دیالیز آب: دستگاهی برای تصفیه آب

دیالیز آب: تصفیه‌ای حیاتی برای نجات جان‌ها

اسمز معکوس: قلب تپنده دستگاه تصفیه آب دیالیز

برای درک چگونگی کار دستگاه دیالیز آب، ابتدا باید با مفهوم اسمز معکوس (Reverse Osmosis - RO)[1] آشنا شویم. این فناوری، پیشرفته‌ترین روش برای نمک‌زدایی و تولید آب خالص در جهان است.

اسمز یک پدیده طبیعی است. فرض کنید یک ظرف حاوی آب خالص و یک ظرف حاوی آب شور را با یک غشای نیمه‌تراوا از هم جدا کنیم. در طبیعت، آب از سمت محلول رقیق‌تر (آب خالص) به سمت محلول غلیظ‌تر (آب شور) حرکت می‌کند تا تعادل برقرار شود. این دقیقاً همان چیزی است که در ریشه گیاهان برای جذب آب از خاک رخ می‌دهد.

حالا اسمز معکوس یعنی وارونه کردن این جریان طبیعی. در این روش، با استفاده از یک پمپ قوی، به آب شور (یا آب حاوی ناخالصی) فشار زیادی وارد می‌کنیم. این فشار آنقدر زیاد است که بر فشار طبیعی اسمز غلبه کرده و مولکول‌های آب را مجبور می‌کند از میان منافذ بسیار ریز یک غشای نیمه‌تراوا عبور کنند. این منافذ آنقدر کوچک هستند که فقط مولکول‌های آب می‌توانند از آن‌ها بگذرند و تقریباً تمام نمک‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر آلاینده‌ها پشت غشا باقی می‌مانند.

چرا آب دیالیز باید اینقدر خالص باشد؟

شاید بپرسید مگر آب لوله‌کشی شهر که ما می‌نوشیم، تمیز نیست؟ چرا برای دیالیز به یک سیستم تصفیه پیچیده جداگانه نیاز است؟ پاسخ در مقدار آب و راه ورود آن به بدن بیمار است.

یک فرد سالم کلیه‌هایی دارد که مانند یک تصفیه‌خانه شخصی، خون را به دقت پالایش می‌کنند. اما بیمار دیالیزی در هر جلسه درمان، در معرض حجم بسیار زیادی از آب قرار می‌گیرد – بین 300 تا 350 لیتر در هفته. این آب مستقیماً برای ساختن محلول دیالیز استفاده می‌شود و از طریق غشای دیالیز با خون بیمار در تماس نزدیک است. اگر در این آب آلاینده وجود داشته باشد، به راحتی وارد جریان خون بیمار می‌شود و از آنجایی که کلیه‌های او کار نمی‌کنند، بدن قادر به دفع این مواد سمی نیست.

به همین دلیل است که استانداردهای جهانی سخت‌گیری مثل استاندارد انجمن پیشرفت تجهیزات پزشکی آمریکا (AAMI)[2] برای کیفیت آب دیالیز تعریف شده است. هدف، تولید آبی است که تا حد امکان عاری از هرگونه ماده شیمیایی و میکروبی باشد.

سفر آب از لوله شهر تا دستگاه دیالیز: یک سفر چند‌مرحله‌ای

دستگاه تصفیه آب دیالیز، آب شهری را در یک راه چند‌ایستگاهی قرار می‌دهد تا در نهایت به یک مایع فوق‌خالص تبدیل شود. این مراحل معمولاً به ترتیب زیر هستند:

۱. فیلتر شنی و فیلتر کربنی: در اولین ایستگاه، آب از بستری از شن و ماسه و سپس از فیلتر کربن فعال عبور می‌کند. این فیلترها مهمان‌های ناخوانده درشت مانند زنگ لوله، شن و همچنین کلر و مواد شیمیایی بدبو را می‌گیرند. کلر اگر حذف نشود، می‌تواند به غشای حساس اسمز معکوس در مراحل بعد آسیب برساند.

۲. فیلتر اسمز معکوس (قلب سیستم): آب پیش‌تصفیه شده، با فشار بالا به سمت غشای اسمز معکوس پمپاژ می‌شود. اینجا، آب به دو جریان تقسیم می‌شود: حدود ۵۰-۸۵٪ آن که اکنون آب تصفیه شده (Permeate)[3] نام دارد، از غشا عبور می‌کند. باقیمانده آب که حالا بسیار غلیظ و مملو از ناخالصی‌های گرفته شده است، به عنوان آب دورریز (Concentrate)[4] از سیستم خارج می‌شود. برخی دستگاه‌های پیشرفته، با بازیافت این دورریز، بازدهی سیستم را به بیش از ۹۰٪ می‌رسانند.

۳. تصفیه نهایی (پولیش): آب خروجی از اسمز معکوس ممکن است برای اطمینان بیشتر، از یک فیلتر کربن نهایی دیگر یا سیستم‌های ضدعفونی کننده مانند لامپ فرابنفش (UV)[5] عبور کند تا هرگونه احتمال باقی‌مانده باکتری یا آلودگی از بین برود. در سیستم‌های بسیار حساس، ممکن است از دو مرحله پشت سر هم اسمز معکوس استفاده شود.

دیالیز آب در عمل: از بیمارستان تا خانه‌ی شما

کاربرد اصلی و حیاتی این دستگاه‌ها در بخش‌های دیالیز بیمارستان‌ها و درمانگاه‌ها است. اما فناوری اسمز معکوس تنها به اینجا محدود نمی‌شود. شاید جالب باشد که بدانید نمونه کوچک و ساده‌شده همین سیستم، در بسیاری از خانه‌ها برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌شود.

همچنین، بزرگ‌ترین کارخانه‌های تولید آب شیرین از دریا، از فناوری پیشرفته‌تری از همان اصل اسمز معکوس استفاده می‌کنند. این کارخانه‌ها که به آنها نمک‌زدای آب دریا (Seawater Reverse Osmosis - SWRO)[6] می‌گویند، با استفاده از فشار بسیار بالا، نمک را از آب دریا جدا کرده و آن را به آب شیرین و قابل شرب برای شهرهای ساحلی تبدیل می‌کنند. این فناوری یکی از راه‌حل‌های مهم برای مقابله با کم‌آبی در جهان است.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹اسمز معکوس (Reverse Osmosis - RO): فرآیندی فیزیکی که در آن با اعمال فشار، آب از یک غشای نیمه‌تراوا عبور داده می‌شود تا ناخالصی‌های آن جدا شود.
²انجمن پیشرفت تجهیزات پزشکی آمریکا (Association for the Advancement of Medical Instrumentation - AAMI): سازمانی که استانداردهای سخت‌گیرانه‌ای برای کیفیت آب، تجهیزات و فرآیندهای دیالیز تعیین می‌کند.
³آب تصفیه شده (Permeate): آبی که از غشای اسمز معکوس عبور کرده و عاری از اغلب ناخالصی‌ها است.
⁴آب دورریز (Concentrate یا Reject): آبی که پس از عبور از سیستم اسمز معکوس، حاوی غلظت بالایی از ناخالصی‌های جدا شده است و معمولاً دفع می‌شود.
⁵فرابنفش (Ultraviolet - UV): نوعی تابش نوری که برای غیرفعال کردن باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها در آب استفاده می‌شود.
⁶نمک‌زدای آب دریا (Seawater Reverse Osmosis - SWRO): کارخانه‌ای بزرگ که از فرآیند اسمز معکوس برای شیرین کردن آب دریا استفاده می‌کند.