بررسی عملکرد فیلترهای تصفیه آب خانگی

در این مطلب سعی شده است به طور خلاصه و مفید آنچه را که یک نفر در ارتباط با بررسی عملکرد هریک از فیلترهای تصفیه آب خانگی باید بداند، در حد بضاعت یادآور شویم. بنابراین هر فرد مبتدی با مطالعه آن از لحاظ علمی و تئوری تا سطح ابتدایی و مقدماتی اطلاعات اولیه مورد نیاز در این زمینه را پیدا می‌کند.

اسمز معکوس:

اسمز معکوس یکی از شیوه‌های گسترده جداسازی است. تاریخچه کاربرد روش اسمز معکوس به سال‌های 1950 میلادی برمی‌گردد که آزمایش‌هایی توسط «رید» و «برتون» در دانشگاه فلوریدای آمریکا انجام شد و نخستین غشاء اسمز معکوس از سلولز استات ساخته شد. در اواخر سال‌های 1960 میلادی در دانشگاه کالیفرنیای لس‌آنجلس توسط «لب» و «سریارجان» آب شور تصفیه شده و تبدیل به آب شیرین شد و این پدیده به صورت تجاری مورد استفاده قرار گرفت.

برای درک بهتر و عمیق‌تر این نوع روش تصفیه بهتر است قبل از هر توضیحی خاصیت اسمزی آب را باید بشناسیم. اگر دو ظرف آب داشته باشیم که در یکی آب خالص و در دیگری آب ناخالص باشد و این دو را بهم ارتباط دهیم (مانند شکل شماره 1)، آب خالص تمایل دارد که به سمت آب ناخالص رفته و ناخالصی را تا جایی که هر دو آب به یک درجه برسند به سمت خود هدایت کند. این خاصیت اسمزی است. حال اگر طبق شکل شماره 2یک غشاء نیمه تراوا بین این ارتباط قرار گیرد و آب ناخالص تحت فشار باشد، ناخالصی در همان سمت قرار گرفته و آب خالص از غشاء عبور کرده و در ظرف دیگر جا می‌گیرد. این فرآیند را اسمز معکوس می‌نامند.

(شکل شماره 1)

(شکل شماره 2)

نیمه تراوا یعنی اینکه ممبرین برای برخی ذرات تراوا است و برای برخی دیگر خیر. فرض کنید ممبرین برای آب تراوا و برای نمک غیرتراوا باشد. بنابر این محلول نمک در یک طرف و آب خالص در طرف دیگر قرار می‌گیرد. ممبرین به آب اجازه می‌دهد به سمت دیگر تراوش پیدا کند.

مراحل تصفیه در دستگاه‌های اسمز معکوس

در این بخش سعی شده است، توضیحاتی در مورد جنس فیلتر، عملکرد آنها، تفاوت فیلترهای مرغوب و نامرغوب، چگونگی تشخیص و تست آنها توضیحاتی را ارائه کنیم.

فیلتر پروپیلن (PP) با روزنه‌های 5 میکرون:

حذف گل و لای، شن و ماسه و زنگار لوله‌های فرسوده به عهده این فیلتر است. البته میکروارگانیسم‌ها در حد کیست‌ها و انگل‌ها نیز توسط این فیلتر حذف می‌شنود. دلیل اینکه این فیلتر در مرحله اول قرار گرفته این است که با حذف موارد ذکر شده، طول عمر فیلتر کربن در مرحله دوم و سوم، همچنین طول عمر ممبرین بالا خواهد رفت. بر اساس تست‌های انجام شده بدون فیلتر PP فیلتر کربن شنی بعد از یک ماه کار کردن تا 40 درصد از قدرت عملکرد خود را از دست داده و بعد از 4 ماه کارکردن فقط 10 درصد توانایی حذف املاح ارگانیک را خواهد داشت. فیلترهای مرغوب از الیاف به هم تابیده شده پلی‌پروپیلن ساخته می‌شوند و فیلترهای نامرغوب به شکل رول روی هم پیچیده شده، ساخته می‌شود. بنابر این در نوع اول ذرات در جان فیلتر جای گرفته و عبور نمی‌کنند ولی در نوع دوم فقط در جداره بیرونی فیلتر ذرات جمع شده که در جاهایی که این ذرات در آب به وفور یافت می‌شود بعد از انباشته شدن بر جداره بیرونی فیلتر، آب به سختی از آن عبور کرده و باعث افت فشار در سیستم می‌شود. بعضی اوقات برعکس بعد از گذشت زمان کوتاهی که در آب قرار می‌گیرند بافت آنها باز شده و روزنه‌های آنها بزرگ‌تر از 5 میکرون می‌شوند.

فیلتر کربن شنی فعال شده:

وظیفه این فیلتر حذف املاح آلی و برخی از املاح غیرآلی است. این فیلتر از قابلیت بهبود طعم و بوی بد آب نیز برخوردار است. بابت اهمیت این فیلتر باید این نکته را یادآور شد که تعداد املاحی که فیلتر کربن فعال شده از آب حذف می‌کند بالغ بر 110 نوع است، که متاسفانه برخی از همکاران به دلیل عدم آگاهی از این موضوع و اینکه به نظرشان وظیفه فیلتر کربن فقط گرفتن طعم، بو و کلر آب است، لذا اقدام به واردات و فروش فیلترهای نامرغوب و فاقد کیفیت می‌کنند که اغلب این نوع فیلترها سرطان‌زا هستند.

چند نمونه از املاحی که فیلتر کربن در حذف آنها نقش موثری دارد.

کلر و مشتقات آن مانند: تری‌هالومتان، تتراکلریدکربن، کلرلان، کلریت، کلروبنزن، دی‌کلروبنزن

املاح آلی مانند: آترازین، بنزن، بنزو، برومات، اندرین، لیندان، تولوئن و ….

در آخر باید طعم و بوی بد آب را نیز اضافه کرد.

وجود موارد ذکر شده در آب می‌تواند زمینه بروز ‌سرطان، مشکلات کلیوی، کبدی، گوارشی، اختلال در سیستم گردش خون، اختلالات عصبی، عدم رشد سلول‌های مغز و … را در افراد ایجاد کند.

نکاتی که در ساختار فیلتر کربنی باید رعایت شود:

1. از کربن گیاهی استفاده شود.
2. اندازه دانه‌بندی رعایت شود.
3. کربن به کار رفته قدرت جذب (عدد یدین) بالای 1000 را دارا باشد.
4. بدنه آن از جنس پلی‌پروپیلن باشد.
5. واشر آن از لاستیک سفید یا بی‌رنگ باشد.
6. از چسب برای اتصال قطعات پوسته استفاده نشود. بلکه از جوش پلاستیک که از جنس پوسته فیلتر باشد به جای چسب استفاده شود.
7. اسفنج بکار رفته در فیلتر به گونه‌ای باشد که دانه‌های کربن آن را اشباع نکند.
8. مقدار کربن بکار رفته در فیلتر کم نباشد.

فیلتری با مشخصات بالا اصطلاحا درجه غذایی داشته و جزو فیلترهای مرغوب خواهد بود.

بعضی اعتقاد دارند که موارد ذکر شده توسط ممبرین حذف می‌شود. بابت این نوع طرز تفکر دو مورد را باید یادآور شد:

1. ممبرین در حذف املاح آلی موثر نبوده و همچنان املاح آلی در آب باقی می‌ماند.
2. بعضی از موارد که توسط فیلترهای نامرغوب وارد آب می‌شود، توسط ممبرین حذف نمی‌شود مانند رادیکال های آزاد شده توسط فیلتر بی کیفیت.

به طور دقیق می‌توان با تست یک املاح آلی یا با تست کلر از درصد فعال بودن کربن مطلع شد. اگر وسایل تست یا آزمایشگاه در دسترس نبود، کافی است مقداری از کربن را در یک لیوان آب ریخته و مقدار واکنش آن را مشاهده کنید. هرچقدر واکنش بیشتر باشد و مقدار اکسیژن خارج شده از کربن در آب بالاتر باشد آن فیلتر فعال‌تر است. البته آزمایش دقیقی نیست ولی در شرایط نبود وسایل تست شاید راه مناسبی برای ارزیابی نسبی باشد.

فیلتر کربن به هم پیوسته:

این فیلتر مکمل مرحله قبل است. مقداری از املاح آلی را که در مرحله قبل در آب باقی مانده است را این فیلتر حذف می‌کند. فیلتر کربن شنی با توجه به شدت جریان آب و مقدار املاح موجود در آب فرصت حذف بعضی از آنها را نخواهد داشت. اما پیوند مولکولی بعضی از آنها شکسته شده و زمانی که از روزنه‌های ریز کربن به هم پیوسته عبور می‌کنند، جذب کربن می‌شوند.

آنچه را که در باب کیفیت فیلتر مرحله دوم گفته شد در این فیلتر نیز باید رعایت شود. به علاوه اینکه پارچه کشیده شده روی کربن از روزنه یک میکرونی برخوردار باشد و روزنه خود کربن 5 میکرون باشد.

فیلتر ممبرین:

این فیلترمیکروارگانیزم‌ها و املاح غیرآلی ، مانند: نیترات، نیتریت، سلنیوم، سولفات، تالبوم، آرسنیک، آزبست، باریوم، کادمیوم، سیانور، سرب و … را حذف می‌کند. تقریبا بالغ بر شصت نوع از املاحی که می‌تواند در آب‌های شبکه‌ها وجود داشته باشند توسط ممبرین حذف می‌شوند.

• املاح غیرآلی سبب بروز بیماری‌های مغزی، پوستی، تیروئید، قلبی، کبدی، کلیوی، سرطان و… می‌شود.

اصولا از ظاهر فیلترهای ممبرین نمی‌توان پی به کیفیت آنها برد و باید به مدت طولانی مورد استفاده قرار بگیرند تا بتوان در مورد کیفیت واقعی آنها اظهار نظر کرد. همین طور با تست املاح غیرآلی مانند نیترات می‌توان از کیفیت آنها مطمئن شد. با این اوصاف قطر ممبرین و تعداد لایه‌های آن و طول رول به هم تابیده ممبرین می‌تواند نشان دهنده کیفیت آن باشد.

فیلتر کربن شنی خطی:

امکان دارد آبی که در مخزن ذخیره شده، دارای طعم و بو شود. بنابر این از فیلتر کربن شنی خطی (پست کربن) برای حذف بو و طعم آب بعد از خروج از مخزن استفاده می‌شود. محل قرار گرفتن این فیلتر در دستگاه بعد از مخزن است. اگر فیلتر دو و سه به موقع تعویض نشوند، فیلتر کربن شنی خطی می‌تواند کمک خوبی برای حذف املاح آلی باشد. به دلیل اینکه آب تصفیه شده از این مرحله عبور می‌کند، بنابراین طول عمر این فیلتر دو برابر بیشتر از فیلتر مرحله دوم است.