مشکل کمبود آب در جهان به‌دلیل تغییرات آب و هوایی، افزایش جمعیت و رشد اقتصادی و … روز به‌روز در حال افزایش می‌باشد. با توجه به تاثیر تغییرات آب و هوایی، در حدود 200 میلیون نفر تا سال 2025 از مشکل کمبود آب رنج خواهند برد، این در حالی است که تقاضای آب در کشورهای در حال توسعه از سال 2008 تا 2025 به دلیل رشد اقتصادی افزایش خواهد یافت. علاوه بر این، سازمان بهداشت جهانی (WHO) گزارش داده است که بیش از 2.5 میلیارد نفر قادر به استفاده از امکانات بهداشتی نیستند.
تقاضای جهانی برای ماژول‌های غشائی در زمینه تصفیه آب و کاربردهای صنعتی در سال 2012 به میزان تقریبی 15.6 میلیارد دلار بود. در گزارش بازار مربوط به سال 2013 بیان شده است که با در نظر گرفتن رشد سالیانه تقریباً در حدود 8٪ ، این مقدار در سال 2016 تا 21.2 میلیارد دلار افزایش یافته و به 25.0 دلار میلیارد در سال 2018 می‌رسد. در صنایع غذایی، بازار فعلی برای غشاء‌ها و با درنظرگرفتن رشدی در حدود 7.5 درصد در سال، تقریباً 20 تا 30 درصد از کل صنعت تولید در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد. فرآیندهای جداسازی غشائی در فرآوری مواد غذایی و تصفیه فاضلاب‌های مربوط به صنایع غذایی، اهمیت خاصی دارند. آن‌ها می‌توانند به ساده‌سازی مراحل فرآوری سنتی در تولید مواد غذایی و آماده کردن غذاهای جدید با ویژگی‌های اصلاح شده‌ای از نظر حسی و ادراکی و نیز موارد مرتبط با تغذیه کمک کنند.
از میان روش‌های کاهش مشکل کمبود آب، می‌توان به نمک‌زدایی و استفاده مجدد از پساب و فاضلاب اشاره نمود. به‌طور ویژه، روش نمک‌زدایی (شیرین کردن آب) یکی از منابع مهم تولید آب پاک در نظر گرفته می‌شود. فن‌آوری‌های عمده برای شیرین کردن آب عبارتند از: تقطیر حرارتی، اسمز رو به‌جلو (FO)، تقطیر غشائی و اسمز معکوس. از بین این روش‌ها، سیستم RO دارای بالاترین بازدهی انرژی در مقایسه با فن‌آوری نمک‌زدایی حرارتی موجود می‌باشد، و اخیراً نیز تحقیقات فعالی بر روی امکان تولید غشاء‌هایی با عملکرد بالا و قیمت پایین انجام گرفته است. این مزیت‌ها باعث شده است که سیستم RO در امر نمک‌زدایی به‌عنوان آخرین فن‌آوری، و هم‌چنین به‌عنوان یک فن‌آوری برای تولید آب پاک، در مرکز توجه قرار گیرد. نانوفیلتراسیون (NF)، که در مقایسه با RO به فشار نسبتاً کم‌تری نیاز دارد، فن‌آوری دیگری است که می‌تواند برای فرآیند نمک‌زدایی مورد استفاده قرار گیرد.
روش جداسازی غشائی در مورد آلاینده‌های نوظهور نیز روشی موفق محسوب می‌شود. آلودگی‌های نوظهور، ترکیباتی آلی در محصولات تجاری هستند که به مقدار فراوان در زندگی روزمره استفاده می‌شوند، از جمله ترکیبات دارویی فعال، آفت‌کش‌ها، داروهای انسانی و دامی، سورفکتانت‌ها، رنگ‌های نساجی و غیره. وجود این مواد با غلظت‌های پایین در پساب‌ها و به‌طور کلی در محیط‌های آبی، به‌تازگی تبدیل به یک مشکل زیست محیطی شده است و عموم مردم از نظر وجود این آلاینده‌ها در پروژه‌هایی که در آن‌ها از آب‌های بازیافتی استفاده می‌شود و نیز تاثیر آن‌ها بر روی سلامت انسان، نگران هستند. برخی از این مواد بسیار پایدار هستند. برخی دیگر نیز، با حضور مداوم خود در محیط‌های آبی، شدت بالای تجزیه شدن خود را متعادل کرده‌اند. اگر چه اثرات بهداشتی مصرف این آلودگی‌های میکرونی در غلظت‌های بالا هنوز به‌طور کامل مشخص نشده است، اما این توافق در مورد عاری بودن نسبی آب آشامیدنی از این نوع آلاینده‌ها صورت پذیرفته است. بنابراین ضروری است که از ورود آلودگی‌های نوظهور به محیط زیست جلوگیری شود و یا غلظت آن‌ها به‌طور قابل توجهی با استفاده از روش‌های تصفیه مناسب کاهش یابد. به نظر می‌رسد که چون فرآیندهای معمولی تصفیه آب در حذف آلودگی‌های نوظهور بی اثر هستند، باید از روش‌های پیشرفته‌ای مانند فرآیندهای غشائی، جذب کربن و اکسیداسیون برای رسیدن به این هدف استفاده کرد. قابلیت فرآیندهای جداسازی غشائی، به ویژه اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون، برای حذف مواد مختلف از نظربهره‌وری و صرفه اقتصادی، آن‌ها را تبدیل به یک انتخاب طبیعی برای حذف آلودگی‌های نوظهور از آب کرده است.
حدود 30 سال است که از فرایندهای جداسازی غشائی برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌شود و در دهه گذشته نیز به‌طور فزاینده‌ای در فرایندهای تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار گرفته‌اند، به‌ویژه در مواردی که رسیدن به استانداردهای کیفی بالا مورد نیاز بوده است. حذف مؤثر ترکیبات آلی از آب‌های مختلف توسط NF/RO یک چالش عمده برای دانشمندان غشائی بوده است، بدین جهت مطالعات فراوانی در این زمینه انجام داده‌اند و این مطلب را تایید نموده‌اند. در این مطالعات حذف مواد حل شده‌ی مختلف و عوامل مؤثر در حذف آن‌ها مورد بررسی قرار گرفته‌اند و این امر باعث شده است که درک بهتری از نحوه‌ی عملکرد غشاء رخ دهد. در بیش‌تر مطالعات انجام شده، حذف آلودگی‌های معمولی از آب‌های مختلف توسط NF/RO ، تنها محدود به برخی از ترکیبات بود. به‌عنوان یک قاعده می توان گفت که پساب‌ها حاوی انواع فراوانی از آلاینده‌های آلی میکرونی و با غلظت‌های بسیار پایین، در حد زیر میکروگرم در لیتر هستند. بنابراين، در بررسی مقدار کارایی دفع در غشاء‌های NF/RO و حذف‌آلاينده‌هاي آلی میکرونی، آزمايش‌ها بايد با غلظت‌هاي واقعي و موجود در محيط زيست انجام گيرد و با استفاده از روش‌هاي تحليلي که به تازگي توسعه داده شده‌اند و قادر به تشخيص بسياري از ترکيبات موجود در فاضلاب هستند، انجام شوند.
برای مطالعه ادامه مطالب در مورد #نانوفیلتراسیون می‌توانید بر روی اینجا کلیک نمایید.
Masoud
سلام مطلب عالی و مفیدی است متشکرم
بهشته حسامی
سلام دوست عزیز. ما نیز از توجه شما بسیار سپاسگزاریم. موفق باشید