تحقیق حوزه های کاربرد تکنولوژی غشا

مقدمه
حوزه های کاربرد تکنولوژی غشا'
تکنولوژی غشاء یا membrane، یکی از تکنولوژیهای پرکاربرد در صنعت امروز است که حوزه کاربرد آن از صنعت آب و فاضلاب تا صنایع غذایی و دارویی گسترده است. در همین زمینه گفتگویی با دکتر روستا آزاد، عضو هیئت علمی و رئیس پژوهشکده بیوشیمی دانشگاه صنعتی شریف انجام شده است که مطلب زیر خلاصهای از مباحث مطرح شده در این گفتگو توسط دکتر است:
محورهای اصلی کاربرد غشاءها:
1- صنعت آب و فاضلاب:
جداسازی املاح آب در فرایندهای تصفیه به صورت شیمیایی، بیوشیمیایی، میکروبی و غیره انجام میگیرد. مهمترین بخش در فرآیند جداسازی و فیلتراسیون املاح از آب، غشاءها هستند. برای مناطقی که آب آشامیدنی طبیعی مطلوبی ندارند، آب شیرینکنها از دستگاههای پرمصرف محسوب میشوند. به طور مثال در ایران شهرهایی مثل قم از این مشکل رنج میبرند که آب شیرینکنها تا حد زیادی این مشکل را مرتفع کردهاند. حتی در شهرهایی که آب آشامیدنی به ظاهر مطلوبی دارند، دستگاهای آب شیرینکن بازار خوبی داشتهاند چرا که به هر حال آب جاری طبیعی دارای آلودگی میباشد.
اخیراً خبری در مورد کشور چین منتشر شد که این کشور با مشکل آب مواجه است در حالی که کشور چین دارای رودخانههای بزرگ بوده و دارای میانگین بارش سالانه بالا میباشد. بنابراین چنین کشوری نیز با جمعیت زیاد نیاز به تصفیه آب و استفاده از تکنولوژی غشاء دارد.
فاضلاب نیز پس از یک حد مشخص از آلودگی، دیگر برای شرب مناسب نیست ولی با تصفیه میتوان از آن در استفادههایی نظیر کشاورزی یا کارهای عمرانی استفاده کرد.
روشهای تصفیهای که مبتنی بر فرایندهای تبخیر و میعان هستند، مصرف انرژی بالایی دارند. بویژه در فرآیند میعان که برودتی است، میزان مصرف انرژی بیشتر است. ولی تکنولوژی غشاء این مشکل را ندارد و میتواند به عنوان جایگزین خوبی برای روشهای قدیمی تصفیه مطرح شود.
البته هزینه اولیه دستگاههای آب شیرینکن شاید زیاد باشد. ولی دولت میتواند سوبسیدی که برای درمان بیماریهای انگلی میدهد به خرید دستگاههای تصفیه بدهد و از شرکتهایی که در زمینه توسعه چنین دستگاههایی فعالیت میکنند، حمایت کند تا بتوانند بتدریج هزینههای تولید را کاهش دهند.
2- صنایع غذایی:
صنعت لبنیات، آب میوه و صنایع تبدیلی دیگر که در حوزه صنایع غذایی قرار میگیرند، یکی دیگر از مصرفکنندگان اصلی غشاءها محسوب میشوند. به طور مثال در سیستمهای uf که در تولید پنیر استفاده میشوند، غشاء به کار برده میشود. همچنین از سیستمهای غشایی در پاستوریزاسیون و هموژنیزاسیون نیز استفاده میشود. در تولید انواع آبمیوهها که منبع پروتئین برای انسان هستند، از غشاء برای شفافسازی و تا حدودی آلودگیزدایی استفاده میشود.
3-صنایع دارو و پزشکی:
تولید دارو با سیستمهای مختلفی انجام میشود. این دارو نیاز به خالصکردن دارد و اهمیت خالصسازی دارو کمتر از تولید دارو نیست. به طوری که تولید دارو 30 درصد از هزینههای دارو را در برمیگیرد در حالی که 70 درصد هزینهها، صرف خالصسازی دارو میشود. مهمترین عنصر در فرایند خالصسازی، غشاءها هستند که در فرایندهایی مانند دیالیز، میکروفیلتراسیون و نانوفیلتراسیون به کاربرده میشوند. در پزشکی نیز در سیستمهای رهایش دارو و یا ایمپلنتهایی که باید جذب و دفع کنترل شده در بدن داشته باشند از غشاء استفاده میشود.
4-تصفیه هوا و خالصسازی گازها:
یکی از محورهای اصلی کاربرد غشاءها تصفیه هوا و یا تولید گازهای خالص مانند اکسیژن خالص و نیثروژن خالص میباشد که این گازها کاربردهای صنعتی زیادی دارند. در فرایند PSA که در تولید اکسیژن و نیتروژن خالص به کار برده میشود از غشاءها استفاده میشود. امروزه عقیده بر این است که اگر بتوان از طریق غشایی مقداری اکسیژن وارد موتور خودرو کرد، احتراق بهتر صورت میگیرد.
5-کاربردهای دیگر:
زمینههای صنعتی فراوان دیگری نیز وجود دارد که در کنار محورهای اصلی ذکر شده در بالا، در حوزه کاربردههای تکنولوژی غشاء قرار میگیرند. از جمله سه محصول صنعتی مهم که در کشور با همین تکنولوژی تولید میشوند، عبارتند از: گاز کلر، آب ژاول و سود. گاز کلر تولید شده به این روش بسیار باکیفیت است, بهطوری که حتی به کشورهای منطقه صادر میشود.

تصفیه آب با روش اسمز معکوس

اهمیت تصفیه آب
● چه برای مصارف آشامیدنی و چه برای مصارف صنعتی، معمولا آب طبیعی احتیاج به تصفیه دارد. تصفیه آب برای مصارف آشامیدنی هم آسان تر و هم ارزان تر از تصفیه آب برا ی مصارف صنعتی است.
نگرانیهای اساسی در مورد آب آشامیدنی عبارتند از:
• باکتری های بیماری زا ( پاتوژن ها ) در آب.
• کمبود و یا وجود زیادی غلظت بعضی از یونها که در سلامتی انسان نقش دارند مانند: یون فلوئور.
• ذرات معلق در آب.
• بو و مزه آب.
● دامنه نگرانی های اساسی در مورد آب های صنعتی بستگی به محل مصرف آب دارد. آب به صورت های متفاوت در صنایع وابسته مطرح می شود:
1- به عنوان ماده اولیه برای تهیه محصول نهایی، بدون اینکه تغییر شکل دهد.
2- به عنوان ماده اولیه برای شرکت در واکنش شیمیایی تهیه محصول نهایی.
3- به عنوان حلال موادی که در واکنشهای شیمیایی شرکت می کنند.
4- به عنوان ماده واسطه انتقال حرارت از دمای زیر صفر( آب نمک ) تا دمای بخار آب.
5- به عنوان ماده ذخیره کننده انرژی.
6- به عنوان ماده واسطه جهت خارج کردن مواد ناخواسته (زائد).
7- به عنوان سپر محافظتی در برابر گرما و تشعشع آب سنگین( D2O ) مورد استفاده در نیروگاهها.
8- به عنوان ماده ای راحت و ارزان جهت استاندارد ساختن دستگاههای اندازه گیری دما،دانسیته و ویسکوزیته.
9- به عنوان ماده اصلی جهت مبارزه با آتش به جز در موارد استثنائی مثل مواد نفتی.
10- خصوصا در مهندسی شیمی و پترو شیمی، بسیاری از فرایندها همانند نمک زدایی، خشک کردن، تبخیر کردن، کریستالیزاسیون، اختلاط، رزین های تعویض یونی، رطوبت زدایی، جذب سطحی و غیره در ارتباط مستقیم با آب هستند.
● مطلوب ترین آب برای هر صنعتی آب بدون یون می باشد، اما هزینه تصفیه آب تا رسیدن به مرحله آب بدون یون بسیار زیاد است. برای هر صنعتی مطلوب ترین آب آن است که هزینه تصفیه آب کمتر از مخارج درمان عواقب زیان بخش ناخا لصی ها باشد که برای اکثر صنایع، رسیدن به این امر با تکیه بر استفاده از سیستم اسمز معکوس RO یا (Reverse Osmosis ) امکان پذیر می باشد.
برخی اثرات زیان بخش ناخالصی های آب در صنعت:
1- تولید رسوب در دستگاه های حرارتی و دیگ بخار.
2- تولید بخار با کیفیت پایین.
3- خوردگی بویلرها و دیکر سیستم های حرارتی و لوله ها.
4- اتلاف مواد شیمیایی مانند صابون.
5- باقی گذاردن لکه روی محصولات غذایی و نساجی.
ناخالصی های آب:
تقریبا هر ماده ای در آب محلول است و این حلالیت به دما، فشار، PH ، پتانسیل شیمیایی و به غلظت نسبی دیگر مواد در آب بستگی دارد. در طبیعت این عوامل چنان به هم مربوط هستندکه کمتر می توان حلالیت ماده ای را در آب به طور دقیق پیش بینی کرد. در واقع آب یکی از مشهورترین حلال هاست. مخصوصا مواد قطبی( مثل نمک ها ) به مقدار زیادی در آب حل می شوند. از این رو آب به طور خالص در طبیعت وجود ندارد.
آب همیشه در حال انحلال ، انتقال و یا رسوب گذاری است. بخار آب موجود در هوا، در اثر میعان به صورت باران در می آید که در موقع باریدن مقداری گردو خاک، اکسیژن، دی اکسید کربن و دیگر گازها را در خود حل می کند. در روی سطح زمین، آب مقداری از مواد معدنی را در خود حل کرده و همراه مواد دیگر به نقاط مختلف منتقل می کند.
آب در هنگام نفوذ در لایه های مختلف زمین، قسمتی از مواد معلق و میکروبها را در در لایه های مختلف زمین از دست می دهد.
● ناخالصی های آب را می توان به چهار دسته تقسیم کرد:
1- مواد معلق
2- گازها
3- نمکهای محلول
4- میکروب ها خصوصا اشریشیا کلیفرم (کلیفرم روده
تکنولوژی های غشایی
فرآیندهای غشایی از روشهای نوین جداسازی هستند که بدون استفاده از تغییرفاز،اجزاء مورد نظر را از سیال جدا می نمایند.عدم تغییر فاز در طول فرایند جداسازیموجب می شود که جداسازی با صرف انرژی کمتری صورت گیرد. دو خصوصیت اصلی غشاها یعنیتوانایی قابل توجه در انجام انواع جداسازی ها و حداقل مصرف انرژی، عوامل گسترشروزافزون فرایندهای غشایی می باشند.
غشاها کاربرد های فراوانی در زمینه های مختلف علمی و صنعتی دارند که از جمله میتوان به شیرین کردن آب دریا، دیالیز خون، تصفیه آب نظیر آب رودخانه، چشمه و چاه،تصفیه پساب های خانگی، تصفیه انواع پساب های صنعتی مانند تصفیه پساب صنایع نساجی،کاغذ سازی، چرم سازی، الکل سازی، تغلیظ شیر در کارخانجات پنیر سازی، تغلیظ آب میوه،جداسازس میکروارگانیسمها،استریل کردن مایعات، جداسازی پروتئین ها از آب پنیر،جداسازی گازهای ترش از گاز طبیعی، جداسازی اکسیژن و نیتروژن از هوا، جداسازی اتیلناز گازهای خروجی واحد تولید پلی اتیلن، بهینه سازی محیط زیست، صنایع داروسازی وبیوتکنولوژی اشاره نمود. با توجه به اهمیت روزافزون آشنایی با فرآیندهای غشایی به بررسی و شناخت غشاهایاسمز معکوس می پردازیم
فرآیند اسمز معکوس
سیستمهای انترافینتراسیون غشایی با جریان متقابل از قبیل اسمزمعکوس، نانو انترافینتراسیون و اولتر انترافینتراسیون انتخابات مناسبی جهت جایگزینی با انتراسیونهای سنتی و تیمارهای شیمیایی می باشند. با این وجود جهت دستیابی بهبهترین عملکرد این سیستمها، توجهات دقیقی باید در مورد شرایط آب ورودی به اینسیستمها مبذول داشت. بنابراین باید در مورد ویژگی آب ورودی به سیستم از اطلاعاتکافی برخوردار باشیم.
ویزگیهای انواع آبها
جهت استفاده از دستگاههای اسمز معکوس برای تصفیه آب ابتدا بایدخصوصیات آبهای گوناگون و ناخالصی های موجود را شناسایی و مطالعه نمود، لذا در ذیلبه ذکر ویزگیهای انواع آب می پردازیم:
الف- ویژگی آبهای زیرزمینی
• مواد معلق در آنها کم است.
• معمولا مواد آلی بسیار کم دارند.
• ممکن است دارای ذرات شن باشند.
• این آبها حاوی آهن محلول و گاهی هم منگنز محلول هستند که وقتی آب در معرضاتمسفر قرار می گیرد در اثر اکسید شدن توسط هوا، ذرات زرد- قهوه ای درآنها ظاهر میشود.
• دی اکسید کربن ممکن است در این آبها زیاد باشد و PH این آبها معمولا 9/7 – 9/6 می باشد. •آب چاههای خیلی عمیق معمولا عاری از میکوبها و دیگر میکروارگانیسمها می باشدولی آب چاههای کم عمق معمولا آلوده به میکروارگانیسمها هستند.
•به خاطر انحلال جزئی مواد معدنی، معمولا این آبها دارای املاح زیاد می باشندحدود ppm 500 که بیشترین جزء آن بی کربنات کلسیم است.
•این آبها معمولا سخت هستند ولی سختی آنها موقتی است( سوافات و نیترات کلسیم ومنیزیم.(
ب- ویژگی آبهای سطحی:
1-زلال نیستند.
2-2- PH این آبها حدود 8-7 است.
3-مواد عالی موجود در این آبها در نقات مختلف متفاوت است.ممکن است حاوی دترجنتها، نفت، روغن و فلزات سنگین
باشند.
4- معمولا آلوده به میکروارگانیسمها هستند.
5- مقدار آمونیاک، فنل و نیترات این آبها ممکن است زیاد باشد.
6- اگر آبهای سطحی از آبهای کشاورزی ناشی شوند، معمولا دارای نیترات و فسفاتقابل توجهی هستند، بویژه در مناطقی که از کودهای شیمیایی استفاده می شود.
ج- ویژگی آبهای شور:
1-مقدار املاح این آبها بسیار زیاد و معمولا بیشتر از ppm 1000 می باشد.
2-غلظت یون کلر و سدیم این آبها بسیار زیاد و معمولا بیش از ppm 500 است.
پیش تیمار آب ورودی به سیستم می تواند عمر غشاء را طولانی تر ساخته،کیفیت آبتولیدی را بهبود بخشد و هزینه های نگهداری و پاکسازی سیستم را کاهش دهد. اهمیتشرایط آبورودی زمانی آشکار می شود که شما کارکرد غشاء با جریان متقابل را موردآزمایش قرار دهید. به زبان ساده، سیستمهای *****اسیون جریان متقابل، جریان درون ریزرا به دو جریان برون ریز یعنی Permeate و Concentrate تقسیم و جداسازی می کند.
Permeate آن قسمت از جریان است که از غشاء نیمه تراوا عبور می کند. جریان Concentrate (تلغیظ شده ) دربرگیرنده آن اجزایی است که توسط غشاء پس زده شده است. اساسی ترین مزیت انترافینتراسیون جریان متقابل، قابلیت آن برای کارکرد پیوسته و مداوم باسیستم پاکسازی خودبه خود است.
اساس کار اسمز معکوس
اگر یک غشا نیمه تراوا بین دو محلول با غلظتهای متفاوت قرارگیرد، مقداری از حلال از یک طرف غشا به طرف دیگر منتقل می شود. جهت طبیعی حرکت حلالبه گونه ای است که محلول غلیظ تر رقیق می شود، سپس آب خالص از غشا عبور کرده و واردآب شور می شود. اگر به سیستم اجازه رسیدن به تعادل داده شود، در ان صورت سطح اب نمکآن ( محلول غلیظ تر ) از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. این اختلاف سطح را در دوطرف غشا فشار اسمزی می گویند.
در اسمز معکوس، آب خام ( تصفیه شده ) توسط پمپ به داخل محفظه ای که دارای غشانیمه تراوا می باشد، رانده می شود و چون ناخالصی ها قادر به عبور از غشا نیستند ازاینرو در یک طرف غشا، آب تقریبا خالص و در طرف دیگر ان آب تغلیظ شده از ناخالصی هاوجود خواهد داشت
این فرآیند برای تهیه اب اشامیدنی از ابهایی که حاوی املاح معدنی زیلد و ناخالصیهای آلی می باشند، بسیار مناسب بوده و حتی قادر است از آب دریا با ( ppm 5000 TDS ) و نیز از ابهای شور، آب آشامیدنی تهیه کند.
روش اسمز معکوس قادر به جداسازی مواد غیر آلی حل شده، مواد آلی حل شده، آلایندههای میکروبیولوژیکی از قبیل اندوتوکسین ها، ویروس ها، باکتری ها و ذرات می باشد. بهدلیل این طیف وسیع جداسازی روش اسمز معکوس یک فرآیند مهم در زمینه تیمارهای آب است. این روش به هایپرافینتراسیون ( Hyper filtration ) نیز معروف می باشد، بدین ترتیب کهبا استفاده از این روش ذراتی به کوچکی یونها را نیز می توان جدا کرد. جهت زدودننمکها و سایر ناخالصی های آب و بهبود رنگ، طعم و مزه می توان از این روش بهره گرفت. لازم به ذکر است که بیش از یک قن است که این تکنولوژی شناخته شده است ولی تا شصتسال اخیر یعنی تا زمانی که غشاء های خاص توسعه نیافته بودند، این تکنولوژی گسترشچندانی پیدا نکرده بود.
تکنولوژی اسمز معکوس به وفور در صنایع غذایی، تولید آب میوه ها، صنایع برق،قدرت، میکروالکترونیک، داروسازی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین اینتکنولووی در دفع باکتری ها، پیروژن ها و آلودگی های آلی بسیارموثر است.
همانگونه که ذکر شد روش اسمز معکوس به عنوان Hyper filtration نیز نامیده می شودکه دقیق ترین و ریز ترین سیستم افینتراسیون شناخته شده می باشد. این تکنولوژی ازانتقال ذراتی به کوچکی یونهای منفرد حل شده در محلول نیز جلوگیری می کند.سیستم اسمزمعکوس قادر به جداسازی باکتریها، نمکها، قندها،پروتئین ها، ذرات، رنگ ها و سایرموادی است که دارای وزن مولکولی بیش از 250-150 دالتون باشند، لازم به ذکر است کهجداسازی یون ها با اسمز معکوس به کمک ذرات باردار انجام می شود. این مطلب بدین معنیاست که یونهای حل شده که دارای بار می باشند مانند نمک ها، احتمال آن که توسط غشاءپس زده شوند نسبت به آنهایی که دارای بار نمی باشند مانند مواد آلی بسیار بیشتراست.
به علت آن که سیستم اسمز معکوس در مقایسه با سایر روشها در درجه حرارت پایین ترو با انرژی مقرون به صرفه ای کار می کند،کاربرد های فراوانی مانند نمک زدایی، تیمارپسابها، بازیافت املاح معدنی، تغلیظ آب پنیر و سایر محصولات غذایی و مهمتر از همهدر خالص سازی آب دارد. در سالهای اخیر سیستم اسمز معکوس به میزان فراوان در فرآوریآب مورد نیاز جهت دیالیز در بیمارستانها و جهت کارخانجات تولیدی دارویی و بهداشتیمورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر این، روش اسمز معکوس قادر به تولید آبی خالصجهت استفاده در تزریق( EFI )( Water For Injection ) و برای آماده سازی محلولهایپراگوارشی و پراروده ای است.
اسمز
منشا فشار اسمزی حرکت ذرات جسم حل شونده است،در تمام محلولها فشار اسمزی را می بینیم و می توان این فشار اسمزی را به وسیله قانون وانت هوف محاسبه کرد فشار اسمزی یک محلول در دمای مشخص فشاری است که همان جسم حل شونده به حالت گاز در همان فشار ودر همان حجم می تواند داشته باشد.
بعضی از خواص محلولها اساسا به غلظت ذرات حل شده ،نه به ماهیت این ذرات بستگی دارد.این خواص را خواص غلظتی می گویند.برای محلولهای دارای مواد حل شده غیر فرار این خواص عبارتند از :کاهش فشار بخار ،نزول نقطه انجماد ،صعود نقطه جوش،و فشار اسمزی.
غشایی مانند سلوفان که برخی از مولکولها ،نه همه آنها را ازخود عبور می دهدغشای نیمه تراوا نامیده می شودشکل 1غشایی را نشان می دهدکه بین آّب خالص و محلول قند قرار گرفته است.این غشا نسبت به آب تراوا است ولی سوکروز (قند نیشکر)را از خود عبور نمی دهددر شروع آزمایش ارتفاع آب در بازوی چپ لولهU شکل برابر با ارتفاع محلول قند در بازوی راست این لوله است.از این غشا مولکولهای قند نمی توانند عبور کنند ولی مولکولهای آب در هر دو جهت می توانندعبور کنند.اما در بازوی چپ لوله(بازویی که محتوی آب خالص است)،تعداد مولکولها در واحد حجم بیش از تعداد آنها دربازوی راست است.از این رو سرعت عبور مولکولهای آّب از سمت چپ غشا به سمت راست آن بیشتر از سرعت عبور آنها در جهت مخالف است.در نتیجه تعداد مولکولهای آب در سمت راست غشا به تدریج زیاد می شود و محلول قند رقیق تر می شودو ارتفاع محلول در بازوی راست لوله زیاد می شوداین فرایند را اسمز می نامنداختلاف ارتفاع در سطح مایع در دو بازوی لوله ،اندازه فشار اسمزی را نشان می دهدبر اثر افزایش فشار هیدروستاتیکی در بازوی راست مولکولهای آب از سمت راست غشا به طرف سمت چپ آن رانده می شود تا اینکه سرانجام سرعت عبور از سمت راست با سرعت عبور از سمت چپ برابر می گردد.بنابراین حالت نهایی یک حالت تعادلی است که در آن سرعت عبور مولکولهای آب از غشادر دو جهت برابراست.اگر بر محلول بازوی راست فشاری بیش از فشار تعادلی وارد شود آب ذر جهت مخالف معمول رانده می شود .این فرایند که اسمز معکوس نامیده می شود برای تهیه آب خالص از آب نمک دار به کار می رود.بین رفتار مولکولهای آب در فرایند اسمر و رفتار مولکولهای گاز در فرایند نفوذ ،تشابهی وجود دارد در هر دو فرایند مولکولها از ناحیه غلیظ تر به ناحیه رقیق تر نفوذ می کنند
فشار اسمزی با توجه به رابطه زیر محاسبه می شود:
PV=nRT
کاربرد اسمز
اسمز در فرایندهای فیزیولوژیکی گیاهی و حیوانی نقش دارد عبور مواد از جدار نیمه تراوا سلول زنده ،کار کلیه ها و بالارفتن شیره گیاهی در درختان مهمترین نمونه های اسمر است.
غشای گلبولهای قرمز از نوع نیمه تراوا است اگر گلبولهای قرمز در آب خالص قرار گیرند،آب به درون آن نفوذ کرده و مایعات آن را رقیق می کند .در نتیجه گلبول متورم شده وجدار آن پاره می شود واگر گلبولهای قرمز در محلول غلیظ قند قرار گیرند ،آب درون گلبلها از غشای آنها عبور کردهو محلول اطراف آنها را رقیق می کند .در نتیجه ،گلبولها چروکیده می شود.
به منظور ممانعت از وقوع هر یک از حوادث در تزریقات وریدی ،محلولهای مورد استفاده باید ایزوتونیک باخو ن باشند(یعنی فشار اسمزی این محلولهل باید برابر با فشار اسمزی خون باشد.
نمکزدائی به روش اسمز معکوس
نمک زدائی فرآیند جداسازی است که برای کم کردن مقدار نمک محلول در آب شور مورد استفاده قرار می گیرد. کلیه فرآیندهای نمک زدائی دارای اینجریان می باشند، آب ورودی شور (آب شور یا آب دریا) آب خروجی با شوری کم (کم نمک)، آب تعلیظ شده خیلی شور (شور آب یا آب برگشتی). منابع آب های ورودی شور اقیانوس ها یا آب های زیرزمینی می باشند که به وسیله فرآیند نمک زدائی به دو جریان خروجی، جریان آب با شوری کم، جریان آب تغلیظ شده خیلی شور تبدیل می شوند. بیشتر جوامع ساحلی دسترسی به منابع تمام نشدنی از آب شور دارند که با استفاده از فرآیند نمک زدائی می توانند از این منابع استفاده کنند. برای خارج کردن موادی همچون کربنات کلسیم محلول در آب می توان از روش های تصفیه شیمیائی استفاده کرد. اما برای خارج کردن مواد دیگری، نظیر، کلرید سدیم نیاز به روش های پیشرفته تر فنی می باشد که این روش ها تحت عنوان فرآیند نمک زدائی شناخته شده اند. در گذشته خارج کردن املاح مختلف محلول در آب، کاری بسیار مشکل و پر هزینه بود. از این رو از آب های شور به عنوان منابع قابل شرب استفاده نمی کردند. گرچه با شروع دهه ۵۰ سال ۱۹۵۰ استفاده از فرآیند نمک زدائی تحت شرایط خاص برای استفاه عادی از نظر اقتصادی امکان پذیر شد. آب حاصل از فرآیند نمک زدائی معمولاً آبی است با کمتر از ۵۰۰mg/۱ املاح محلول که در مصارف خانگی، صنعتی و کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. محصول جانبی فرآیند نمک زدائی شور آب است. شور آب محلول تغلیظ شده نمکی است که معمولاً به آبخیزهای عمیق آب شور یا آب های سطحی پر نمک ریخته می شوند (با بیش از ۳۵،۰۰۰ mg/۱ املاح محلول). شور آب ها را همچنین می توان به وسیله فاضلاب تصفیهشده رقیق کرده و با اسپری کردن روی زمین های گلف فضاهای آزاد به محیط خارج انتقال داد.
● شرح فنی فرآیند
برای نمک زدائی از دو فرآیند غشائی اسمز معکوس (RO) و الکترودیالیز (ED) استفاده می شود. فرآیند الکترودیالیز معمولاً در آمریکای لاتین و دریای کارائیب کاربردی ندارد. در فرآیند اسمز معکوس آب محلول نمکی (شور) بافشار تنظیم شده باعبور از یک غشاء نفوذپذیر نسبت به آب از نمک های موجود در محلول جدا می شود. اختلاف فشار ایجاد شده بین فشار آب ورودی و آب حاصل باعث عبور جریان آب از غشاء نفوذناپذیر می شود و فشار اولیه آب ورودی انرژی زیادی لازم است میزان فشار لازم جهت انجام عمل نمک زدائی برای آب های شور از ۲۵۰ تا Psi ۴۰۰ و برای آب دریا از ۸۰۰ تا ۱۰۰۰Psi می باشد. در عمل آب ورودی به یک محفظه بسته در برابر غشاء پمپ تا فشارش تنظیم شود. با عبور آب حاصل از غشاء، آب ورودی باقیمانده و محلول شور مدام غلیظ تر می شوند و به منظور کاهش غلظت املاح محلول باقیمانده باید بخشی از این محلول ورودی غلیظ شده شور از محفظه خارج شود. اگر این املاح تخلیه نشوند غلظت املاح موجود در آب ورودی افزایش می یابد و برای غلبه بر فشار اسمزی که به طور طبیعی افزایش یافته نیاز به انرژی ورودی زیادی می باشد.

روش اسمز معکوس دارای چهار فرآیند مهم می باشد:
۱) پیش تصفیه
۲) تنظیم فشار
۳) جداسازی غشائی
۴) پس تصفیه
● پیش تصفیه
آب ورودی به وسیله خارج کردن ذرات جامد معلق، تنظیم PH و قرار دادن یک مانع برای جلوگیری و کنترل گرفتگی منافذ غشائی به وسیله ذراتی نظیر: سولفات کلسیم، از بیش تصفیه می شود تا متناسب با اندازه منافذ غشاها شود.
● تنظیم فشار
پمپ فشار آب ورودی را به اندازه ای بالا می برد تا مناسب با منافذ غشاء و میزان نمک موجود در آب ورودی شود.
● جداسازی
آب حاصل از فرآیند نمک زدائی از غشاهای نفوذپذیر عبور می کنند در حالی که این غشاها منابع عبور نمک های محلول می شوند. عبور آب ورودی از غشاء منجر به تولید جریان آب شیرین و جریان آب شور تغلیظ شده می شود. از آنجائی که غشاها نمی توانند کاملاً مانع عبور نمک های محلول در آب شوند، درصد ناچیزی از نمک از غشا عبور می کند و در آب حاصل باقی می ماند. نحوه قرار گرفتن غشاهای مارپیچی و رشته ای کوچک تو خالی از رایج ترین غشاهای مورد استفاده می باشند. معمولاً غشاها را از استات سلوز، پلی آمیدهای آروماتیک و یا امروزه از ترکیبات با لایه نازکی از پلیمر می سازند. از هر دو نوع غشا برای نمک زدائی آب شور و آب دریا استفاده می شود گرچه نوع غشا و ساختمان مجرای فشار بسته به فشارهای عملیاتی مختلف مورد استفاده برای همه دو نوع آب متفاوت می باشد.
● پایابی
قبل از انتقال آب حاصل از غشا به سیستم توزیع و مصرف آن به عنوان آب آشامیدنی باید PH آن تنظیم و گاز زدائی شود. آب حاصل از میان ستون تهویه عبور می کند و Ph ان تقریباً از ۵ به ۷ افزایش می یابد. در بیشتر مواقع آب حاصل در مخزن ذخیره می شود تا بعدها مورد استفاده قرار گیرد.
● موارد کاربرد
از سال ۱۹۶۰ تا ۱۹۸۰ (در طی ۲۰ سال) ظرفیت دستگاه های نمک زدائی اسمز معکوس فروخته یانصب شده ۱،۰۵۰،۶۰۰ متر مکعب در روز بوده است. در طی ۱۵ سال گذشته به دلیل کاهش هزینه و پیشرفت های فنی این ظرفیت رو به افزایش بوده است. آب نمک زدائی شده به روش اسمز معکوس برای آشامیدن مناسب و دارای مصارف صنعتی و کشاورزی می باشد.
● آب آشامیدنی
از فن آوری اسمز معکوس اخیراً در آرژانتین و منطقه شمال شرق برزیل برای نمک زدائی آب های زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرد. نحوه طراحی غشاهای جدید به گونه ای است که در فشارهای بالاتر (۷ تا ۵/۸ اتمسفر) قابل بهره بردای هستند و دارای کارآئی بیشتری نیز می باشند (۶۰ تا ۷۵ درصد از املاح (نمک) به اضافه تقریباً همه موجودات ریز زنده، ویروس ها، باکتری ها و سایر آلاینده های شیمیائی از آب ورودی می شوند).
● صنعت
در صنایعی نظیر ساخت و تولید قطعات الکتریکی مخصوصاً صنایع غذائی و فرآورده های داروئی نیاز به آب خالص است که از اسمز معکوس به عنوان عامل فرآیند تولید جائی که غلیظ شدن و یا تجزیه و تفکیک جریانی از مایع استفاده می شود.
● کشاورزی
کشاورزان گلخانه ای و آبکشتی نیز اقدام به استفاده از اسمز معکوس برای نمک زدائی و تصفیه آب مورد نیاز جهت آبیاری کرده اند (تعداد باکتری ها و نماتدهای موجود در آب حاصل از اسمز معکوس رو به کاهش است که این مسئله همچنین باعث کنترل بیماری های گیاهان نیز می شود). در ایالت فلوریدای آمریکا کشاورزی که تولید کننده خیارهای اروپائی در گل خانه ای به اندازه ac۲۲ است. برای آب یاری به جای استفاده از آب های سطحی آلوده از یک منبع آب زیرزمینی شور که به روش اسمز معکوس نمک زدائی شده است استفاده کرده که محصولش از ۴۰۰۰dozen خیار در روز به ۷۰۰۰dozen افزایش یافته است. دستگاه اسمزی به ظرفیت ۳۰۰۰ لیتر در روز آبی با کمتر از ۱۵ میلیگرم لیتر سدیم تولید می کند. در برخی از جزایر دریای کارائیب مانند آنتیگوا، با هاماس و جزایر دست نخورده انگلیس از فن آوری اسمز معکوس برای تامین ذخایر آب همگانی که نسبتاً موفق نیز بوده است استفاده می شود. شرکت آب آنتیگوا با استفاده از ۵ دستگاه اسمز معکوس آب مورد نیاز منطقه را تامین می کند. هر دستگاه اسمز معکوس ظرفیتی معادل ۷۵۰،۰۰۰ لیتر در روز دارد. از ژانویه ۱۹۹۴ تا جون ۱۹۹۵ (در طی ۱۸ ماه) دستگاه آنتیگوا آبی در حدود ۱/۶ تا ۷/۹ میلیون لیتر در روز تولید کرده است. علاوه بر این هتل های بزرگ و یک شرکت بطری سازی نیز مجهز به دستگاه های نمک زدائی شده اند.

1