۴-۳-۳-۱۱ مروری بر تحقیقات صورت گرفته درزمینه­ی سیستم­های غشایی
از اواخر قرن گذشته بسیاری از محققین علاقه‌ی خود را با انجام پروژه­ های تحقیقاتی در زمینه ­های مختلف سیستم­های فیلتراسیون غشایی نشان داده­اند. اگر به روند تاریخی این تحقیقات نگاه کنیم، به اقبال عمومی پژوهشگران از سیستم­های اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون طی چند سال اخیر پی خواهیم برد. به همین منظور در این قسمت، خلاصه‌ای از نتایج به‌دست‌آمده توسط سایر محققین از غشاهای RO و NF ارائه می­گردد.
در سال­های قبل به طور سنتی از روش­های ترسیب برای حذف فلزات سنگین به‌ویژه آهن استفاده ‌شده­است. علی­رغم استفاده‌ی متعدد از این روش به دلیل سادگی نسبی، هزینه‌ی پایین و تنظیم ساده‌ی pH، اما این روش ایرادهایی هم دارد. Fenglian و همکاران این مشکلات را این چنین ذکر کردند: الف) ترسیب هیدروکسیدی حجم بالایی لجن کم دانسیته تولید می‌کند که مشکل آبگیری و دفع لجن ایجاد می کند. ب) بعضی هیدروکسیدهای فلزی آمفوتری هستند و ترکیب فلزات برای ترسیب هیدروکسیدی مشکل­زاست، چون pH ایده­آل برای یک فلز ممکن است برای بقیه‌ی فلزات مناسب نباشد. ج) وقتی عامل­های پیچیده در فاضلاب هستند، ترسیب هیدروکسیدی فلزات را مختل می­ کنند. لازم به ذکر است که ترسیب سولفیدی مشکلات به‌مراتب کمتری نسبت به ترسیب هیدروکسیدی دارد[۵۷].

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

Feng و همکاران در سال ۲۰۱۱ با ادغام روش­های wet land، اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس اقدام به تصفیه‌ی فاضلاب حاصل از کارخانه‌ی فولاد نمودند. در این تحقیق ابتدا فاضلاب از سیستم wet land عبور داده می­شد (پیش‌تصفیه) و سپس به ترتیب وارد سیستم­های UF و RO می­گردید. عمده فلزات تشکیل‌دهنده‌ی این فاضلاب شامل آهن و منگنز می‌باشد. آن‌ها با بهره گرفتن از این سیستم پیش‌تصفیه توانستند غلظت آلاینده­های مختلف را تا حد قابل‌قبولی کاهش دهند. پساب خروجی از سیستم RO، حذف ۱۰۰% فلزات سنگین را تجربه کرده­است[۵۸].
همچنین Rombardo و همکاران اقدام به حذف آلاینده­های آب زیرزمینی (به‌ویژه فلزات سنگین) با روش نانوفیلتراسیون کردند. همانطورکه در نمونه­های گرفته‌شده از چاه­های ۱،۲ و ۳ دیده می‌شود، غلظت فلزات سنگین بسیار کم می‌باشد و روش نانوفیلتراسیون قادر به حذف این آلاینده­ها به طور مناسبی (بیش از ۸۰%) می‌باشد[۵۹]. داده ­های آب اولیه ی آن‌ها در جدول ۴-۱۴ ارائه گشته ­است.
علاوه بر آن در سال ۲۰۰۷، Bartels و همکاران اقدام به استفاده از غشای نانوفیلتراسیون جدیدی برای حذف آلاینده­ها از آب زیرزمینی کردند. آن‌ها نیز درصدهای حذف بیش از ۸۰% را تجربه کردند. خلاصه داده ­های آب زیرزمینی آن‌ها نیز در جدول ۴-۱۴ آمده است [۵۶]. همانطورکه از نتایج این تحقیق می­توان فهمید، غالباً حذف فلزات سنگین، به‌ویژه آهن و منگنز در غلظت­های کم صورت گرفته­است.
در سال ۱۹۹۶، Schoeman و همکاران اقدام به تصفیه‌ی فاضلاب کارخانه‌ی فولاد با روش اسمز معکوس کردند. آن‌ها بیشترین درصد­های حذف را برای عناصر چند ظرفیتی معرفی کردند که منطبق با نتایج سایر محققین می‌باشد. غالباً درصدهای حذف بالای ۹۰% گزارش شدند. لازم به ذکر است که در این تحقیق نیز غلظت فلزات سنگین بسیار کم بوده است [۳۰].
علاوه بر حذف فلزات سنگین از فیلتراسیون غشایی برای حذف آلاینده­های فاضلاب کارخانه لبنیات هم استفاده ‌شده­است[۳۱]. در این تحقیق از روش­های RO و NF برای حذف آلاینده­ها استفاده گردید و کارایی آن‌ها مقایسه گردید. همانطورکه می­توان حدس زد، عملکرد غشای RO بهتر از NF در حذف آلاینده­ها می‌باشد که دلیل آن رفتار متفاوت دو غشا، فشار اسمزی و اندازه‌ی منافذ می‌باشد. خلاصه‌ی این مقایسه در جدول ۴-۱۴ آمده­است.
همانطورکه ذکر گردید صنایع مختلف ازجمله صنایع نفتی از روش اسمز معکوس برای حذف آلاینده­ها استفاده کرده ­اند. در سال ۲۰۰۸، Al-Jeshi و همکاران از دو غشای RO مختلف برای مقایسه‌ی راندمان‌های حذف استفاده کردند. طبق نتایج به‌دست‌آمده‌ی آن‌ها، راندمان‌های حذف TOC بیش از ۹۹% توسط هر دو غشا می‌باشد[۶۰]. خلاصه‌ی تحقیق در جدول ۴-۱۴ موجود است.
در سال ۲۰۱۰، محققان عربستانی اقدام به حذف فلزات سنگین از فاضلاب­های عربستان جهت آبیاری اراضی کردند. در این تحقیق، راندمان حذف فلزات سنگین در دو روش RO و جذب به وسیله‌ی رس عربستان مقایسه شده­است. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، رس عربستان جاذبی مناسب و قابل رقابت با سیستم غشایی RO معرفی گردیده است[۶۰]. خلاصه‌ی نتایج این تحقیق در جدول ۴-۱۴ آمده­است.
در سال ۲۰۱۳ نیز Al-Rashdi و همکاران اقدام به بررسی راندمان حذف فلزات سنگین مختلف با غلظت­های بالا توسط NF نمودند. این تحقیق همچنین در مورد نحوه‌ی گرفتگی غشا پس از عملیات تصفیه نکاتی را ذکر می‌کند[۶۰]. این محققین گزارش کردند وقتی pH کمتر از نقطه‌ی ایزوالکتریک است، حذف افزایش می‌یابد. درصد حذف در pH اسیدی و فشار ۴ بار برای کادمیوم، منگنز و سرب به ترتیب برابر ۹۹%، ۸۹% و ۷۴% است. گرفتگی فلاکس به دلیل رسوبات یون‌های فلزی به ترتیب مقابل می‌باشد:
Cu²⁺ > Cd²⁺ = Mn ^۲+ > Pb²⁺ = As³⁺
در سال ۲۰۱۰، محققان هندی نمونه­هایی از شیرابه­های مراکز دفن تهیه و اقدام به تصفیه‌ی آن‌ها به‌وسیله‌ی نانوفیلتراسیون نمودند. شیرابه­های مراکز دفن مقدار زیادی مواد آلی، رنگ و فلزات سنگین دارند. اطلاعات فاضلاب خام بدین شرح است:
COD = 67719 mg/lit, BOD = 22418 mg/lit, Cl^- = ۳۸۴۷ mg/lit, SO₄^2- = ۹۰۹ mg/lit.
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، با افزایش فشار راندمان حذف افزایش‌ یافته­است. ترتیب حذف فلزات سنگین نیز به شرح مقابل است: Cr³⁺ > Ni²⁺ > Zn²⁺ > Cu²⁺ > Cd²⁺
این ترتیب متناسب با عکس ترتیب ضریب پخش این عناصر می‌باشد. برای کل یون‌های این تحقیق غالباً درصد­های حذف بالاتر از۶۰% گزارش گردیده­است[۶۱].
سال ۱۳۹۲، محقق (دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی) از غشاهای نانو و اسمز معکوس برای حذف آلاینده­های کارخانه­های آنتی­بیوتیک­سازی استفاده کرد. بر اساس آزمایش­های ایشان درصد سفیکسیم از فاضلاب توسط غشای نانو ۹۳% و توسط غشای اسمز معکوس ۹۸% گزارش گردید. این آزمایش­ها در فشار بهینه‌ی ۱۱ و ۱۵ بار به ترتیب برای NF و RO در pH برابر ۴ بوده است[۵۸].
جدول ۴-۱۴خلاصه‌ای از تحقیقات پیشین در مورد سیستم­های غشایی]۵۶[

شماره‌ی مرجع
پارامتر
TU (NTU)
EC (μs/cm)
COD (mg/lit)
آمونیوم (mg/lit)
سولفات (mg/lit)
سدیم (mg/lit)
آهن
(mg/lit)
منگنز (mg/lit)

[۵۸]
غلظت
۲۰/۸۰
۱۲۵۷
۲۵/۸۸
۱/۷۳
۱۰۶/۴۳
۱۰۹/۳۷
۱/۵۹
۰/۵۳

درصد حذف
۱۰۰%
۹۸/۳%
۷۹%
۹۴%
۱۰۰%
۹۸/۴%
۱۰۰%
۱۰۰%