تصفيه آب به روش سيستم هاي تبادل يوني
تصفيه آب به روش سيستم هاي تبادل يوني
انواع روش هاي تصفيه آب مي تواند شامل روشهاي فيلتراسيون آب، تبادل يوني، اسمز معكوس، الكترودياليز و سيستم هاي ضدعفوني كننده آب باشند.
فرايند تبادل يوني يكي ازانواع روش هاي تصفيه آب است كه از اشكال پديده جذب سطحي است.
در سيستم هاي تبادل يوني فاز سيال در تماس با فاز جامد جاذب قرار ميگيرد.
طي اين تماس برخي از اجزاي موجود در فاز سيال جذب فاز جامد شده و از سيال جدا ميگردند.
پس ازاشباع شدن گروه هاي عاملي، سيستم تحت عمليات احيا وشستشوي شيميايي قرار گرفته تا مجدداً مورد استفاده قرار گيرد.
كاربردهاي سيستم هاي تصفيه رزيني تبادل يوني
الف) سيستم هاي تبادل يوني به عنوان سختي گير آب به لحاظ استاندارد آب مورد نياز شرب متفاوت ميباشد.
نكتهاي كه دراكثر صنايع حائز اهميت ميباشد، حذف املاحي است كه مي توانند در صورت فراهم آمدن شرايط رسوب نمايند.
يكي از بيشترين مصارف آب درصنعت توليد بخاراست كه در صورت وجود عوامل رسوبزا ميتواند باعث كاهش عمراين تاسيسات گردند.
اين عوامل رسوب كننده بيشتر با عنوان سختي آب شناخته ميشوند.
در تعريف علمي كليه كاتيون هاي با ظرفيت الكتريكي بيشتر از يك را سختي گويند.
دراكثرصنايع فقط حذف سختي آب مد نظر ميباشد كه هزينه آن نسبت به حذف كل يونهاي آب پايينترمي باشد.
سيستم هاي تبادل كننده يوني خاصي براي اين منظور توليد شده اند كه به رزين هاي پايه سديمي معروفند.
در واقع اين رزين ها، سختي آب مانند يون هاي كلسيم، منيزيم و… را جذب كرده و به جاي آن سديم آزاد مي نمايند.
توجه شود كه در اين روش جمع كل آنيون ها و كاتيون هاي آب ثابت مي ماند و فقط نوع يون ها عوض مي شوند.
ب)سيستم هاي تبادل يوني براي توليد آب با درجه خلوص بالا از ديگر رزين هاي استفاده شده در صنعت تصفيه آب رزين هاي سيكل اسيدي و بازي هستند كه در گذشته در محدوده بسيار وسيع تري استفاده مي شدند.
در واقع اين روش مي تواند نياز صنايع به آب فوق خالص را مرتفع سازد اين رزين ها به دو نوع قوي و ضعيف تقسيم مي شوند و مي توانند در آرايش هاي مختلفي قرار گرفته و آب فوق خالص توليد نمايند.
امروزه از اين روش در خروجي آب تصفيه شده توسط RO به منظور توليد آب با EC
دامنه كاربرد تكنولوژي تبادل يوني
توليد آب بدون يون (Demineralization)
تصفيه سختي آب
حذف قليائيت
حذف كاتيون هاي خارجي از آب
تصفيه نيترات و سولفات
بازيابي و يا جداسازي مواد دارويي
بازيابي فلزات با ارزش در صنايع فلزي
تصفيه آب به روش سيستم نانو فيلتراسيون
تصفيه آب به روش سيستم نانو فيلتراسيون
در همه انواع روش هاي تصفيه آب تصفيه آب مهمترين هدف تصفيه، حذف املاح محلول در آب مي باشد
ولي نكته مهمي كه وجود دارد اين است كه براي كاربردهاي مختلف، آب با درجه خلوص متفاوتي مورد نياز مي باشد
براي مثال در صنعت داروسازي و يا توليد سوخت هسته اي آب مورد نياز، آب فوق خالص (Ultra Pure) مي باشد
لذا طبيعي است براي توليد آب با درجه خلوص بيشتر بايد هزينه بيشتري صرف شود، ولي براي برخي ديگر از كاربردها آب با خلوص بسيار زياد مورد نياز نمي باشد.
براي مثال آب استفاده شده در برج هاي خنك كننده بايد صرفاً از لحاظ حذف سختي مورد تصفيه قرار گيرد.
در چنين كاربردهايي مي توان از سيستم هايي با درصد حذف پايين تروهزينه كمتر استفاده نمود.
يكي از اين انواع روش هاي تصفيه آب مرسوم در دنيا، روش نانو فيلتراسيون مي باشد.
يكي از كاربردهاي نانو استفاده از نانوفيلترهاست كه گام مؤثري د حفظ محيط زيست و صرفه جويي در انرژي است.
نانوفيلترها براساس منافذشان طبقه بندي شده اند.
نانوفيلتراسيون نسبت به اسمز معكوس و اولترا فيلتراسيون مزاياي ويژهاي دارد، از جمله آن كه در اولترا فيلتراسيون مقدار آلاينده هاي مصرفي نسبت به حد مجاز بالاتر بوده و در اسمز معكوس ميزان خلوص آب حاصله بيشتر از حد معمول است كه پيامد آن افزايش قيمت اين روش است.
از ديگر مزاياي استفاده از نانوفيلتراسيون در روش هاي تصفيه آب و پساب عبارتند از:
حذف نمكهاي چند ظرفيتي (از قبيل آهن، منگنز، اورانيم و برخي آفت كشها)، امكان توليد ميزان آب تصفيه شده در مقياس وسيع، از بين بردن انواع باكتري، ويروس و ميكروارگانيزم ها، حذف آلاينده هاي آلي، حفظ مواد معدني مورد نياز سلامت انسان، از بين بردن اثرات مخرب زيست محيطي، حذف كدورت، سختي و شوري آب، پايين بودن هزينه تصفيه و در مجموع همانگونه كه اشاره شد عدم نياز به افزودن مواد شيميايي زيان آور براي محيط زيست و انسان.
تصفيه آب به روش الكترو ديونيزاسيون EDI
يكي از كاربردي ترين انواع روش هاي تصفيه آب وتوليد آب فوق خالص EDI است كه درصنايع مادر مانند صنعت هسته اي، صنعت داروسازي، صنعت قطعات نيمه رسانا و …. كاربرد دارد.
براي توليد چنين آب هايي ابتدا آب خام بسته به غلظت املاح موجود در آن توسط يكي از روش هاي پيشرفته مانند اسمز معكوس، نانوفيلتراسيون، EDR و يا تقطير مورد تصفيه قرار ميگيرد.
خروجي چنين تصفيه هايي آبي با خلوص بالاي µs/cm 25 ميباشد و هنوز با استاندارد آب فوق خالص فاصله دارد.
لذا آب خروجي در سيستمهاي تبادل يوني يا EDI مورد تصفيه مجدد قرار مي گيرد آب خالص را توليد نمايد.
معايب سيستم هاي رزيني مصرف زياد مواد شيميايي جهت احياء وهمچنين فضاي زياد با توجه به حجم آب توليدي ميباشد.
سيستم EDI تركيبي از فرآيند تبادل يوني و فيلتراسيون غشايي ميباشد كه خروجي آن آبي بدون املاح و با هدايت الكتريكي كمتر از µs/cm 2/0 است.
در سيستم EDI نيز املاح از طريق فرآيند تبادل يوني از آب جدا مي شوند.
هر واحد EDI متشكل از تعدادي سلول است كه بين دو الكترود قرار گرفته اند.
تصفيه آب به روش الكترو دياليز (EDR (Electro dialysis Reverse
كلمه Dialysis در لغت به معني جدا كردن مواد از يك محلول مي باشد و روش EDR در واقع بيانگر جدا كردن املاح از آب با استفاده از انرژي برق ميباشد.
در اين روش با استفاده از جريان برق DC وغشاهاي آنيوني و كاتيوني، عمليات جداسازي املاح صورت مي پذيرد.
كلمه Reverse در انتهاي اين روش بدين معني مي باشد كه در اثر عبور آب از ممبرين هاي سيستم، يكسري از املاح بر روي ممبرِين هارسوب مي نمايند.
در روش هاي سنتي كه به ED معروف بود از تزريق اسيد و آنتي اسكالانت و اسيد سولفوريك براي جلوگيري از رسوب استفاده مي شد ولي در اين روش به ازاي حدوداً هر 15 دقيقه كار سيستم، پلاريته سيستم يا همان جاي قطبهاي مثبت و منفي تعويض ميگردد و املاح رسوب كرده بر روي سيستم از آن جدا ميشوند.
روش EDR بيشتر براي توليد آب شرب در دنيا استفاده مي شود.
از آنجايي كه TDS مناسب آب شرب بين 100 تا 500 ميباشد وTDSخروجي اين روش بالاتر از100 ميباشد، اين روش بهترين روش توليد آب شرب در حجم هاي بالا مي باشد.
حداقل حجم آب توليدي به روش EDR حدود 15 متر مكعب در شبانه روز مي باشد.
معايب روش EDR
حداكثر TDS ورودي به سيستم 12000 PPM مي باشد .
ماكسيمم درصد حذف املاح در هر مرحله 50% مي باشد در حالي كه در روشRO، 99% مي باشد.
اين روش فقط توانايي حذف عناصري را دارد كه از لحاظ الكتريكي خنثي نيستند.
مثلاً اگر شكر در آب حل شود يون هاي سازنده آن از لحاظ الكتريكي خنثي مي باشند، لذا اگر آب شيرين بارها و بارها از اين سيستم عبور نمايد به هيچ وجه املاح آن حذف نمي گردد.
همچنين اين روش توانايي حذف ميكرو ارگانيزم هاي موجود در آب مانند باكتري ها، قارچ ها، جلبك ها و ويروس ها را به علت اينكه از لحاظ الكتريكي خنثي مي باشند را ندارد.
مزاياي روش EDR
يكي از مهمترين مزيت هاي روش EDR ريكاوري بالاي سيستم مي باشد كه تا حد 94% مي تواند افزايش يابد اين بدين معني است كه اين سيستم ميتواند 94% آب ورودي را تصفيه نمايد و فقط 6% آن را به صورت پساب دفع نمايد.
مزيت دوم سيستم، عمر ممبرين هاي استفاده شده ميباشد كه حدود 10 سال ميباشد .
فشار كاري اين سيستم كم مي باشد، لذا هزينه هاي نگهداري اتصالات و پايپينگ آن بسيار پايين مي باشد.
هزينه نگهداري اين دستگاه نسبت به RO بسيار پايين تر مي باشد.
تزريق مواد شيميايي براي جلوگيري از رسوب كه مواد گران قيمتي هم مي باشند نياز نمي باشد.
اسمز معكوس چيست؟
اسمز معكوس يكي از مهمترين انواع روش هاي تصفيه آب است كه آب را براي مصارف متعددي از جمله نيمه رساناها، خوراك پزي، تكنولوژي زيستي، داروها، توليد برق، نمك زدايي آب دريا و آب خوردني شهري، تصفيه مي نمايد.
از اولين آزمايشاتي كه در سال 1950 انجام شد طي آن هر ساعت چند قطره آب توليد مي شد، امروزه نتيجه صنعت اسمز معكوس در توليد مشترك جهاني به بيشتر از 7/1 ميليون گالن در هر روز رسيده است.
با افزايش تقاضاها براي آب تصفيه شده، رشد صنعت اسمز معكوس در قرن اينده با افزايش روبه رو خواهد شد.
پيشينه تاريخي اسمز معكوس :
تحقيق در مورد اسمز معكوس در سال 1950 در دانشگاه فلوريدا، جائيكه ريد و بوتون كه توانستند خاصيت نمك زدايي ممبرين استات سلولز را شرح دهند، آغاز شد.
لوب و سوريرجان، گسترش تكنولوژي اسمز معكوس را با ايجاد نخستين ممبرين استات سلولز نا متقارن ادامه دادند.
تحقيق در مورد اين پيشرفت خوب و اميدوار كننده منجر به ايجاد پيكربندي بهتر و جديدتر اجزاي اسمز معكوس شد، به طوريكه امروزه اين صنعت اكثرا اجزاي مارپيچ فنري و در برخي موارد اجزاي فيبر توخالي را توليد مي كنند. دراوايل سال 1980 تحقيق و بررسي در لابراتوارهاي دولتي آمريكا، منجر به توليد نخستين ممبرين پلي آمير مركب شد. اين ممبرين ها عمدتاً نسبت به ممبرين هاي سلولزيك، از جريان تراوش و نمك زدايي بالاتري برخوردارند.
نيمه تراوا چيست
نيمه تراوا به طور انتخابي به اقسام خاصي اجازه عبور مي دهد در حاليكه الباقي گونه ها باقي مي مانند.
در واقع بيشتر گونه ها از ممبرين خواهند گذشت اما با سرعت متفاوت و قابل توجه.
اسمز معكوس، محلول (آب) با سرعت بيشتري نسبت به ذرات نامحلول (نمكها) از ممبرين ها عبور مي كنند.
آب خالص توليد مي شود، پيامد نهايي اين است كه تفكيك حلال حل شده روي مي دهد.
برخي موارد عدم آبياري باعث غليظ شدن نمك مي شود.
اسمز چيست
اسمز يك روش و شيوه نرمال(طبيعي) شامل عبور يك محلول غيلظ از ميان مانع ممبرين نيمه تراوا مي باشد. يك مخزن آب خالص را با ممبرين نيمه تراوا كه به دو قسمت تقسيم شده، تصور كنيد.
آب خالص در مقايسه با دو قسمت يك ممبرين نيمه تراوا ايده آل در فشار و دما برابر از ميان ممبرين ها عبور نمي كند، زيرا اختلاف سطح شيميايي دو قسمت برابر است.
اگر نمك قابل حل به يك قسمت اضافه شود، اختلاف سطح شيميايي اين محلول نمك كاهش پيدا مي كند.
آب خالص از ميان ممبرين به سمت قسمت محلول نمك حركت مي كند تا تعادل اختلاف سطح شيميايي احياء گردد.
در شرايط علمي، دو قسمت مخزن از لحاظ اختلاف سطح شيميايي شان تفاوت دارند و محلول، از طرف اسمز، اختلاف سطح شيميايي اش را در كل سيستم همسان مي سازد.
تعادل زماني برقرار مي شود كه ناهمساني و تفاوت فشار هيدرواستاتيك ناشي از تغييرات گنجايش حجم در قسمت، با فشار اسمزي برابر مي شود.
فشار اسمزي، يك تناسب خاصيت محلول به غلظت نمك و استقلال ممبرين است.
اسمز معكوس چيست
در مخزن، آب به سمت قسمت نمك دار ممبرين حركت مي كند تا تعادل برقرار شود.
به كارگيري فشار خارجي براي همسان سازي قسمت محلول نمك با فشار اسمزي همچنين باعث برقراري تعادل خواهد شد.
نيروي محرك شيوه اسمز معكوس، فشار كاربردي است.
مقدار انرژي مورد نياز براي تفكيك اسمزي مستقيماًً به ميزان شوري حلال مربوط مي شود.
بنابراين، انرژي بيشتري براي توليد مقدار يكسان آب از حلال با غلظت بالاي نمك لازم است.
اسمز معكوس چگونه كار مي كند
در اسمز معكوس، ازممبرين به گونه اي استفاده ميشود كه شبيه فيلتري براي توليد آب شرب عمل نمايد.
سپس وارونه مي شود وجريان اسمزي روي مي دهد.
در مجموع اين كار فشار زيادي مي گيرد وكند پيش مي رود اما نهايتا” اين كار انجام مي شود.
ضدعفوني آب
هدف اصلي از سيستم ضد عفوني درانواع روش هاي تصفيه آب، اطمينان از سالم بودن آب آشاميدني و از بين رفتن تمامي ميكرو ارگانيسمهاي بيماريزا است.
بخشي از پاتوژنها را ميتوان از طريق فرآيندهاي فيزيكي يا شيميايي از آب حذف كرد.
به طور مثال در طي فرايند رسوب و فيلتراسيون، ممكن است درصد زيادي از باكتريها و ديگر ميكروارگانيسمها از آب بر مبناي روشهاي فيزيكي حذف شوند.
روشهاي معمول براي ضد عفوني آب
دي اكسيدكلر (CL2)
هيپو كلريت سديم
هيپو كلريت كلسيم (پركلرين)
ازن (O3)
نور ماوراء بنفش (UV).
كلر (گاز طبيعي).
جهت طراحي و سفارش انواع دستگاههاي تصفيه آب باما تماس بگيريد.
تماس باما
جهت سفارش انواع تجهيزات تصفيه آب از صفحه فروشگاه بازديد كنيد.
فروشگاه
برچسب: تصفيه آب به روش سيستم هاي تبادل يوني،تصفيه آب، سيستم هاي تبادل يوني،
ادامه مطلب
