التناضج العكسي Reverse Osmosis في محطات الماء في المصانع الدوائية: استثمار تقنية جهاز ال RO للمحافظة على السلامة وضمان الجودة
يتناول المقال التالي أهمية تطبيق تقنية التناضح العكسي في الحفاظ على جودة وسلامة الماء المستخدم في الصناعات الدوائية لأغراض التصنيع , كما سنتعرف على نظام RO . وجميع ملحقاته وكافة الفلاتر والانظمة والمضخات التي تدخل في تركيب هذا النظام. تعرف على أنظمة الضغط العالي وعمليات الفلترة بمرشحات الميكرون والية عمل كل منها
سنتناول مفهوم التناضح العكسي. التناضح هو عملية تتيح لجزيئات الماء التنقل من منطقة تركيز منخفض إلى منطقة تركيز عالي من خلال غشاء نصف نافذ. مثال على التناضح هو امتصاص الماء من التربة من قبل النباتات.
التناضح العكسي
التناضح العكسي هو عملية تتيح لجزيئات الماء التنقل من منطقة تركيز عالي إلى منطقة تركيز منخفض من خلال غشاء نصف نافذ.
لعكس عملية التناضح الطبيعية، يتطلب ذلك الكثير من الطاقة، وفي عملية التناضح العكسي، يتم توفير هذه الطاقة من خلال تطبيق ضغط باستخدام مضخة ذات ضغط عال. الضغط المطبق بواسطة المضخة يعكس العملية الطبيعية للتناضح، مما يعني أن الماء يتحرك من منطقة تركيز عالي إلى منطقة تركيز منخفض من خلال غشاء نصف نافذ.
المبدأ الأساسي للتناضح العكسي
تعتمد عملية التناضح العكسي على المبدأ الأساسي للترشيح المتقاطع باستخدام الطاقة في شكل ضغط.
في عملية التناضح العكسي، يتم توصيل الماء الخام إلى غشاء التناضح العكسي بعد معالجته مسبقًا باستخدام مضخة ذات ضغط عال.
الضغط المطبق يجبر الماء على المرور من خلال غشاء التناضح العكسي، وجميع الملوثات في الماء لا تستطيع المرور عبر الغشاء وتتم رفضها عبر الصرف.
وظيفة غشاء التناضح العكسي ليست كوسائل الترشيح التقليدية حيث تتجمع الملوثات فوق سطح وسائل الترشيح، بل هي كما لو كانت ترشيحًا متقاطعًا حيث يتم جمع الماء النقي المعروف أيضًا بالماء الناتج في خزان التخزين ويتم رفض الماء الملوث أيضًا المعروف بتيار الرفض أو التركيز عبر الصرف.
لماذا نحتاج إلى التناضح العكسي؟
في صناعات الأدوية، يتم استخدام الماء كجزء من التركيب أثناء التصنيع، ويُستخدم أيضًا لغسل المعدات وفي إجراءات تحليلية مختلفة، لذا يجب أن يكون الماء المستخدم ذو جودة عالية وخالٍ من الملوثات لتلبية المتطلبات التنظيمية. لإزالة الملوثات من الماء وزيادة جودته، يُستخدم نظام التناضح العكسي عادة.
نظام التناضح العكسي
لفهم نظام التناضح العكسي، سنناقش العملية من البداية إلى النهاية للحصول على مفهوم كامل لنظام تنقية المياه.
المياه الخام
وفيما يلي المصادر الرئيسية للمياه الخام:
1. الأنهار
2. القنوات
3. البحيرات
4. الآبار
5. المياه الجوفية العميقة
الماء الخام قد يحتوي على أنواع مختلفة من الملوثات:
1. الملوثات الفيزيائية
2. الملوثات الكيميائية
3. الملوثات البيولوجية
الملوثات الفيزيائية قد تتضمن جسيمات معلقة كبيرة مثل الرمل والأتربة والأوراق وما إلى ذلك.
الملوثات الكيميائية قد تتضمن مختلف أنواع الأيونات مثل المغنيسيوم والكالسيوم وما إلى ذلك.
الملوثات البيولوجية قد تتضمن كائنات حية مثل البكتيريا والفيروسات وما إلى ذلك.
الترسيب
أثناء مرور الماء عبر الغشاء، قد تبدأ أملاح مذابة مثل الكلوريد وأملاح قليلة الذوبان مثل السيليكا والكربونات والكبريتات في الترسيب على الغشاء، والعملية التي يتم تغطية سطح الغشاء بالملوثات تُعرف بالتكوين.
يؤدي التكوين إلى تقليل أداء الغشاء.
نظام مكافحة الترسب/نظام مانع الترسب
أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم تؤدي إلى زيادة عسرة المياه، وإذا لم يتم إزالتها بشكل صحيح، فإن ذلك قد يؤدي إلى ترسيب هذه الأيونات على غشاء التناضح العكسي وإضعاف أدائه، وهذه العملية تُعرف بالترسب.
لمنع الترسيب على غشاء التناضح العكسي، يتم استخدام نظام مانع للترسب. لذا، قبل مرور الماء عبر غشاء التناضح العكسي، يتم معالجته مسبقًا بمواد منع ترسب الأملاح.
معالجة الكلور
بناءً على جودة الماء الخام، يتم معالجة الماء الخام بالكلور لتطهير الماء وتحسين جودته. يُستخدم الكلور أيضًا لأكسدة المنغنيز والحديد في حال وجودهم في الماء الخام. يتفاعل هايبوكلوريت الصوديوم مع الماء لتكوين حمض الهايبوكلوريت الذي يعمل كمطهر.
نظام إضافة ميتابيسلفيت الصوديوم (SMBS) يُستخدم أيضًا لإزالة الكلور من الماء لأن هذا الكلور قد يلحق أضرارًا بالغشاء وخطوط نقل الماء.
خزان التخزين
الماء الخام من أي مصدر يتم جمعه أو تخزينه في خزان تخزين ثم يتم توريده بواسطة مضخة إلى نظام المرشحات مسبقة الفلترة.
نظام مرشحات مسبقة الفلترة
قبل توريد الماء الخام مباشرة إلى غشاء التناضح العكسي، يتم تصفيته أولا باستخدام أنواع مختلفة من وسائل الفلترة التالية:
1. مرشح الرمل/مرشح الرواسب
2. مرشحات الكربون
3. مرشحات الريزين/منقيات الماء
مرشح الرمل/مرشح الرواسب
تُستخدم مرشحات الرمل أو مرشحات الرواسب لإزالة الملوثات الكبيرة المعلقة مثل الأوساخ والأوراق والحطام وما إلى ذلك.
مرشحات الكربون
قد يحتوي الماء الخام المُرسل على روائح غير مرغوب فيها وروائح وكلور اعتمادًا على جودة الماء الخام.
تستخدم أنظمة تصفية المياه بالكربون لإزالة الكلور من المياه، حيث يتم استخدام الفحم المنشط في هذه الأنظمة والذي يزيل الروائح والألوان والشوائب العضوية وغير العضوية من المياه الخام. وتستخدم أنظمة تبادل الأيونات أو مرشحات المنعمات لتبادل الأيونات الغير مرغوب فيها من المياه الخام مع الكاتيونات والأنيونات المرغوب فيها. حيث تقوم راتنجات الكاتيونات بتبادل الكاتيونات الغير مرغوب فيها مثل المغنيسيوم والكالسيوم والنحاس والرصاص مع أيونات الهيدروجين. وتقوم راتنجات الأنيونات بتبادل الأنيونات الغير مرغوب فيها مثل الكلوريد والفوسفات والنترات مع أيونات الهيدروكسيد. ويتكون الماء من مزيج من أيونات الهيدروجين والهيدروكسيد.
أنظمة الضغط العالي
تستخدم مضخات الضغط العالي لدفع المياه عبر غشاء التناضح العكسي. ويتكون غشاء التناضح العكسي من مواد مثل الأسيتات السليلوزية والبوليسلفونات والبولي أميد. تزيل أنظمة تنقية المياه بالتناضح العكسي 97-99٪ من الأملاح والشوائب. وعندما تمر المياه عبر غشاء التناضح العكسي، يكون الماء النقي المعروف أيضًا باسم النفاذية لديه قيمة TDS منخفضة، ويكون للماء المرفوض قيمة TDS عالية. وتستخدم أنظمة تنقية المياه بالتبادل الكهربائي والأيونيات لتنقية المياه باستخدام الكهرباء وراتنجات تبادل الأيونات. وتتكون هذه الأنظمة من خزان التخزين والمضخة عالية الضغط وغشاء التناضح العكسي ونظام تبادل الأيونات الكهربائي.
مضخة الضغط العالي
يتم استخدام مضخة الضغط العالي لدفع الماء من خلال أغشية التناضح العكسي.
معظم أغشية التناضح العكسي مصنوعة مما يلي.
خلات السليلوز
بولي سلفونات
مادة البولي أميد
أنظمة المياه التي تحوي على أنظمة RO تقوم بإزالة 97-99 ٪ من الأملاح والملوثات.
عندما يمر الماء من خلال غشاء التناضح العكسي الماء النقي لديه TSDمنخفض والمياه المرفوضة دستورياً لديها قيمة TSDعالي.
نظام التبادل الكهربائي EDI
هو عملية إزالة الأيونات باستخدام التبادل الايوني الكهربائي باستخدام غشاء ريزيني
خزان التخزين
يتم جمع الماء النقي فيه
العلاج بالأشعة فوق البنفسجية
يتم معالجة المياه بالأشعة فوق البنفسجية لقتل أي كائنات دقيقة قد تنمو أثناء التخزين.
فلتر 0.2 ميكرون
عند إزالة المياه المعالجة من خزان التخزين لاستخدامها، يتم ترشيحها مرة أخرى من خلال مرشح لإزالة أي ملوثات قد تنمو أثناء التخزين.
عملية الفلترة:
في محطة الترشيح بالتناضح العكسي تدفق المياه الخام من البداية إلى النهاية يتم على النحو التالي
يتم تخزين المياه الخام من أي مصدر في خزان ثم باستخدام مضخة نقل يتم تسليم هذه المياه الخام إلى مرشح الرمل حيث تتم إزالة الشوائب المعلقة من الماء. بعد المرور عبر مرشح متعدد، يتم تمرير هذه المياه من خلال مرشح الكربون وبعد مرشح الكربون يتم تمرير هذه المياه من خلال منعمات المياه. بعد المعالجة المسبقة المذكورة أعلاه، يتم تمرير المياه المعالجة أو نقلها بواسطة مضخة الضغط العالي من خلال غشاء التناضح العكسي. اعتمادا على بناء المصنع يمكن استخدام عدد مختلف من أغشية التناضح العكسي.
في أغشية التناضح العكسي، تحدث عملية الترشيح حيث يتم جمع الماء النقي في خزان تخزين ويتم رفض الماء المركز في المصرف. ينقل المياه عبر المضخة من الخزان إلى العلاج بالأشعة فوق البنفسجية لقتل أي كائنات حية دقيقة وبعد ذلك يمر هذا الماء من خلال مرشح 0.2 ميكرون.
المرجع المستخدم: