سیستم های سختی گیری از آب توسط رزین های تبادل یونی که در اصطلاح سختی گیر رزینی نامیده می شود یکی از ارزانترین و موثرترین سیستم های کاهش سختی کل آب (Total Hardness) می باشد. در این سیستم ها از انواعی از رزین های تبادل یونی استفاده می شود که قادر به حذف کاتیون هایی مانند کلسیم ، منیزیم ، آهن ، منگنز ، استرانسیم ، باریم و … از آب می باشد. از سختی گیر رزینی فقط در جهت نرم سازی آب های سخت استفاده می شود و به عبارت دیگر این سیستم فقط بر سختی کل (TH) آب تاثیر گذاشته و آنرا کاهش می دهد و تاثیری بر غلظت املاح محلول (TDS) آب ندارد.
در این سیستم ها در اثر عبور آب از میان رزین های تبادل یونی ، سدیم موجود در رزین ها با کلسیم و منیزیم موجود در آب جابجا می شود و کلسیم و منیزیم درون بستر رزین به دام می افتند، در نتیجه آب خروجی کاملا نرم سازی می شود و سختی خود را از دست می دهد و فقط حاوی نمک های سدیمی می باشد.به دلیل به دام افتادن منیزیم و کلسیم در بستر رزین ، رزین ها پس از چند مرتبه استفاده اشباع شده و خاصیت حذف کنندگی خود را از دست می دهند ، در این مرحله باید رزین ها توسط محلول آب ونمک شست و شوی معکوس (Back Wash)شوند و همچنین عملیات احیا (Regeneration)بر روی آن ها صورت بگیرد.
تاریخچه
بیش از صد سال است که از دستگاه ازن ساز در کشورهای اروپایی و آمریکایی استفاده می شود که از این راه به پیشرفت های بزرگی در صنعت ، پزشکی و کشاورزی دست یافته اند . عده ای از دانشمندان
دستگاه ازن ساز طی فرایندی به نام قوس الکتریکی یا تخلیه کرونا (Corona Discharge) ، اکسیژن محیط را به اکسیژن فعال (ازن) تبدیل می نماید.البته از سیستم های یووی (UV) نیز برای تولید ازن استفاده می شود ، ولی به دلیل محدودیت در تولید اکسیژن فعال ، غلظت پایین ازن تولیدی ، بازده عملکردی پایین و مصرف انرژی بالا ، از این روش کمتر در تولید اکسیژن فعال استفاده می شود. ازن تولیدی توسط دستگاه ازن ساز خاصیت اکسید کنندگی و ضدعفونی ویروس ها ، قارچ ها ، میکروارگانیسم ها ، انگل ها و مواد آلوده کننده آب و هوا را دارد.
بیش از صد سال است که از دستگاه ازن سازدر کشورهای اروپایی و آمریکایی استفاده می شود که از این راه به پیشرفت های بزرگی در صنعت ، پزشکی و کشاورزی دست یافته اند.
گاز ازن از لحاظ حذف میکروب ها ، باکتری ها و ویروس ها ، سه هزار برابر سریعتر و پنجاه برابر قوی تر از کلر می باشد و به همین دلیل امروزه استفاده از سیستم های تزریق ازن در ضدعفونی آب و پساب ها به مراتب بیشتر از سیستم های کلرزنی می باشد.از دیگر مزایای ضدعفونی بوسیله ازن در مقایسه با کلر می توان به عدم تولید ترکیبات خطرناک در آب ، عدم نیاز به ماده اولیه ، عدم تخریب محیط زیست ، نداشتن خطر در زمان بهره برداری و عدم وجود ترکیبات سرطانزا اشاره کرد.
آنتی اسکالانت (Anti Scalant)یا مواد ضد رسوب ممبران ، به موادی گفته می شود که با استفاده در سیستم های اسمز معکوس ، مانع از تشکیل رسوب (Scale) در ممبران های RO می شود.این مواد از جنس پلیمرهایی بر پایه آکریلیک اسید و یا از ارگانوفسفات ها می باشند.
آنتی اسکالانت ها وظیفه کنترل تشکیل رسوب کربنات کلسیم در شرایط LSI و S&DSI مثبت و همچنین کنترل تشکیل سایر رسوبات (سولفات ها ، فلوئورید ، سیلیس و …) در شرایط SR بالاتر از ۱۰۰ % را بر روی ممبران های اسمز معکوس بر عهده دارند .
مکانیسم عملکردی :
این مواد در سیستم های RO قبل از فیلترهای کارتریجی به آب تزریق شده و جون دارای بار الکتریکی منفی می باشند ، جذب کریستال های رسوب با بار مثبت شده و مانع از رشد رسوب می شوند.در واقع آنتی اسکالانت ها با کند کردن سرعت تشکیل رسوب ، مانع از تشکیل رسوب (کریستالی شدن رسوب) شده و باعث می شوند که رسوبات قبل از کریستالی شدن توسط آب شسته شوند و به همین دلیل قابلیت از بین بردن رسوبات تشکیل شده بر سطح ممبران را ندارند. برخی از این مواد نیز با شناورسازی رسوبات ، آنها را از سیستم خارج می کنند.
به طور کلی دستگاه های تصفیه آب خانگی را از لحاظ قرار گیری در آشپزخانه می توان به دو دسته تصفیه آب زیرسینکی و دستگاه تصفیه آب خانگی رومیزی تقسیم کرد.موضوع مورد بحث ما سیستم های RO می باشد.معمولا سیستمهای زیر سینکی و دستگاه تصفیه آب خانگی رومیزی از نظر کیفیت آب تولید شده مشابه یکدیگر می باشند و تنها از لحاظ شکل ظاهری و محل قرار گیری برخی تجهیزات مانند منبع ذخیره آب با یکدیگر متفاوت می باشند. به دلیل در معرض دید بودن دستگاه تصفیه آب خانگی رومیزی نسبت به سیستم های زیرسینکی به طراحی و شیک بودن آن توجه بیشتری می شود و همواره شرکت های تولید کننده این نوع دستگاه ها ، علاوه بر بهبود کیفیت ، تلاش در مدرن نگه داشتن ظاهر دستگاه نیز می نمایند.کلیه سیستم های RO خانگی نیاز به مخزن ذخیره آب دارند و از آنجایی که قرار دادن این مخازن بر روی میز جلوه زیبایی ندارد ، در اکثر سیستم های رومیزی ، مخزن ذخیره آب در درون سیستم تعبیه می شود.معمولا در دستگاه های آب تصفیه کن رومیزی برداشت آب بصورت مستقیم از دستگاه امکان پذیر می باشد و مانند دستگاه های زیر سینکی نیاز به شیر تولید بر روی سینک نمی باشد.تفاوت دیگر این دو سیستم در استفاده از ابزار کنترلی می باشد ، معمولا سیستم های رومیزی مجهز به تجهیزات کنترلی کاملتری نسبت به سیستم های زیرسینکی هستند که از میان آنها می توان به نمایشگر TDS ، سیستم نشت یاب اتوماتیک ، سیستم اعلان زمان فیلتر و بسیاری از موارد دیگر اشاره کرد.در مقایسه قیمتی نیز سیستم های رومیزی از قیمت بالاتری نسبت به سیستم های زیر سینکی برخوردار هستند.
به جرات می توان گفت که کاملترین و مطمئن ترین سیستم تصفیه آبی که تا امروز مورد استفاده قرارگرفته است ، تصفیه آب به روش اسمز معکوس می باشد که به اختصار RO نامیده می شود.اساس کار این سیستم ها بر پایه غشاهای نیمه تراوا که در صنعت با نام ممبران اسمز معکوس شناخته می شوند استوار است.غشا اسمز معکوس فقط به ملکول های آب اجازه عبور می دهد و مانع از عبور نمک می شود و به همین ترتیب عملیات شیرین سازی آب را انجام می دهد.
ممبران RO بدلیل داشتن حفراتی میکروسیکوپی ، آب را با دقت 0001/0 میکرون تصفیه می کند و به دلیل داشتن همین حفرات بسیار ریز ، وجود یک پمپ تامین فشار جهت عبور آب از ممبران اسمز معکوس الزامی می باشد.
در تصفیه آب به روش اسمز معکوس ، آب با عبور از ممبران RO به دو دسته آب تصفیه شده (Permeate) و پساب (Brine or Concentrate) تبدیل می شود.