصفیه ذرات ریزتر باشد به آن نانو فیلتراسیون یا میکرو فیلتراسیون گفته می‌شود. اینکه کدام یک از این اسامی را داشته باشد، بستگی به ابعاد مواد محلول در مایع دارد. در این مقاله به سراغ معرفی این روش ها در کنار یکی از پر استفاده‌ترین و مهم‌ترین روش‌های فیلتراسیون به نام اسموز معکوس رفته ایم.

میکرو فیلتراسیون

حتی اگر مفهوم فیزیکی و ریاضی نانو برای شما ناشناخته باشد، حتما این واژه‌ها را زیاد شنیده‌اید.
ابعاد بسیار ریز و میکروسکوپی به دسته‌های گوناگونی تقسیم میشوند که یکی از آنها نانو و دیگری میکرو نام دارد. در تعریف فیلتراسیون آمده است که این عمل برای جداسازی ذرات معلق در سیال انجام می‌شود. همینطور که پیش تر هم اشاره کردیم، این عمل به شکل های گوناگونی انجام می‌پذیرد. اینکه فیلتر ما توانایی عبور دادن قارچ ها و باکتری ها و به طورکلی ذرات بسیار ریز را داشته باشد یا خیر، به منافذ فیلتر بستگی دارد. ابعاد این منافذ، تعیین کننده نام فیلتراسیون هستند.

یکی از پرکاربردترین انواع فیلتراسیون در صنعت پزشکی، میکروفیلتراسیون است. در این نوع از صافش، دقت خیلی بالایی لازم است و حتی ریزترین ذرات هم نباید بتوانند از فیلتر عبور کنند. محدوده اندازه منافذ غشای میکروفیلتراسیون معمولا ۱۰-۱۰/۰ میکرومتر است.
البته در این صنعت گاهی لازم است دقت فیلتراسیون حتی بالاتر هم برود، و به طور مثال برای پردازش نمونه های بیولوژیکی از نانوفیلتراسیون استفاده گردد که اندازه غشای آن کوچکتر از 20 نانومتر می‌شود.
فیلتراسیون به منظور جداسازی ذرات معلق در سیال کاربرد دارد. که این سیال می‌تواند یک مایع، گاز یا مایع «فوق بحرانی» Supercritical باشد. فیلتراسیون به عنوان یک عمل فیزیکی، نقش مهمی در شیمی ایفا می‌کند. چراکه به منظور جداسازی مواد با ترکیبات مختلف از یکدیگر به کار می‌رود. در این فرآیندها یک حلال انتخاب می‌شود که بتواند تنها یکی از اجزا را در خود حل کند. با حل کردن مخلوط در حلال انتخابی، یکی از اجزا به صورت محلول از صافی گذر می‌کند درحالی که دیگری باقی می‌ماند. این روش از مهم‌ترین راهکارها برای خالص‌سازی ترکیبات است.

دیگر کاربردهای میکروفیلتراسیون

تصفیه آب آشامیدنی که در ابتدای مقاله هم از آن سخن گفتیم. یکی از مهم ترین کاربردهای میکروفیلتراسیون است. چراکه با وجود فیلتری در این ابعاد، احتمال آلودگی آب پس از انجام مراحل تصفیه، بسیار پایین می‌آید. و آلاینده‌های خطرزا به طور کامل از بین می‌روند.
اما برای تصفیه آب از روش‌های دیگری نیز بهره می‌برند، که در ادامه به بررسی آنها پرداخته‌ایم. با ما همراه باشید.

اولترافیلتراسیون و اسموز معکوس، دیگر روش‌های تصفیه آب صنعتی

اندازه یک منفذ فیلتر میکروفیلتراسیون حدود 1/0 میکرون است، بنابراین هنگامی که آب تحت میکروفیلتراسیون قرار می گیرد، بسیاری از میکروارگانیسم ها از بین می روند. اما ویروس ها در آب باقی می مانند. اولترافیلتراسیون این ذرات بزرگتر را از بین می برد و ممکن است برخی ویروس ها را نیز از بین ببرد. نه میکروفیلتراسیون و نه اولترافیلتراسیون نمی توانند مواد محلول را از بین ببرند، مگر اینکه ابتدا جذب شده(با کربن فعال) یا منعقد شوند (با نمک های زاج یا آهن).

فیلترهای اسموز معکوس دارای اندازه منافذ در حدود ۰.۰۰۰۱ میکرون هستند. پس از عبور آب از فیلتر اسموز معکوس، در اصل آب، خالص است. علاوه بر از بین بردن تمام مولکول های آلی و ویروس ها، اسموز معکوس همچنین بسیاری از مواد معدنی موجود در آب را از بین می برد. اسموز معکوس، یون های یک ظرفیتی را نیز از بین می برد. به این معنی که آب را شیرین می‌کند.

البته هر کدام از این روش ها معایب و مزایای خاص خود را دارند، که در مقاله دیگری به آن پرداخته ایم. همچنین شما عزیزان می توانید از طریق لینکدین مجموعه به پست های آموزشی ما دسترسی داشته باشید.