مواد تشکیل دهنده فیلترهای تصفیه آب

در این مقاله سعی داریم به بررسی مواد اولیه تشکیل دهنده‌ی فیلتر‌های تصفیه آب و چگونگی عملکرد آن‌ها در حذف املاح و سموم موجود در آب بپردازیم.

فیلتر مرحله اول دستگاه تصفیه آب “فیلتر P. P (پلی پروپیلن)”

این فیلتر یک فیلتر الیافی با روزنه‌های پنج میکرونی است که از ماده‌ای به نام پلی پروپیلن تولید می‌شود. پلی پروپیلن دارای دو گرید یا دو شکل می‌باشد؛ یکی از آن‌ها حالت الیافی دارد و دیگری حالت تزریقی.

گرید الیافی که برای این فیلتر مرحله اول تولید می‌شود، به شکل بافته‌ای که در هم تنیده است، و روزنه پنج میکرونی را به وجود می‌آورد. اهمیت دارد که این فیلتر از جنس پلی پروپیلن باشد و از مواد دیگر استفاده نشود. به علاوه، اصطلاحاً در بازار به این فیلتر به صورت مخفف” P. P “ پلی پروپیلن” گفته می‌شود.

فیلتر مرحله دوم دستگاه تصفیه آب ” کربن فعال “

مرحله دوم، شامل کربن گرانول است که به آن GAC یا UDF نیز می‌گویند و متشکل از کربن فعال به شکل گرانولی است. این گرانول‌ها معمولاً ابعادی بین 8 تا 30 میکرون دارند. اگر این ابعاد بزرگتر باشند، عملکرد آن‌ها در حذف املاح ضعیف‌تر است اما از نظر تولید کننده دارای مزیت بیشتری می‌باشد چراکه به دلیل اندازه بزرگتر دانه‌های کربن می‌توان با وزن کمتر حجم مشابه را در آن پر کرد.

پوسته این فیلتر میبایست از جنس پلی پروپیلن باشد. اسفنج و نمد نیز در این فیلتر استفاده می‌شود. گاهی اوقات از چسب برای چسباندن‌بخش های بالا و پایین GAP فیلتر استفاده می‌شود. برخی از تولیدکنندگان نیز برای اتصال این‌بخش از نوعی قفل مخصوص استفاده می‌کنند که مزیت‌های بیشتری دارد. واشری که بر روی فیلتر قرار می‌گیرد، معمولاً از جنس سیلیکون و یا PVC خوراکی ساخته می‌شود. اما اخیراً برای کاهش هزینه، برخی از تولیدکنندگان از فوم استفاده می‌کنند که این روش مورد تایید نیست.

فیلتر مرحله سوم دستگاه تصفیه آب ” کربن بلاک یا CTO “

مرحله سوم فیلتر کربن بلاک است که به آن CTO نیز گفته می‌شود. این فیلتر حاوی کربن با مش فوق‌العاده ریز است که وقتی به هم پیوسته می‌شود و به شکل بلوک در می‌آید، روزنه‌های پنج میکرونی را ایجاد می‌کنند. در این فیلتر برای اتصال GAP‌های بالایی از چسب استفاده می‌شود و‌بخش های بالا و پایین آن معمولاً باید از جنس پلی پروپیلن باشند. برای جلوگیری از خروج ذرات کربن بکار رفته در این فیلتر‌ها از توری پلاستیکی نیز در این فیلتر استفاده می‌شود که جنس آن نیز باید پلی پروپیلن باشد و از پارچه نیز استفاده می‌شود. واشری که بر روی این فیلتر قرار می‌گیرد، به همان شکل فیلتر دوم است و این واشر ترجیحاً باید از جنس سیلیکونی یا PVC خوراکی باشد.

بعضی از شرکت‌ها در این مرحله به جای استفاده از کربن بلاک یا CTO، از فیلتر پلی پروپیلن با روزنه ریزتر و یک میکرونی استفاده می‌کنند. این نوع فیلتر با وزن بالاتری که نسبت به فیلتر پنج میکرونی دارد با ایجاد روزنه‌های یک میکرونی عملکرد بهتری را در این مرحله از خود نشان می‌دهد.

 فیلتر مرحله چهارم دستگاه تصفیه آب ” ممبران یا ممبرین “

فیلتر ممبرین از نظر تولید مقداری پیچیده‌تر از سایر فیلتر‌های ذکر شده میباشد. انواع مختلفی و متنوعی از ممبرین‌ها وجود دارند، اما یکی از انواع پرکاربرد و پایدار آن، ممبرین‌های سرامیکی یا معدنی هستند. این ممبرین‌ها به دلیل پایداری‌شان در دما و شرایط شیمیایی، دارای قدرت مکانیکی بالایی برای استفاده در شرایط خاص هستند و جایگاه ویژه‌ای دارند.

نوع دوم ممبرین، ممبرین‌های Mixed matrix یا ممبرین‌های M. M. M  نام دارند. این ممبرین‌ها از قرار دادن پرکننده‌های معدنی در matrix یا بدنه خود، به دلیل خواص آلی مخلوط، به دست می‌آیند. هزینه ساخت آن‌ها کمتر است و به جهت نوع ممبرین استفاده شده در آنها انتخاب‌پذیری بالایی نیز دارند، به همین دلیل توجه برخی از تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان به این نوع ممبرین‌ها جلب شده است.

ممبرین‌های دیگری نیز وجود دارند که به آن‌ها ممبرین‌های نیز گفته می‌شود. این نوع ممبرین‌ها به دو دسته سلولزی و ممبرین‌های غشای فیلم نازک تقسیم می‌شوند. ممبرین‌های سلولزی به دلیل محدودیت‌هایی که در تحمل pH دارند، غالبا تنها می‌توانند pH بین چهار تا شش را تحمل کنند و عملکرد بسیار عالی‌ای در این محدوده pH دارند اما اگر pH محیط متفاوت از این محدوده باشد، طول عمر و عملکرد آن‌ها ضعیف می‌شود و آسیب‌پذیری بالایی در برابر آسیب‌های بیولوژیکی پیدا می‌کنند و زودتر دچار تخریب می‌شوند. به همین دلیل، این نوع ممبرین‌ها از محبوبیت زیادی برخوردار نیستند.

اما ممبرین‌های غشای فیلم نازک یا TFC که ممکن است به آن‌ها Thin-film composite نیز گفته شود، پرکاربردترین نوع ممبرین‌ها در بازار جهانی می‌باشند. این نوع ممبرین‌ها خواص مکانیکی بسیار عالی دارند و نسبت حذف یا rejection rate آن‌ها بسیار بالاست. اما اصلی‌ترین نقطه ضعفی که دارند، مربوط به مقاومت کم در برابر کلر است. کلر تنها چیزی است که می‌تواند به سرعت این نوع ممبرین‌ها را تخریب کند.

این ممبرین‌ها از سه قسمت تشکیل شده‌اند: یک لایه محافظه‌ای پلی‌استری که وظیفه آن حفظ رطوبت در داخل غشاء است، یک لایه داخلی بسیار ریز از پلی‌سلفن، و یک لایه نازک از پلی‌آمید. این سه لایه روی هم قرار می‌گیرند و به شکل رول دور یک لوله پلی‌آمیدی پیچیده می‌شوند. به شکل نرمال ضخامت لایه معمولا حدود پنجاه میکرون و ضخامت دیواره حدود بیست میکرون میباشد. در این ممبرین‌ها از لوله، چسب و واشر استفاده می‌شود.

فیلتر مرحله پنجم دستگاه تصفیه آب “فیلتر پست کربن”

فیلتر مرحله بعدی، یعنی مرحله پست کربن، که محتویات آن از کربن تشکیل شده است، دارای پوسته‌ای از پلی‌پروپیلن، اسفنج و نمد درون آن استفاده شده و از چسب نیز برای اتصال قطعات استفاده می‌شود.

اخیراً یک تکنولوژی جدید به نام اولتراسونیک معرفی شده است که از همان پوسته پلی‌پروپیلن استفاده می‌کند و با یک فرآیند جوش داده شده که به آن جوش اولتراسانی می‌گویند. این تکنولوژی اهمیت زیادی دارد زیرا نیاز به استفاده از چسب را کاهش می‌دهد و انتخاب چسب مناسب بسیار حیاتی است؛ زیرا چسب باید مطابق با استانداردهای مواد غذایی باشد و دارای درجه غذایی مناسب باشد.

فیلتر مرحله ششم دستگاه تصفیه آب “فیلتر مینرال”

فیلتر مرحله بعدی، که مرحله مینرال است، از سنگ‌های معدنی تشکیل شده است و با استفاده از سنگ‌های معدنی به کار رفته املاح مفید حذف شده در فرایند تصفیه را به آب باز می‌گرداند. این فیلتر دارای پوسته‌ای از پلی‌پروپیلن، اسفنج، نمد، چسب و همان جوش اولتراسانی استفاده شده است.