فرایند غشایی | تاریخچه استفاده از غشاها و فرایندهای غشایی

فرایند غشایی از سال 1920 به سایر روش‌های موجود برای جدا سازی اجزاء مخلوط‌ها اضافه شده است. بررسی تاریخچه این وسیله ما را  با نحوه استفاده از آن آشنا می‌کند .

زمان مطالعه : 5 دقیقه

 

مقاله پیشنهادی :اینهیبیتور ، مواد شیمیایی تصفیه آب ، ممانعت کننده

مقاله پیشنهادی :تصفیه آب با استفاده از سیستم رزینی

مقاله پیشنهادی :مقایسه روشهای پیشرفته تصفیه آب

اولین بار

اولین بار در آزمایشگاه برای کار های باکتری شناسی از غشاها استفاده شد . این آزمایش در سال 1920 برای اولین بار از  میکروفیلتراسیون استفاده کرد . این آغاز هر چند کوچک اما شروعی بر استفاده گسترده امروزی از غشاها بوده ‌است .

پیدایش فرایند غشایی در صنعت

استفاده از فرایندهای غشایی تا دهه 1960 به استفاده آزمایشگاهی ختم شود . در سال 1960 لئب و سوریراجان برای اولین بار غشاهای نا متقارن اسمز معکوس را در مقیاس صنعتی ساختند . جنس این غشاها از سلولز استات بود .

این اختراع کاربرد های غشا را از آزمایشگاه به صنایع گسترش داد . این شروع اختراعات در زمینه غشا بود .

چندی بعد میشل غشاهای پلیمری نامتقارن برای الترافیلتراسیون را ساخت . به دنبال او بارر برای جدا سازی گازها در صنعت ، غشایی اختراع کرد .

پیشی گرفتن اسمز معکوس

در اواسط دهه 1960 اداره آب های شور آمریکا تصمیم گرفت بر روی اسمز معکوس سرمایه گذاری بسیاری انجام دهد . این باعث رشد بسیار تصاعدی استفاده از غشا های اسمز معکوس شد .

این کار تاثیر دیگری هم داشت که موجب توجه و سرمایه گذاری‌ها تحقیقاتی روی فرایندهای غشایی شد .

تا قبل از این تصمیم اداره آب های شور از میکروفیلتراسیون برای استریل کردن مایعات استفاده می‌شد . دلیل این استفاده گسترده و برتری این روش به روش های دیگر هم یک چیز بود ؛ در این روش لاشه میکروب های کشته شده داخل مایعات باقی نمی‌ماند.

 

تحول صنایع لبنی با استفاده از فرایند های غشایی

در دهه بعد یعنی ۱۹۷۰ صنایع لبنی شروع به استفاده گسترده از غشاها برای تولید پنیر کردند . در این کارخانه‌ها با عبور شیر از غشای UF   آب شیر مقداری گرفته می‌شد و پنیر حاصل پروتئین بیشتری داشت .

بعد از تولید پنیر هم مقدار زیادی آب پنیر تولید می‌شد که حاوی مقدار زیادی پروتئین بود . این پروتئین‌ها به وسیله غشاهای الترافیلتراسیون از سایر مواد جدا می‌شدند و مورد استفاده قرار می‌گرفتند .

 

انتشار یک مجله اختصاصی فرایند غشایی

در سال ۱۹۷3 به علت تحقیقات گسترده در زمینه فرایند های غشایی و کاربرد غشاها مجله  انگلیسی journal of membrane science” “ انتشار یافت .

انتشار این مجله باعث ساماندهی بیشتر به تحقیقات در این حوضه انجامید.

تحقیقات این دوره باعث حل مشکلات ناهمگنی غشاها و افزایش پیدا کردن طول عمر غشاها شد . دانشمندان توانستند طول عمر غشا‌ها را تا یک سال افزایش دهند .

این باعث صرفه جویی در منابع و هزینه‌ها می‌شد که خود مشوقی برای بکار بردن غشاها بود .

کشف یک فرایند غشایی دیگر

در سال 1980 جین نیل تبخیر غشایی را ابداء کرد . در این دهه و دهه بعدی صنایع کوچک شروع به ادغام در صنایع بزرگ کردند و این باعث شد از غشاها در صنایع مختلف استفاده شود .

همچنین رویکرد این دهه استفاده بیشتر از غشاهای سرامیکی نسبت به پلیمری بوده.

امروزه اروپا ، امریکا و ژاپن پیشتاز به کارگیری غشاها و فرایندهای غشایی هستند . این کشورها با سرمایه گذاری‌های میلیون دلاری خود روی تحقیقات در این زمینه گوی سبقت را از کشورهای دیگر ربوده‌اند .

 

کاربرد های امروزی غشاها (کاربرد فرایند های غشایی )

امروزه فرایند غشایی شامل موارد زیر است :

 

• میکرو فیلتراسیون
• الترا فیلتراسیون
• نانو فیلتراسیون
• اسمز معکوس
• جدا سازی گاز
• تبخیر به وسیله غشا
• دیالیز
• الکترودیالیز

 

مقاله پیشنهادی : معرفی ۷ نوع از بهترین فیلترهای تصفیه آب

مقاله پیشنهادی : فیلتر ممبران چیست؟

مقاله پیشنهادی : فیلتر شنی | هرچیزی که باید درباره‌ی فیلتر شنی بدانید!

 

 فرایند غشایی شماره 1 – میکروفیلتراسیون :

این فرایند از غشای متخلخلی که حفرات با اندازه 1/0 تا 10 میکرون دارد . جداسازی بر اساس مکانیسم غربالی انجام می‌شود و اختلاف فشار نیز نیرو محرکه آن را تامین می‌کند .

  الترافیلتراسیون :

  این فرایند از غشای متخلخل استفاده می‌کند . غشای نامتقارن بوده و اندازه حفرات این بین ۱/۰ تا 01/0 متغیر است .

  نیرو محرکه حرکات این ذرات نیز اختلاف فشار بین دو سوی غشا است . جدا سازی نیز بر اساس غربال کردن است .

            نانو فیلتراسیون :

  این غشاها حد واسط بین غشا های متخلخل و غیر متخلخل می‌باشند . اندازه حفرات این غشا بین 01/0 تا 1 نانو متر متغیر است . نیرو محرکه آن اختلاف فشار است .

  این مکانیسم نیز مانند الترافیلتراسیون جداسازی را بر اساس غربال انجام می‌دهد.

              اسمز معکوس

  این فرایند دارای غشای بدون حفره و نامتقارن است . حل شدن و نفوذ نیز عامل جداسازی حلال و حل شونده است . در این روش با اعمال فشار بر ماده باعث حرکت حلال به سمتی می‌شود که غلظت آن بیشتر است . این روش کاملا برخلاف فشار اسمزی است .

نکته : این روش پرکاربردترین روش برای شیرین سازی اب شور استفاده می‌شود .

مقاله پیشنهادی : اسمزمعکوس | اسمز معکوس یا سختی گیر رزینی، کدام بهتر است؟

 

             جدا سازی گاز

اگر یک مخلوط گازی با این غشا برخورد کند ، ملکول های گاز بر اساس جرم ملکولی متفاوت شروع به جدا شدن از هم می‌کنند.

              تبخیر به وسیله غشا

حل شدن و نفوذ مکانیسم این روش است و فاز خوراک مایع بوده و فاز جدا شده گاز است . اختلاف فشار نیرو محرکه جدا سازی است . این غشا حفره ندارد .

              دیالیز

جدا سازی یک بلور از یک مخلوط کلوئیدی با حلال مایع که در این روش فقط بور جدا می‌شود.

نکته : از این روش در تصفیه خون استفاده می‌شود.

              الکترودیالیز  

در این روش نیروی محرکه پتانسیل الکتریکی است و باعث عبور ذرات دارای بار الکتریکی می‌شود .

 

مقاله پیشنهادی : الکترودیالیز بهتر است یا اسمز معکوس

 

فرایند غشایی تاریخ طولانی و کهنه ای دارند اما به صورت جدی و در صنعت استفاده آنها در اواخر قرن بیست شروع شده است . با اینکه زمان کوتاهی را طی کرده‌اند اما به سرعت فراگیر شده‌اند و به جزء اساسی صنایع تبدیل شده‌اند.

 

 

 

synderfiltration.com