فرایند شیرین سازی آب با روش الکترو دیالیز
روش‌های مختلفی برای جداسازی نمک‌های محلول از آب ارائه شده است، که یکی از آنها روش الکترو دیالیز است. شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز ، یکی از کاربردی‌ترین راه‌ها برای حذف املاح و یون‌های موجود در آب شور است که بدون تولید مواد جانبی، روند شیرین سازی انجام می‌شود. این روش شباهت خیلی زیادی با الکترولیز دارد، اما برای جلوگیری از رسوب گذاری در حین شیرین سازی آب، جهت جریان عکس شده و به همین دلیل به آن الکترودیالیز معکوس می‌گویند. در این بخش در مورد نحوه شیرین سازی آب با این روش و ساختار و اجزای آن و فرایند این روش در انواع دستگاه آب شیرین کن صنعتی صحبت می‌کنیم.
منظور از الکترودیالیز چیست؟
الکترودیالیز یکی از روش‌های بسیار کاربردی و رایج در تصفیه و شیرین سازی آب است، که بر پایه اختلاف پتانسیل الکتریکی استفاده از غشاهای تراوایی بنا می‌شود. با توجه به مشکلات و محدودیت منابع آب شیرین در دنیا و شیرین سازی آب، حذف املاح و نمک‌های موجود در آب از گذشته تا به حال به شدت مورد توجه قرار گرفته است. همچنین راه حل‌های متفاوتی ارائه گشته است که یکی از آنها الکترودیالیز است.
شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز چیست؟
حذف املاح و یون‌هایی که موجب شور شدن آب می‌شوند، یکی از بهترین راهکارها برای استفاده از آب‌های دریا به عنوان آب آشامیدنی است. سیستم شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز یا EDR با استفاده از الکترودهای کاتدی و آندی، غشاهای تراوایی و جریان الکتریسیته به شیرین کردن آنها می‌پردازد. با ورود جریان الکتریکی به محلول آب شور، الکترودها به کاتد و آند تبدیل شده و یون‌های باردار با بار مثبت و منفی به سمت آنها جذب می‌شوند.
مهمترین و اصلی‌ترین بخش در این سیستم استفاده و بکارگیری از غشای تراوایی است، که می‌توان با کمک آنها از عبور یون‌های منفی یا مثبت جلوگیری به عمل آورد. غشاهای نیمه تراوا در سیستم، اگر کاتیونی باشند، اجازه عبور یون‌های مثبت آب را برای جذب به سمت الکترون می‌دهند. این در حالی است که یون‌های منفی، اجازه عبور را پیدا نمی‌کنند.
روش شیرین سازی آب با الکترودیالیز
سیستم دستگاه‌های الکترودیالیز از چند جزء اصلی شامل غشا یا ممبران‌های آنیونی و کاتیونی تشکیل می‌شود. الکترودهای مورد استفاده از جنس تیتانیوم با روکش پالادیوم هستند که با اتصال به جریان الکتریکی در فضای داخلی، یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کنند. این میدان الکتریکی یون‌های مثبت را به الکترود کاتیونی و یون‌های منفی را به الکترودهای آنیونی جذب می‌گرداند. در زمان حرکتِ یون‌های منفی به سمت الکترودهای آنیونی، غشاهای کاتدی، مانع از عبور یون‌ها شده و برای یون‌ها با بار مثبت رفتاری مشابه به آن رخ می‌دهد. در نتیجه حجم بالایی از یون‌های مثبت و منفی امکان عبور از غشاها را پیدا نمی‌کنند و آب خروجی بدون املاح و شیرین می‌گردد. از این جهت کارکرد این روش تا اندازه زیادی شبیه دستگاه دیونایزر است.
تفاوت روش الکترودیالیز و الکترودیالیز معکوس
در هر دو روش از غشاهای نیمه تراوا برای جدا کردن یون‌های منفی و مثبت آب استفاده می‌گردد. مهمترین تفاوت بین این دو روش، در معکوس شدن جریان به صورت دوره‌ای در EDR است. جلوگیری از عبور یون‌های منفی از سطح غشای کاتیونی، با گذشت زمان، موجب ایجاد رسوب روی آنها می‌گردد. برای جلوگیری از این محدودیت، باید جای کاتد و آند را به صورت دوره‌ای تغییر داد و در نتیجه یون‌ها غشا را مسدود نکرده و رسوب گذاری انجام می‌شود.
هدف از پیش تصفیه در در روش EDR
یکی از مهمترین گام ها برای بهبود روند شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز ، پیش تصفیه و حذف گل‌ولای و حجم بسیار زیادی از املاح است. هر چقدر پیش تصفیه با کارایی بهتر و مطلوب‌تری انجام گردد، به همان نسبت به غشاها آسیب کمتری وارد می‌شود و شیرین سازی آب با سرعت خیلی بالایی انجام می‌گردد. شیرین سازی آب با EDR نقش بسیار بالایی در کاهش طعم و بوی آب نخواهد داشت. به همین دلیل لازم است به پیاده‌سازی روش‌های پیش تصفیه توجه شود.
مزیت‌های تصفیه آب با الکترودیالیز
از مهمترین مزایای شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- در این روش هیچ گونه مواد لخته ساز، مواد شیمیایی و منعقد کننده‌ای به کار برده نمی‌شود. به همین دلیل از ترکیبات خیلی خطرناک و مضر تشکیل نمی‌گردد.
- راه‌اندازی این سیستم در مدت زمان کوتاهی انجام شده و نسبت به روش‌های دیگر شیرین سازی، بسیار راه اندازی آسانی دارد.
- نیاز به صرف هزینه اقتصادی خیلی کمتری دارد.
- عملکرد آن بسیار آسان بوده
- به دلیل تعویض الکترودها هر ۲ تا 4 ساعت یک مرتبه، از رسوب گیری قطعات جلوگیری می‌شود.
معایب شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز
علیرغم مزایای متعددی که به آن اشاره شد، استفاده از شیرین سازی الکترودیالیز با کمی محدودیت مواجهه است که از مهمترین معایب آن موارد زیر است:
اولین عیب این روش، ایجاد رسوب و هزینه بالای تعویض غشای موجود در دستگاه است. به همین دلیل است که الکترودیالیز برای شیرین سازی و تصفیه آب با درجه سختی بالا کاربرد زیادی ندارند.
دومین عیب آن، مصرف انرژی بالای این روش است. مصرف انرژی در این روش نسبت به دیگر روش‌های شیرین سازی آب خیلی بیشتر است. به همین دلیل استفاده از آن در تصفیه خانه‌های بزرگ مورد استقبال نبوده و بیشتر در محیط‌های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سومین نقطه ضعف شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز ، نیاز به کنترل و بررسی مداوم مقدار سولفات، باریم، سولفات استرانسیوم، منگنز، آهن و آلومینیوم می‌باشد.
کاربرد و موارد استفاده از روش EDR
با توجه به روند جداسازی یون‌های مثبت و منفی موجود در آب و استفاده از غشای نیمه تراوا در این سیستم، کاربردهای متعددی برای آن وجود دارد که مهمترین آنها عبارتند از:
- جداسازی مواد معدنی در روند بازیافت و تولید مجدد
- شیرین سازی آب دریا و حذف املاح و نمک
- تولید کنسانتره نمکی از آب دریا
- حذف یون‌های موجود در پساب‌های صنعتی و کمک به بهبود کیفیت آنها
نکات مهم در شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز
به منظور دریافت بهترین و بالاترین بهره وری از روش الکترودیالیز، بهتر است شرایط آب موجود در دستگاه را بررسی کرده و چند نکته مهم در آنها مدنظر قرار داد. برخی از این نکات شامل موارد زیر هستند.
- دمای آب بهتر است در بازه ۱۰ تا ۴۵ درجه سانتی‌گراد قرار گیرد.
- مجموع مقدار آهن و منگنز موجود در آب ۰/۲ ppm باشد
- در صورت کاهش میزان آب شیرین، باید صافی‌ها و سطح غشا بررسی گردد.
- در آب‌های حاوی کلرین بهتر است، از روش الکترودیالیز استفاده نگردد. چون به دستگاه آسیب وارد می‌شود.
دیدگاهتان را بنویسید