دستگاه تصفيه آب

(Water Treatment) دستگاه تصفيه آب خانگي فرآيند مناسب‌سازي آب براي استفاده از آن و يا تبديل به حالت طبيعي آن است. بنابراين، بايد قبل و بعد از استفاده از آب، آنرا تصفيه نمود. تصفيه موردنياز به نوع استفاده بستگي دارد. به‌عنوان مثال، تصفيه آب خاكستري (پساب حمام، شستن ظرف‌ و شستشو) با تصفيه آب سياه (فاضلاب توالت) متفاوت است. تبديل فاضلاب توالت در خانه‌هاي شهري امكان‌پذير نيست. با اين‌حال، اين كار در يك مجتمع اداري 30،000 فوت مربعي در مؤسسه تحقيقات آسيايي، دانشگاه British Columbia انجام مي‌شود. در تصفيه آب از علومي همچون علوم‌ پايه، مهندسي، بازرگاني و هنر استفاده مي‌شود. عمليات تصفيه ممكن است شامل روش‌هاي مكانيكي، فيزيكي، بيولوژيكي و شيميايي باشد. همان‌طور كه پايه و اساس فن‌آوري، علوم‌ پايه است، در مهندسي نيز اين اطمينان به‌دست مي‌آيد كه آن فن‌آوري به‌عنوان يك طرح، قادر به انجام كار مي‌باشد. زلال كردن و استفاده از آب هنر است. در بخش‌ بازرگاني، شركت‌هاي RGF Environmental ، Water Energy Technologies ، Aquasana Store ، Vitech ، Recalyx Industrial SDN BHD and PACE Chemicals ltd ، شركت‌هايي هستند كه فرآيندهاي مختلف تصفيه آب و فاضلاب را ارائه مي‌كنند. شركت Millipore، شريك Fisher Scientific ، خطوط تصفيه‌‌ي زيادي جهت توليد آب بسيار خالص را، بااستفاده از تركيب ممبرين‌هاي زغال فعال و فيلتر اسمز معكوس، عرضه مي‌كند. سايت‌هاي اينترنتي اين شركت‌ها اطلاعات مفيدي در مورد آب ارائه مي‌كنند. يك متخصص و يا مشاور زيست محيطي ارائه دهنده خدمات اينترنتي، و در صورت نياز ايجاد تغيير متناسب با نوع درخواست مي‌باشد. • در بخش آب طبيعي (Natural Water) توضيحاتي در مورد آب سخت و آب نرم وجود دارد. عمليات سختي‌گيري از آب جهت استفاده در ديگ بخار، خنك‌كننده و موارد خانگي، در اين قسمت توضيح داده شده است. اين روش‌هاي تصفيه آب را براي مواردي از اين قبيل آماده مي‌كنند. • زيست‌شناسي آب (Water Biology) به مبحث آب و زيست‌شناسي مي‌پردازد. آب قابل شرب بخشي از مناسب‌سازي آب براي زندگي است. بنابراين، اين لينك برخي از موارد مربوط به مشكلات آب آشاميدني را ارائه مي‌كند. • صنايع بسيار متفاوتي وجود دارند، و منابع آبي مختلف معمولاً قبل و بعد از استفاده بايد تصفيه شوند. تصفيه قبل از استفاده و تصفيه فاضلاب ، يك فرصت و يا يك چالش خاص را ارائه مي‌كند. تنها يك نكته كلي براي برخي از فرآيندهاي صنعتي آورده شده است. • تصفيه فاضلاب شهري و خانگي، آب (پساب) استفاده شده را به‌گونه‌اي تبديل مي‌كند كه براي محيط زيست قابل پذيرش و يا حتي قابل آشاميدن نيز بشود. هر مركز شهري نياز به چنين امكاناتي دارد.
تصفيه فاضلاب عمومي (General Wastewater Treatment)آب يك منبع تجديد پذير است. تمام مراحل تصفيه آب شامل حذف مواد جامد، باكتري‌ها، جلبك‌ها، گياهان، تركيبات غير آلي و تركيبات آلي مي‌باشد. حذف مواد جامد معمولاً توسط عمليات فيلتراسيون و رسوب‌دهي انجام مي‌شود. هضم باكتريايي يك فرآيند مهم براي حذف آلاينده‌هاي مضر است. عمليات تبديل آب استفاده شده به‌صورتي كه براي محيط زيست قابل پذيرش بوده و يا حتي قابل آشاميدن نيز باشد، تصفيه فاضلاب ناميده مي‌شود. Water in the Great Lakes Region سازماني است كه كار خريد و فروش منابع آبي را انجام مي‌دهد. Ontario Clean Water Agency (OCWA) يك شركت برجسته محلي در امر بازرگاني است كه ارائه‌دهنده‌ي خدمات جوابگو و مقرون به‌صرفه مربوط به آب و فاضلاب از نظر زيست محيطي مي‌باشد. اين شركت در حال حاضر بيش از 400 تصفيه‌خانه را براي 200 شهر به‌ بهره‌برداري رسانده است. وب سايت اين شركت اطلاعاتي در مورد آب و تصفيه آب را ارائه مي‌كند. در ماه آوريل سال 1993، 403،000 نفر در ميلواكي به‌علت آلوده شدن آب به cryptosporidium در نتيجه سيلاب‌هاي بهاري، بيمار شدند. شيوع اين بيماري موجب شد كه مقررات سخت‌تري در مورد سيستم آب آشاميدني عمومي اجرا شود. اقدامات پيش‌گيرانه‌اي براي از بين بردن cryptosporidium انجام شد. در ماه مه سال 2000، در شهر كوچك Walkerton ، انتاريو، كانادا، به‌علت بارش‌هاي سيل‌آسا، آب‌هاي سطحي وارد چاه‌هاي كم‌عمق شد. در 17 مه، بعضي از ساكنان از تب، اسهال و استفراغ خوني شكايت داشتند. علت اين امر همانند شيوع E.Coli در Walkerton تشخيص داده شد. نزديك به نيمي از جمعيت اين شهر بيمار شدند، و چند نفر به‌دليل عفونت E.Coli O157:H7 فوت كردند. جهت پيش‌گيري از شيوع بيماري‌هاي مشابه از همگان درخواست شد كه اقدامات زيادي انجام دهند. هدف از اين اقدامات از بين بردن باكتري E.Coli بود.
تصفيه فاضلاببه‌عنوان يك بحث كلي، اجازه دهيد كه به فرآيند معمولي تصفيه فاضلاب نگاهي داشته باشيم. در شكل زير نمودار جرياني تصفيه‌خانه‌ي عمومي فاضلاب Water Education ، گروه علوم كامپيوتر، دانشگاه Exeter ، UK، نشان داده شده است:
تصفيه آب و فاضلاب
براي جدا كردن تكه‌هاي جامد بزرگ، فاضلاب را از صافي رد مي‌كنند، اين مواد در محل دفن زباله‌ها دور ريخته مي‌شوند. فاضلاب به مخزن ته‌نشيني هدايت مي‌شود تا ذرات كوچك نيز ته‌نشين شوند. اين مواد ته‌نشين ‌شده، لجن فعال ناميده مي‌شوند. سپس مايع سرريز وارد فيلتر percolate و/يا هوادهي مي‌گردد. آب مي‌تواند دوباره فيلتر شود، و سپس ضدعفوني گردد (در اكثر موارد با استفاده از كلر). اگر مورد ديگري وجود نداشته باشد، آب به طبيعت و چرخه زيست محيطي برگردانده مي‌شود. لجن حذف شده از مرحله‌ي ته‌نشيني از مواد بيولوژيكي زنده تشكيل شده است. بخشي از آن را مي‌توان به مخزن هوادهي برگرداند، اما لجن خام توسط دو نوع ميكروارگانيسم هضم مي‌شود. از باكتري‌هاي بي‌هوازي (بدون اكسيژن) و هوازي (با هوا) براي هضم استفاده مي‌گردد. در مرحله هضم، گازهاي دي اكسيد كربن، آمونياك، متان توليد مي‌شوند. حجم لجن هضم شده كاهش مي‌يابد، و مي‌توان از آن به‌عنوان يك كود مكمل در كشاورزي استفاده نمود.
تصفيه فاضلاب (Wastewater Treatment)اگرچه فاضلاب را مي‌توان پس از هاضم هوادهي (Aerated Digestion) و فيلتراسيون نفوذي (Percolating Filtration) به اكو سيستم برگرداند، اما در برخي موارد، انجام تصفيه‌ي بيشتر ضروري مي‌باشد. برخي از نكات مهم در مورد تصفيه آب در زير آورده شده است. كتاب نسبتاً جديد Chemistry Of Water Treatment ، نوشته S.D Faust & O.M. ALY ، 2nd Ed (1998) [td433 f38 1998] ، به مشكلات مربوط به كيفيت آب طبيعي و آب تصفيه شده مي‌پردازد. در سه فصل اول، ضوابط و استانداردهاي مربوط به كيفيت آب آشاميدني، تركيبات آلي موجود در آب، و نيز بو و مزه آب‌ توضيح داده شده است. واضح است كه استانداردها پس از چند سال عوض مي‌شوند. بنابراين استانداردهاي مربوط به آب‌هاي تصفيه شده نيز تغيير مي‌كنند. سازمآنهاي دولتي همچون سازمان محيط زيست كانادا كه هم‌رتبه با سازمان بهداشت عمومي ايالات متحده و آژانس حفاظت از محيط زيست (EPA) مي‌باشد، دستورالعمل‌هايي ارائه كرده‌اند. ما در مورد آب آشاميدني در مبحث زيست شناسي آب (Water Biology) صحبت مي‌كنيم. هفت فصل بعدي مربوط به حذف موارد زير است: • تركيبات آلي و غيرآلي با استفاده از كربن فعال • ذرات معلق با استفاده از عمل انعقاد • ذرات معلق با استفاده از روش فيلتراسيون و رسوب‌دهي • حذف سختي و ديگر مواد رسوب دهنده • آلاينده‌هاي غير آلي • مواد خورنده • باكتري‌هاي بيماري‌زا (توليدكننده بيماري)، ويروس‌ها، و تك‌ياخته‌اي‌ها(ميكروارگانيسم‌ها). اين موارد در ارتباط با شيمي، زيست شناسي و فيزيك استفاده شده جهت انجام تصفيه آب مي‌باشند. برخي از اين موضوعات در شيمي آب، خواص فيزيكي آب، زيست شناسي آب، و نيز آب طبيعي مطرح شده‌اند. در متن زير به برخي از موضوعات انتخاب شده پرداخته مي‌شود.
تصفيه با استفاده از كربن فعالعمليات تصفيه توسط كربن فعال بيشتر به‌علت وجود جذب سطحي و يا پديده جذب انجام مي‌شود. هنگامي‌كه يك ماده شيميايي بر روي سطح يك جسم جامد قرار مي‌گيرد، پديده جذب سطحي اتفاق مي‌افتد. هنگامي‌كه پيوندهاي شيميايي جزئي بين ذرات جذب شده ايجاد مي‌شود و يا وقتي‌كه ماده جذب شده به مجاري موجود در جسم جامد وارد مي‌گردد، مي‌گوييم پديده جذب رخ داده است. با اين حال، اين دو واژه اغلب با يك معني به‌كار برده مي‌شوند، زيرا تشخيص آنها از هم بسيار دشوار است. كاربرد كربن فعال در حذف بو و طعم نامطلوب از آب آشاميدني، از آغاز دوره شهرنشيني شناخته شده بود. به‌مدت هزاران سال، از خاكستر استخوان و گياهان سوخته، ريگ و شن، براي فيلتراسيون آب مصرفي خانگي، استفاده ‌شده است. در طول دو جنگ جهاني، تحقيقات مؤثري در اين زمينه انجام گرديد و نيز توليد زغال چوب فعال، شتاب گرفت. استفاده از گاز سمي باعث توليد و توسعه ماسك‌ها گرديد. از آنها هنوز هم استفاده مي‌شود. زغال سنگ بسياري از مواد ، از جمله ذرات آلي رنگي تا يون‌هاي فلزي غير آلي را جذب مي‌كند. زغال سنگ براي از بين بردن رنگ شكر خام حاصل ازمنابع مختلف، مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
تصفيه با استفاده از كربن فعال
زغال سنگ داراي ميكرو كريستال‌هاي گرافيتي مي‌باشد. اين ذرات در زغال چوب به‌قدري كوچك هستند كه مي‌توان آنها را بدون شكل در نظر گرفت. ساختار بلوري گرافيت داراي لايه‌هايي از شبكه‌هاي شش ضلعي است كه بر روي يكديگر قرار گرفته‌اند. امروزه ، ساخت كربن فعال، صنعتي جديد و بسيار متنوع است. مولكول‌هاي ديگر خودشان را به سطح متخلخل و كربن‌هاي آويزان در اين ميكرو كريستال‌ها، متصل مي‌كنند. كربن موجود در ماده، در دماي كمتر از 900 K مي‌سوزد و كربني را توليد مي‌كند كه براي ساخت كربن فعال مورد استفاده قرار مي‌گيرد. با اين حال، كربن در دماي 1200 K با استفاده از عامل اكسيد كننده فعال مي‌شود تا قسمت‌هاي اكسيد شده‌ي زغال، به‌صورت انتخابي، منافذي در جسم ايجاد كنند. از آن‌جا كه از فرآيندي خاص براي توليد استفاده مي‌شود، اين مواد با نسبت بالاي سطح به جرم، به‌جاي زغال چوب فعال، "كربن فعال" ناميده مي‌شوند. عوامل مؤثر در پديده‌ي جذب عبارتند از اندازه ذرات، مساحت سطح، ساختار منافذ، اسيديته (pH)، درجه حرارت، و ماهيت ماده براي جاذب بودن. معمولاً، تعادل و نرخ جذب سطحي ( جذب ) بايد براي استفاده‌ي اثر بخش در نظر گرفته شوند.
انعقاد، لخته‌سازي و رسوب‌دهي (Coagulation, Flucculation and Sedimentation) آب طبيعي و فاضلاب داراي ذرات كوچكي هستند. اين ذرات به شكل كلوئيدي در آب معلق مي‌باشند. آنها داراي بار الكتريكي يكسان هستند و نيروي دافعه باعث مي‌شود كه ذرات بزرگ‌تر تشكيل نشده و رسوب نكنند. بنابراين، از برخي از روش‌هاي فيزيكي و شيميايي جهت رسوب دادن آنها كمك گرفته مي‌شود. نام اين پديده، انعقاد است. روشي كه به‌خوبي شناخته شده است، اضافه كردن الكتروليت مي‌باشد. ذرات باردار با يون‌هاي خنثي تركيب مي‌شوند. ذرات خنثي به ذرات بزرگ‌تر تبديل مي‌شوند، و در نهايت رسوب مي‌كنند. روش ديگر استفاده از موادي با وزن مولكولي بالا است كه ذرات را جذب كرده و يا به‌دام مي‌اندازند و سپس با همديگر ته‌نشين مي‌شوند. چنين فرآيندي لخته‌سازي ناميده مي‌شود. در اين مورد اغلب از نشاسته و يون‌هاي چند ظرفيتي استفاده مي‌گردد. از گذشته، آب كثيف را با استفاده از آلوم، Al2(SO4)3.12H2O، و آهك، Ca(OH)2 ، تميز مي‌كردند. اين الكتروليت‌ها باعث مي‌شوند كه pH آب به‌علت واكنش‌هاي زير تغيير كند:
تصفيه فاضلاب (Wastewater Treatment)
Al(OH)3 ، Fe(OH)3 و Fe(OH)2 در آبي كه اندكي قليايي است، رسوب مي‌كنند، ذرات كوچك‌تر نيز همراه آنها رسوب كرده و آب تميز مي‌گردد. مداركي يافت شده‌اند كه نشان مي‌دهد مصري‌ها و رومي‌ها از اين روش در 2000 سال قبل از ميلاد استفاده مي‌كردند. معلق شدن ذرات اكسيد آهن و مواد آلي هموسي (humic) در آب، ظاهر آب را گل‌آلود و زرد رنگ مي‌كند. با استفاده از عمليات انعقاد و لخته‌سازي مي‌توان ذرات اكسيد آهن و مواد آلي را جدا نمود. در اينجا اين مطلب به‌صورت بسيار ساده‌اي توضيح داده شد، و از روش‌هاي بسيار بيشتري نيز در تصفيه آب استفاده مي‌شود. عمليات انعقاد يك كاربرد بزرگ آهك در تصفيه فاضلاب مي‌باشد. ساير املاح مانند سولفات‌هاي آهن Fe2(SO4)3 و FeSO4 ، سولفات كروم Cr2(SO4)3 و بعضي از پليمرهاي خاص نيز مفيد هستند. يون‌هاي ديگري مانند سديم، كلريد، كلسيم، منيزيم و پتاسيم نيز در فرآيند انعقاد مؤثر هستند. درجه‌حرارت، pH و غلظت نيز تأثير دارند. با اين حال، دفع لجن حاصل از انعقاد يك نگراني محسوب مي‌شود.
رسوب‌ دهي اجازه دهيد كه آب ساكن شود تا ذرات لخته شده يا منعقد شده، ته‌نشين شوند. اين كار با ذرات نسبتاً چگال بهتر انجام مي‌شود (مانند گل و لاي و مواد معدني)، در حالي‌كه شناور‌سازي در مورد ذرات سبك‌تر بهتر انجام مي‌گردد (مانند جلبك و رنگ). مخزن ته‌نشيني بايد به اندازه‌اي بزرگ باشد كه زمان اقامت كافي را ايجاد نمايد (به‌طور ايده‌آل بيشتر از 4 ساعت). ورودي‌ها و خروجي‌ها بايد به‌گونه‌اي طراحي شوند كه آب به آرامي در مخزن حركت كند. مجاري دراز و باريك طوري نصب مي‌شوند كه آب بتواند به‌طور مارپيچ از ميان مخزن عبور نمايد. گاهي اوقات بايد ذرات رسوب شده و لجن را از تانك خارج كرد. پس از اين مرحله آب را مي‌توان فيلتر نمود. از عمليات رسوب‌دهي در پيش‌تصفيه و تصفيه فاضلاب استفاده مي‌شود.
فيلتراسيون فيلتراسيون، فرآيند جدا كردن مواد جامد از يك سيال، با عبور آن از ميان يك بستر متخلخل مي‌باشد. بر حسب نوع نياز، از بستري با منافذ درشت، متوسط و ريز، استفاده مي‌شود. بستر فيلتر، غشاء‌هاي مصنوعي، شبكه‌ها، فيلتر شني، و سيستم‌ فيلترهايي با فن‌آوري بالا مي‌باشند. انتخاب فيلترها به سرعت لازم جهت فيلتر كردن و مقدار تميزي مورد نياز بستگي دارد. شدت جريان لازم براي فيلتراسيون مي‌تواند با استفاده از نيروي ثقل يا فشار به‌دست آيد. در فيلتراسيون تحت فشار، يك طرف از بستر فيلتر در فشاري بالاتر از طرف ديگر قرار دارد به‌طوري‌كه سطح فيلتر، دچار افت فشار گردد. بعضي از قسمت‌هاي اين نوع از فيلتر بايد درون يك محفظه‌ قرار بگيرند. فرآيند برطرف نمودن انسداد بخشي از بستر فيلتر از طريق معكوس كردن جريان عبوري از بستر و شستشو و خارج نمودن مواد جامد، شستشوي معكوس ناميده مي‌شود. در طي اين فرآيند، مواد جامد بايد از سيستم جدا شوند، اما فيلترهاي ديگري كه تميز شده‌اند بايد جايگزين آن گردند و يا به‌كار گرفته شوند. در اين‌جا فيلترهاي آب ساخت شركت Aqua-Rain نشان داده شده است. اين دستگاه داراي چهار فيلتر مي‌باشد. با توجه به سيستم فيلتراسيون، اطلاعات فني آن به‌قرار زير است. در قلب سيستم فيلتر آب AquaRainTM ، المان هاي سراميكي با جديدترين تكنولوژي قرار دارند كه با بهره‌گيري از فرآيند فيلتراسيوني كه اثبات گرديده بيش از 100 سال عمر خواهد كرد، عوامل بيماري‌زاي خطرناك موجود در آب مانند كيست‌ها (Cryptospordium ،Giardia Lamblia) و باكتري‌ها (E.coli، Samonelli typhus و غيره ...) را با خيال راحت حذف مي‌كنند. همچنين اين المان هاي سراميكي و ابتكاري با كربن فعال گرانولي و نقره‌اي با درجه‌ي بالا ( GAC ) پر شده‌اند. GAC كم كننده‌ي آفت‌كش‌ها، مواد شيميايي، كلر، طعم و بو است، در حالي‌كه مواد معدني موجود در آب طبيعي را حفظ مي‌كند. اين دستگاه‌ها براي اورژانس و شايد كشورهاي توسعه نيافته طراحي شده‌اند. AquaSelect از Mississauga داراي يك سيستم فيلتر آب پارچ مانند است و كارتريج آن حاوي صدها دانه‌ي كربن فعال با بهره‌وري بالا و مبدل يوني مي‌باشد، اين مسأله در وب سايت آن مطرح شده است. فيلترهاي Brita بسيار مشهور و محبوب هستند.
هوادهي (Aeration) وارد كردن هوا به‌منظور ايجاد تماس با آب جهت تبادل تركيبات خاص بين دو فاز، هوادهي ناميده مي‌شود. اكسيژن يكي از اهداف هوادهي مي‌باشد. مواد ديگر همچون مواد آلي فرار، سولفيد هيدروژن، آمونياك، و تركيبات آلي فرار نيز حذف مي‌گردند. گاز يا ماده حل‌شده در آب مي‌تواند واكنش بيشتري با آب انجام دهد. اين نوع واكنش، هيدراتاسيون ناميده مي‌شود. ذرات يوني به‌علت هيدراته شدن حل مي‌شوند، به‌عنوان مثال:
فيلتراسيون
اين واكنش‌ها برگشت‌پذير هستند، و هوادهي نيز ممكن است در اثر آزادسازي گاز از آب، موجب آب‌زدايي گردد. براي اين نوع از تعادل در نظر گرفته شده، از قانون هنري استفاده مي‌شود. روش‌هاي هوادهي عبارتند از: • هوادهي نفوذي(Diffused aeration) – حباب‌هاي هوا وارد آب مي‌شوند. • هوادهي پاششي(spray aeration) - آب به‌درون هوا پاشيده مي‌شود. • هوادهي با استفاده از چند سيني (multiple-tray aeration) - آب درون چند سيني جاري مي‌شود تا با هوا مخلوط گردد. • هوادهي آبشاري (cascade aeration) - آب در طي چند مرحله به‌شكل لايه‌هاي نازكي به‌سمت پايين جاري مي‌شود. • هوا زدايي(Air stripping) - تركيبي از روش سيني‌هاي متعدد و روش آبشاري به‌همراه بسته بلوك‌هاي تصادفي، باعث اختلاط كامل آب با هوا مي‌گردد.
سيستم فيلتر آب به‌روش اسمز معكوس (Reverse Osmosis Water Filter System) در بحث زير، يك محلول رقيق و يك محلول غليظ در نظر گرفته مي‌شوند. محلول رقيق مي‌تواند آب تميز باشد در حالي‌كه محلول غليظ داراي مواد محلول و نامطلوبي است (الكتروليت يا مواد ديگر).
سيستم فيلتر آب به‌روش اسمز معكوس (Reverse Osmosis Water Filter System)
هنگامي‌كه يك ظرف حاوي محلول رقيق با ظرف ديگري كه حاوي محلول غليظ است، با استفاده از يك غشاء نيمه تراوا تماس پيدا كند، مولكول‌هاي آب از محلول رقيق به‌طرف محلول غليظ حركت مي‌كنند. اين پديده اسمز ناميده مي‌شود. مثانه خوك‌ يك غشاء نيمه تراوا طبيعي است. وقتي‌‌كه مولكول‌هاي آب از طريق غشاي نيمه تراوا منتقل مي‌شوند، سطح آب در محلول افزايش مي‌يابد تا زماني‌كه فشار (اسمز) مانع از انتقال خالص مولكول هاي آب در يك جهت شود. فشار معادل با اختلاف ارتفاع، فشار اسمزي ناميده مي‌شود. با استفاده از فشار مربوط به محلول غليظ‌تر، مولكول‌هاي آب از محلول با غلظت بيشتر به‌طرف محلول با غلظت كمتر حركت مي‌كنند. اين روش، سيستم فيلتر آب به‌روش اسمز معكوس ناميده مي‌شود. مفهوم اسمز معكوس در اين نمودار كه متعلق به شركت PurePro مي‌باشد، نشان داده شده است.
تصفيه فاضلاب صنعتي (Industrial Wastewater Treatment)
در اين روش، غشاء بايد بتواند فشار زيادي را تحمل كند و از عبور مولكول‌هاي حل‌شده جلوگيري كند. در رابطه با غشاءها، شركت PurePro متن زير را تهيه كرده است: غشاء‌هاي نيمه‌تراوا حاصل راه طولاني انجام آزمايشات اوليه اسمزي بر روي مثانه طبيعي خوك‌ هستند. قبل از سال 1960، اين غشاءها براي كاربردهاي عملي در خارج از آزمايشگاه بيش از حد ناكارآمد، گران قيمت و غير قابل اعتماد بودند. پيشرفت‌هاي نوين در زمينه مواد مصنوعي كه تمام اين مشكلات را حل كردند، موجب شدند كه غشاءها در برطرف كردن آلودگي‌ها بسيار مؤثر باشند و در برابر فشار‌هاي زيادي كه براي انجام عمليات لازم است به‌اندازه كافي مقاوم گردند. اين فن‌آوري قطعاً كار مي‌كند، و از آن براي تبديل آب شور (اقيانوس يا دريا) به آب شيرين استفاده مي‌شود. با استفاده از اين روش، آب غليظ‌تر دور ريخته مي‌شود. بنابراين، در مناطقي كه قيمت آب گران است، هزينه اين فن‌آوري زياد مي‌باشد. هم‌چنين از سيستم فيلتراسيون با روش اسمز معكوس براي توليد آب آشاميدني رايگان جهت مصارف خانگي استفاده مي‌شود.
تصفيه فاضلاب صنعتي (Industrial Wastewater Treatment)مديريت مواد زائد محيط زيست كانادا (منطقه اقيانوس اطلس) و بخش بازسازي داراي لينك‌هايي جهت ارائه اطلاعاتي دقيق در مورد برنامه‌ها و فعاليت‌هاي مربوط به سيستم‌هاي نفتي و مخازن نگهداري مواد مرتبط با نفت، دفع اقيانوسي، مناطق آلوده و دفع ضايعات خطرناك هستند

(Water Treatment) دستگاه تصفيه آب خانگي فرآيند مناسب‌سازي آب براي استفاده از آن و يا تبديل به حالت طبيعي آن است. بنابراين، بايد قبل و بعد از استفاده از آب، آنرا تصفيه نمود. تصفيه موردنياز به نوع استفاده بستگي دارد. به‌عنوان مثال، تصفيه آب خاكستري (پساب حمام، شستن ظرف‌ و شستشو) با تصفيه آب سياه (فاضلاب توالت) متفاوت است. تبديل فاضلاب توالت در خانه‌هاي شهري امكان‌پذير نيست. با اين‌حال، اين كار در يك مجتمع اداري 30،000 فوت مربعي در مؤسسه تحقيقات آسيايي، دانشگاه British Columbia انجام مي‌شود. در تصفيه آب از علومي همچون علوم‌ پايه، مهندسي، بازرگاني و هنر استفاده مي‌شود. عمليات تصفيه ممكن است شامل روش‌هاي مكانيكي، فيزيكي، بيولوژيكي و شيميايي باشد. همان‌طور كه پايه و اساس فن‌آوري، علوم‌ پايه است، در مهندسي نيز اين اطمينان به‌دست مي‌آيد كه آن فن‌آوري به‌عنوان يك طرح، قادر به انجام كار مي‌باشد. زلال كردن و استفاده از آب هنر است. در بخش‌ بازرگاني، شركت‌هاي RGF Environmental ، Water Energy Technologies ، Aquasana Store ، Vitech ، Recalyx Industrial SDN BHD and PACE Chemicals ltd ، شركت‌هايي هستند كه فرآيندهاي مختلف تصفيه آب و فاضلاب را ارائه مي‌كنند. شركت Millipore، شريك Fisher Scientific ، خطوط تصفيه‌‌ي زيادي جهت توليد آب بسيار خالص را، بااستفاده از تركيب ممبرين‌هاي زغال فعال و فيلتر اسمز معكوس، عرضه مي‌كند. سايت‌هاي اينترنتي اين شركت‌ها اطلاعات مفيدي در مورد آب ارائه مي‌كنند. يك متخصص و يا مشاور زيست محيطي ارائه دهنده خدمات اينترنتي، و در صورت نياز ايجاد تغيير متناسب با نوع درخواست مي‌باشد. • در بخش آب طبيعي (Natural Water) توضيحاتي در مورد آب سخت و آب نرم وجود دارد. عمليات سختي‌گيري از آب جهت استفاده در ديگ بخار، خنك‌كننده و موارد خانگي، در اين قسمت توضيح داده شده است. اين روش‌هاي تصفيه آب را براي مواردي از اين قبيل آماده مي‌كنند. • زيست‌شناسي آب (Water Biology) به مبحث آب و زيست‌شناسي مي‌پردازد. آب قابل شرب بخشي از مناسب‌سازي آب براي زندگي است. بنابراين، اين لينك برخي از موارد مربوط به مشكلات آب آشاميدني را ارائه مي‌كند. • صنايع بسيار متفاوتي وجود دارند، و منابع آبي مختلف معمولاً قبل و بعد از استفاده بايد تصفيه شوند. تصفيه قبل از استفاده و تصفيه فاضلاب ، يك فرصت و يا يك چالش خاص را ارائه مي‌كند. تنها يك نكته كلي براي برخي از فرآيندهاي صنعتي آورده شده است. • تصفيه فاضلاب شهري و خانگي، آب (پساب) استفاده شده را به‌گونه‌اي تبديل مي‌كند كه براي محيط زيست قابل پذيرش و يا حتي قابل آشاميدن نيز بشود. هر مركز شهري نياز به چنين امكاناتي دارد.
تصفيه فاضلاب عمومي (General Wastewater Treatment)آب يك منبع تجديد پذير است. تمام مراحل تصفيه آب شامل حذف مواد جامد، باكتري‌ها، جلبك‌ها، گياهان، تركيبات غير آلي و تركيبات آلي مي‌باشد. حذف مواد جامد معمولاً توسط عمليات فيلتراسيون و رسوب‌دهي انجام مي‌شود. هضم باكتريايي يك فرآيند مهم براي حذف آلاينده‌هاي مضر است. عمليات تبديل آب استفاده شده به‌صورتي كه براي محيط زيست قابل پذيرش بوده و يا حتي قابل آشاميدن نيز باشد، تصفيه فاضلاب ناميده مي‌شود. Water in the Great Lakes Region سازماني است كه كار خريد و فروش منابع آبي را انجام مي‌دهد. Ontario Clean Water Agency (OCWA) يك شركت برجسته محلي در امر بازرگاني است كه ارائه‌دهنده‌ي خدمات جوابگو و مقرون به‌صرفه مربوط به آب و فاضلاب از نظر زيست محيطي مي‌باشد. اين شركت در حال حاضر بيش از 400 تصفيه‌خانه را براي 200 شهر به‌ بهره‌برداري رسانده است. وب سايت اين شركت اطلاعاتي در مورد آب و تصفيه آب را ارائه مي‌كند. در ماه آوريل سال 1993، 403،000 نفر در ميلواكي به‌علت آلوده شدن آب به cryptosporidium در نتيجه سيلاب‌هاي بهاري، بيمار شدند. شيوع اين بيماري موجب شد كه مقررات سخت‌تري در مورد سيستم آب آشاميدني عمومي اجرا شود. اقدامات پيش‌گيرانه‌اي براي از بين بردن cryptosporidium انجام شد. در ماه مه سال 2000، در شهر كوچك Walkerton ، انتاريو، كانادا، به‌علت بارش‌هاي سيل‌آسا، آب‌هاي سطحي وارد چاه‌هاي كم‌عمق شد. در 17 مه، بعضي از ساكنان از تب، اسهال و استفراغ خوني شكايت داشتند. علت اين امر همانند شيوع E.Coli در Walkerton تشخيص داده شد. نزديك به نيمي از جمعيت اين شهر بيمار شدند، و چند نفر به‌دليل عفونت E.Coli O157:H7 فوت كردند. جهت پيش‌گيري از شيوع بيماري‌هاي مشابه از همگان درخواست شد كه اقدامات زيادي انجام دهند. هدف از اين اقدامات از بين بردن باكتري E.Coli بود.
تصفيه فاضلاببه‌عنوان يك بحث كلي، اجازه دهيد كه به فرآيند معمولي تصفيه فاضلاب نگاهي داشته باشيم. در شكل زير نمودار جرياني تصفيه‌خانه‌ي عمومي فاضلاب Water Education ، گروه علوم كامپيوتر، دانشگاه Exeter ، UK، نشان داده شده است:
تصفيه آب و فاضلاب
براي جدا كردن تكه‌هاي جامد بزرگ، فاضلاب را از صافي رد مي‌كنند، اين مواد در محل دفن زباله‌ها دور ريخته مي‌شوند. فاضلاب به مخزن ته‌نشيني هدايت مي‌شود تا ذرات كوچك نيز ته‌نشين شوند. اين مواد ته‌نشين ‌شده، لجن فعال ناميده مي‌شوند. سپس مايع سرريز وارد فيلتر percolate و/يا هوادهي مي‌گردد. آب مي‌تواند دوباره فيلتر شود، و سپس ضدعفوني گردد (در اكثر موارد با استفاده از كلر). اگر مورد ديگري وجود نداشته باشد، آب به طبيعت و چرخه زيست محيطي برگردانده مي‌شود. لجن حذف شده از مرحله‌ي ته‌نشيني از مواد بيولوژيكي زنده تشكيل شده است. بخشي از آن را مي‌توان به مخزن هوادهي برگرداند، اما لجن خام توسط دو نوع ميكروارگانيسم هضم مي‌شود. از باكتري‌هاي بي‌هوازي (بدون اكسيژن) و هوازي (با هوا) براي هضم استفاده مي‌گردد. در مرحله هضم، گازهاي دي اكسيد كربن، آمونياك، متان توليد مي‌شوند. حجم لجن هضم شده كاهش مي‌يابد، و مي‌توان از آن به‌عنوان يك كود مكمل در كشاورزي استفاده نمود.
تصفيه فاضلاب (Wastewater Treatment)اگرچه فاضلاب را مي‌توان پس از هاضم هوادهي (Aerated Digestion) و فيلتراسيون نفوذي (Percolating Filtration) به اكو سيستم برگرداند، اما در برخي موارد، انجام تصفيه‌ي بيشتر ضروري مي‌باشد. برخي از نكات مهم در مورد تصفيه آب در زير آورده شده است. كتاب نسبتاً جديد Chemistry Of Water Treatment ، نوشته S.D Faust & O.M. ALY ، 2nd Ed (1998) [td433 f38 1998] ، به مشكلات مربوط به كيفيت آب طبيعي و آب تصفيه شده مي‌پردازد. در سه فصل اول، ضوابط و استانداردهاي مربوط به كيفيت آب آشاميدني، تركيبات آلي موجود در آب، و نيز بو و مزه آب‌ توضيح داده شده است. واضح است كه استانداردها پس از چند سال عوض مي‌شوند. بنابراين استانداردهاي مربوط به آب‌هاي تصفيه شده نيز تغيير مي‌كنند. سازمآنهاي دولتي همچون سازمان محيط زيست كانادا كه هم‌رتبه با سازمان بهداشت عمومي ايالات متحده و آژانس حفاظت از محيط زيست (EPA) مي‌باشد، دستورالعمل‌هايي ارائه كرده‌اند. ما در مورد آب آشاميدني در مبحث زيست شناسي آب (Water Biology) صحبت مي‌كنيم. هفت فصل بعدي مربوط به حذف موارد زير است: • تركيبات آلي و غيرآلي با استفاده از كربن فعال • ذرات معلق با استفاده از عمل انعقاد • ذرات معلق با استفاده از روش فيلتراسيون و رسوب‌دهي • حذف سختي و ديگر مواد رسوب دهنده • آلاينده‌هاي غير آلي • مواد خورنده • باكتري‌هاي بيماري‌زا (توليدكننده بيماري)، ويروس‌ها، و تك‌ياخته‌اي‌ها(ميكروارگانيسم‌ها). اين موارد در ارتباط با شيمي، زيست شناسي و فيزيك استفاده شده جهت انجام تصفيه آب مي‌باشند. برخي از اين موضوعات در شيمي آب، خواص فيزيكي آب، زيست شناسي آب، و نيز آب طبيعي مطرح شده‌اند. در متن زير به برخي از موضوعات انتخاب شده پرداخته مي‌شود.
تصفيه با استفاده از كربن فعالعمليات تصفيه توسط كربن فعال بيشتر به‌علت وجود جذب سطحي و يا پديده جذب انجام مي‌شود. هنگامي‌كه يك ماده شيميايي بر روي سطح يك جسم جامد قرار مي‌گيرد، پديده جذب سطحي اتفاق مي‌افتد. هنگامي‌كه پيوندهاي شيميايي جزئي بين ذرات جذب شده ايجاد مي‌شود و يا وقتي‌كه ماده جذب شده به مجاري موجود در جسم جامد وارد مي‌گردد، مي‌گوييم پديده جذب رخ داده است. با اين حال، اين دو واژه اغلب با يك معني به‌كار برده مي‌شوند، زيرا تشخيص آنها از هم بسيار دشوار است. كاربرد كربن فعال در حذف بو و طعم نامطلوب از آب آشاميدني، از آغاز دوره شهرنشيني شناخته شده بود. به‌مدت هزاران سال، از خاكستر استخوان و گياهان سوخته، ريگ و شن، براي فيلتراسيون آب مصرفي خانگي، استفاده ‌شده است. در طول دو جنگ جهاني، تحقيقات مؤثري در اين زمينه انجام گرديد و نيز توليد زغال چوب فعال، شتاب گرفت. استفاده از گاز سمي باعث توليد و توسعه ماسك‌ها گرديد. از آنها هنوز هم استفاده مي‌شود. زغال سنگ بسياري از مواد ، از جمله ذرات آلي رنگي تا يون‌هاي فلزي غير آلي را جذب مي‌كند. زغال سنگ براي از بين بردن رنگ شكر خام حاصل ازمنابع مختلف، مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
تصفيه با استفاده از كربن فعال
زغال سنگ داراي ميكرو كريستال‌هاي گرافيتي مي‌باشد. اين ذرات در زغال چوب به‌قدري كوچك هستند كه مي‌توان آنها را بدون شكل در نظر گرفت. ساختار بلوري گرافيت داراي لايه‌هايي از شبكه‌هاي شش ضلعي است كه بر روي يكديگر قرار گرفته‌اند. امروزه ، ساخت كربن فعال، صنعتي جديد و بسيار متنوع است. مولكول‌هاي ديگر خودشان را به سطح متخلخل و كربن‌هاي آويزان در اين ميكرو كريستال‌ها، متصل مي‌كنند. كربن موجود در ماده، در دماي كمتر از 900 K مي‌سوزد و كربني را توليد مي‌كند كه براي ساخت كربن فعال مورد استفاده قرار مي‌گيرد. با اين حال، كربن در دماي 1200 K با استفاده از عامل اكسيد كننده فعال مي‌شود تا قسمت‌هاي اكسيد شده‌ي زغال، به‌صورت انتخابي، منافذي در جسم ايجاد كنند. از آن‌جا كه از فرآيندي خاص براي توليد استفاده مي‌شود، اين مواد با نسبت بالاي سطح به جرم، به‌جاي زغال چوب فعال، "كربن فعال" ناميده مي‌شوند. عوامل مؤثر در پديده‌ي جذب عبارتند از اندازه ذرات، مساحت سطح، ساختار منافذ، اسيديته (pH)، درجه حرارت، و ماهيت ماده براي جاذب بودن. معمولاً، تعادل و نرخ جذب سطحي ( جذب ) بايد براي استفاده‌ي اثر بخش در نظر گرفته شوند.
انعقاد، لخته‌سازي و رسوب‌دهي (Coagulation, Flucculation and Sedimentation) آب طبيعي و فاضلاب داراي ذرات كوچكي هستند. اين ذرات به شكل كلوئيدي در آب معلق مي‌باشند. آنها داراي بار الكتريكي يكسان هستند و نيروي دافعه باعث مي‌شود كه ذرات بزرگ‌تر تشكيل نشده و رسوب نكنند. بنابراين، از برخي از روش‌هاي فيزيكي و شيميايي جهت رسوب دادن آنها كمك گرفته مي‌شود. نام اين پديده، انعقاد است. روشي كه به‌خوبي شناخته شده است، اضافه كردن الكتروليت مي‌باشد. ذرات باردار با يون‌هاي خنثي تركيب مي‌شوند. ذرات خنثي به ذرات بزرگ‌تر تبديل مي‌شوند، و در نهايت رسوب مي‌كنند. روش ديگر استفاده از موادي با وزن مولكولي بالا است كه ذرات را جذب كرده و يا به‌دام مي‌اندازند و سپس با همديگر ته‌نشين مي‌شوند. چنين فرآيندي لخته‌سازي ناميده مي‌شود. در اين مورد اغلب از نشاسته و يون‌هاي چند ظرفيتي استفاده مي‌گردد. از گذشته، آب كثيف را با استفاده از آلوم، Al2(SO4)3.12H2O، و آهك، Ca(OH)2 ، تميز مي‌كردند. اين الكتروليت‌ها باعث مي‌شوند كه pH آب به‌علت واكنش‌هاي زير تغيير كند:
تصفيه فاضلاب (Wastewater Treatment)
Al(OH)3 ، Fe(OH)3 و Fe(OH)2 در آبي كه اندكي قليايي است، رسوب مي‌كنند، ذرات كوچك‌تر نيز همراه آنها رسوب كرده و آب تميز مي‌گردد. مداركي يافت شده‌اند كه نشان مي‌دهد مصري‌ها و رومي‌ها از اين روش در 2000 سال قبل از ميلاد استفاده مي‌كردند. معلق شدن ذرات اكسيد آهن و مواد آلي هموسي (humic) در آب، ظاهر آب را گل‌آلود و زرد رنگ مي‌كند. با استفاده از عمليات انعقاد و لخته‌سازي مي‌توان ذرات اكسيد آهن و مواد آلي را جدا نمود. در اينجا اين مطلب به‌صورت بسيار ساده‌اي توضيح داده شد، و از روش‌هاي بسيار بيشتري نيز در تصفيه آب استفاده مي‌شود. عمليات انعقاد يك كاربرد بزرگ آهك در تصفيه فاضلاب مي‌باشد. ساير املاح مانند سولفات‌هاي آهن Fe2(SO4)3 و FeSO4 ، سولفات كروم Cr2(SO4)3 و بعضي از پليمرهاي خاص نيز مفيد هستند. يون‌هاي ديگري مانند سديم، كلريد، كلسيم، منيزيم و پتاسيم نيز در فرآيند انعقاد مؤثر هستند. درجه‌حرارت، pH و غلظت نيز تأثير دارند. با اين حال، دفع لجن حاصل از انعقاد يك نگراني محسوب مي‌شود.
رسوب‌ دهي اجازه دهيد كه آب ساكن شود تا ذرات لخته شده يا منعقد شده، ته‌نشين شوند. اين كار با ذرات نسبتاً چگال بهتر انجام مي‌شود (مانند گل و لاي و مواد معدني)، در حالي‌كه شناور‌سازي در مورد ذرات سبك‌تر بهتر انجام مي‌گردد (مانند جلبك و رنگ). مخزن ته‌نشيني بايد به اندازه‌اي بزرگ باشد كه زمان اقامت كافي را ايجاد نمايد (به‌طور ايده‌آل بيشتر از 4 ساعت). ورودي‌ها و خروجي‌ها بايد به‌گونه‌اي طراحي شوند كه آب به آرامي در مخزن حركت كند. مجاري دراز و باريك طوري نصب مي‌شوند كه آب بتواند به‌طور مارپيچ از ميان مخزن عبور نمايد. گاهي اوقات بايد ذرات رسوب شده و لجن را از تانك خارج كرد. پس از اين مرحله آب را مي‌توان فيلتر نمود. از عمليات رسوب‌دهي در پيش‌تصفيه و تصفيه فاضلاب استفاده مي‌شود.
فيلتراسيون فيلتراسيون، فرآيند جدا كردن مواد جامد از يك سيال، با عبور آن از ميان يك بستر متخلخل مي‌باشد. بر حسب نوع نياز، از بستري با منافذ درشت، متوسط و ريز، استفاده مي‌شود. بستر فيلتر، غشاء‌هاي مصنوعي، شبكه‌ها، فيلتر شني، و سيستم‌ فيلترهايي با فن‌آوري بالا مي‌باشند. انتخاب فيلترها به سرعت لازم جهت فيلتر كردن و مقدار تميزي مورد نياز بستگي دارد. شدت جريان لازم براي فيلتراسيون مي‌تواند با استفاده از نيروي ثقل يا فشار به‌دست آيد. در فيلتراسيون تحت فشار، يك طرف از بستر فيلتر در فشاري بالاتر از طرف ديگر قرار دارد به‌طوري‌كه سطح فيلتر، دچار افت فشار گردد. بعضي از قسمت‌هاي اين نوع از فيلتر بايد درون يك محفظه‌ قرار بگيرند. فرآيند برطرف نمودن انسداد بخشي از بستر فيلتر از طريق معكوس كردن جريان عبوري از بستر و شستشو و خارج نمودن مواد جامد، شستشوي معكوس ناميده مي‌شود. در طي اين فرآيند، مواد جامد بايد از سيستم جدا شوند، اما فيلترهاي ديگري كه تميز شده‌اند بايد جايگزين آن گردند و يا به‌كار گرفته شوند. در اين‌جا فيلترهاي آب ساخت شركت Aqua-Rain نشان داده شده است. اين دستگاه داراي چهار فيلتر مي‌باشد. با توجه به سيستم فيلتراسيون، اطلاعات فني آن به‌قرار زير است. در قلب سيستم فيلتر آب AquaRainTM ، المان هاي سراميكي با جديدترين تكنولوژي قرار دارند كه با بهره‌گيري از فرآيند فيلتراسيوني كه اثبات گرديده بيش از 100 سال عمر خواهد كرد، عوامل بيماري‌زاي خطرناك موجود در آب مانند كيست‌ها (Cryptospordium ،Giardia Lamblia) و باكتري‌ها (E.coli، Samonelli typhus و غيره ...) را با خيال راحت حذف مي‌كنند. همچنين اين المان هاي سراميكي و ابتكاري با كربن فعال گرانولي و نقره‌اي با درجه‌ي بالا ( GAC ) پر شده‌اند. GAC كم كننده‌ي آفت‌كش‌ها، مواد شيميايي، كلر، طعم و بو است، در حالي‌كه مواد معدني موجود در آب طبيعي را حفظ مي‌كند. اين دستگاه‌ها براي اورژانس و شايد كشورهاي توسعه نيافته طراحي شده‌اند. AquaSelect از Mississauga داراي يك سيستم فيلتر آب پارچ مانند است و كارتريج آن حاوي صدها دانه‌ي كربن فعال با بهره‌وري بالا و مبدل يوني مي‌باشد، اين مسأله در وب سايت آن مطرح شده است. فيلترهاي Brita بسيار مشهور و محبوب هستند.
هوادهي (Aeration) وارد كردن هوا به‌منظور ايجاد تماس با آب جهت تبادل تركيبات خاص بين دو فاز، هوادهي ناميده مي‌شود. اكسيژن يكي از اهداف هوادهي مي‌باشد. مواد ديگر همچون مواد آلي فرار، سولفيد هيدروژن، آمونياك، و تركيبات آلي فرار نيز حذف مي‌گردند. گاز يا ماده حل‌شده در آب مي‌تواند واكنش بيشتري با آب انجام دهد. اين نوع واكنش، هيدراتاسيون ناميده مي‌شود. ذرات يوني به‌علت هيدراته شدن حل مي‌شوند، به‌عنوان مثال:
فيلتراسيون
اين واكنش‌ها برگشت‌پذير هستند، و هوادهي نيز ممكن است در اثر آزادسازي گاز از آب، موجب آب‌زدايي گردد. براي اين نوع از تعادل در نظر گرفته شده، از قانون هنري استفاده مي‌شود. روش‌هاي هوادهي عبارتند از: • هوادهي نفوذي(Diffused aeration) – حباب‌هاي هوا وارد آب مي‌شوند. • هوادهي پاششي(spray aeration) - آب به‌درون هوا پاشيده مي‌شود. • هوادهي با استفاده از چند سيني (multiple-tray aeration) - آب درون چند سيني جاري مي‌شود تا با هوا مخلوط گردد. • هوادهي آبشاري (cascade aeration) - آب در طي چند مرحله به‌شكل لايه‌هاي نازكي به‌سمت پايين جاري مي‌شود. • هوا زدايي(Air stripping) - تركيبي از روش سيني‌هاي متعدد و روش آبشاري به‌همراه بسته بلوك‌هاي تصادفي، باعث اختلاط كامل آب با هوا مي‌گردد.
سيستم فيلتر آب به‌روش اسمز معكوس (Reverse Osmosis Water Filter System) در بحث زير، يك محلول رقيق و يك محلول غليظ در نظر گرفته مي‌شوند. محلول رقيق مي‌تواند آب تميز باشد در حالي‌كه محلول غليظ داراي مواد محلول و نامطلوبي است (الكتروليت يا مواد ديگر).
سيستم فيلتر آب به‌روش اسمز معكوس (Reverse Osmosis Water Filter System)
هنگامي‌كه يك ظرف حاوي محلول رقيق با ظرف ديگري كه حاوي محلول غليظ است، با استفاده از يك غشاء نيمه تراوا تماس پيدا كند، مولكول‌هاي آب از محلول رقيق به‌طرف محلول غليظ حركت مي‌كنند. اين پديده اسمز ناميده مي‌شود. مثانه خوك‌ يك غشاء نيمه تراوا طبيعي است. وقتي‌‌كه مولكول‌هاي آب از طريق غشاي نيمه تراوا منتقل مي‌شوند، سطح آب در محلول افزايش مي‌يابد تا زماني‌كه فشار (اسمز) مانع از انتقال خالص مولكول هاي آب در يك جهت شود. فشار معادل با اختلاف ارتفاع، فشار اسمزي ناميده مي‌شود. با استفاده از فشار مربوط به محلول غليظ‌تر، مولكول‌هاي آب از محلول با غلظت بيشتر به‌طرف محلول با غلظت كمتر حركت مي‌كنند. اين روش، سيستم فيلتر آب به‌روش اسمز معكوس ناميده مي‌شود. مفهوم اسمز معكوس در اين نمودار كه متعلق به شركت PurePro مي‌باشد، نشان داده شده است.
تصفيه فاضلاب صنعتي (Industrial Wastewater Treatment)
در اين روش، غشاء بايد بتواند فشار زيادي را تحمل كند و از عبور مولكول‌هاي حل‌شده جلوگيري كند. در رابطه با غشاءها، شركت PurePro متن زير را تهيه كرده است: غشاء‌هاي نيمه‌تراوا حاصل راه طولاني انجام آزمايشات اوليه اسمزي بر روي مثانه طبيعي خوك‌ هستند. قبل از سال 1960، اين غشاءها براي كاربردهاي عملي در خارج از آزمايشگاه بيش از حد ناكارآمد، گران قيمت و غير قابل اعتماد بودند. پيشرفت‌هاي نوين در زمينه مواد مصنوعي كه تمام اين مشكلات را حل كردند، موجب شدند كه غشاءها در برطرف كردن آلودگي‌ها بسيار مؤثر باشند و در برابر فشار‌هاي زيادي كه براي انجام عمليات لازم است به‌اندازه كافي مقاوم گردند. اين فن‌آوري قطعاً كار مي‌كند، و از آن براي تبديل آب شور (اقيانوس يا دريا) به آب شيرين استفاده مي‌شود. با استفاده از اين روش، آب غليظ‌تر دور ريخته مي‌شود. بنابراين، در مناطقي كه قيمت آب گران است، هزينه اين فن‌آوري زياد مي‌باشد. هم‌چنين از سيستم فيلتراسيون با روش اسمز معكوس براي توليد آب آشاميدني رايگان جهت مصارف خانگي استفاده مي‌شود.
تصفيه فاضلاب صنعتي (Industrial Wastewater Treatment)مديريت مواد زائد محيط زيست كانادا (منطقه اقيانوس اطلس) و بخش بازسازي داراي لينك‌هايي جهت ارائه اطلاعاتي دقيق در مورد برنامه‌ها و فعاليت‌هاي مربوط به سيستم‌هاي نفتي و مخازن نگهداري مواد مرتبط با نفت، دفع اقيانوسي، مناطق آلوده و دفع ضايعات خطرناك هستند