فارسی 
Water purification by electrodialysis method
با توجه به کمبود آب در جهان روش های متعددی برای جداسازی نمک های محلول از آب های لب شور و آب دریاها ارائه شده است که از این بین می توان به روش های غشایی شامل: الکترودیالیز و اسمز معکوس اشاره کرد.
دستگاه الکترودیالیز:
یک دستگاه الکترودیالیز (EDI) مشتکل از چند جزء اصلی می باشد که شامل: غشا یا ممبران های آنیونی و کاتیونی، الکترودها و جداکننده های پلیمری می باشند.
غشاها:
بصورت صفحات متخلخلی هستند که از رزین های تعویض یونی تشکیل شده و نوع یون های عبوری از آن ها قابل انتخاب شدن می باشد.
ویژگی های غشاها در دستگاه الکترودیالیز:
- غیر قابل نفوذ بودن در برابر آب تحت فشار
- قابلیت عبور یون به صورت انتخابی (مثبت یا منفی)
- هدایت جریان الکتریکی
- پایداری در محلول آبی
- پایداری دمایی در بالاتر از ۴۵ درجه سلسیوس
- پایداری در برابر فشار اسمزی
- مقاوم در برابر انواع رسوبات و لجن‌ها
الکترودها:
جنس الکترودهای مورد استفاده در دستگاه الکترودیالیز از جنس تیتانیوم یا نیوبیوم با روکشی از پلاتین یا پالادیوم می باشد.
جداکننده های پلیمری:
غشاها توسط جداکننده‌های پلیمری از یکدیگر مجزا می شوند. به طور معمول ضخامت این توری ها در بین فضای بین غشاها نیم میلی متر و در کنار الکترودها یک میلی متر است.
روش الکترودیالیز:
در روش الکترودیالیز یک سری مجاری آب وجود دارد که توسط غشاهای ممبرانی آنیونی و کاتیونی از هم جدا می شوند. از آنجا که اساس این روش جداسازی ذرات باردار می باشد، لذا در آن فقط ذرات باردار از آب جدا می شوند. در الکترودیالیز، کاتیون ها و آنیونهای آب شور به سمت الکترود با بار مخالف حرکت میکنند. لذا در هنگام حرکت یون ها به سمت الکترودها ممبران های کاتیونی مانع حرکت کاتیون ها شده و ممبران های آنیونی نیز مانع حرکت آنیونها می شوند. از همین رو به صورت یک در میان ممبرانهای آنیونی و کاتیونی قرار گرفته و به صورت یک در میان آب شیرین و زه آب شور در بین ممبران ها تشکیل می شود. هرچه آب دارای املاح بیشتری باشد، انرژی موردنیاز نیز بیشتر خواهد بود.
شماتیک تصفیه آب به روش الکترودیالیز
مزایای روش:
اگر نگهداری یک سیستم ممبران مناسب باشد ممبران ها خواهند توانست حدود 12 تا 15 سال کار کنند. برای رفع گرفتگی ممبران ها نیز سیستم جدید الکترودیالیز برگشتی توسعه یافته است که در آن قطب های مثبت و منفی به تناوب عوض می شود.
مهم ترین مزایای این روش عبارتند از:
- کار کردن با کمترین گرفتگی ممبران ها
- فشار کم مورد نیاز
- عدم تاثیرپذیری توسط ترکیبات غیریونی
- نیاز به پیش تصفیه کمتر نسبت به RO
درصد تبدیل آب خام به آب تصفیه شده در الکترودیالیز حدود 90درصد می باشد. یعنی 90درصد آب ورودی یون زدایی شده و یون ها در 10 درصد باقی مانده تجمع پیدا می کنند که این فاضلاب تولیدی باید به نحوی مناسب دفع گردد. چون ممکن است اثرات زیست محیطی نامطلوبی داشته باشد.
مشکلات و معایب:
باتوجه به اینکه جنس غشاها در فرایند الکترودیالیز از جنس رزین های تبادل یون می باشد که معمولا به شکل صفحاتی به طول یک متر به کار می روند( رزین های تبادل یون، ذرات جامدی هستند که می توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان یون یون مطلوب با بار مشابه جایگزین کنند) لذا خواص آن ها با غلظت محیط و دما و حتی نوع یون دستخوش تغییر میگردد که این امر موجب تغییر در میزان کارایی غشاها می شود. هم چنین به علت ایجاد سوراخ های سوزنی در غشا، خاصیت انتخاب گری غشاها تغییر کرده و مثلا تعدادی از آنیون ها از غشا کاتیونی عبور کرده یا بالعکس.
این فرایند فقط قادر به حذف مواد معدنی محلول بوده و از طرفی یکی از مشکلات این روش خطر رسوب روی ممبران ها است. لذا آب باید مراحل پیش تصفیه را گذرانده باشد و فاقد هرگونه مواد جامد معلق باشد.
فرایند الکترودیالیز سیستم مدرنی بوده و نیاز به نگهداری و نظافت ماهرانه دارد.
برای تصفیه آب هایی با TDS بالاتر از 500 ppm مناسب نمی باشد. و نیز در این روش نیاز به جریان مستقیم با ولتاز بالایی دارد.
آب های دارای سولفات بالا در این روش به سختی تصفیه می گردند.
نکات مهم در طراحی و بهره برداری سیستم:
دمای آب ورودی نباید از 10 درجه سانتی گراد کمتر و از 45 درجه سانتی گراد بیشتر باشد.
حدمجاز آهن در آب ورودی حدود 0.2 ppm باشد. زیرا بیشتر از این مقدار باعث افزایش مقاومت الکتریکی غشاها و موجب کاهش کیفیت تولیدی آب و تغییر در ولتاژ و آمپر مورد استفاده می شود.
وجود کلرین و هیدروژن سولفاید در آب ورودی موجب آسیب دیددگی جدی سیستم و غشاها می گردد.
در سیستم‌های پیشرفته باید در فاصله هر ۱۵ دقیقه محل قطب کاتد و آند جابجا شده و به طور اتوماتیک از رسوب روی الکترودها و گرفتگی غشاها کاسته شود.
حداقل فشار سیستم 15 atm و حداکثر فشار 1.5 atm طراحی می شود.
جهت کنترل کیفیت آب تولیدی دستگاه اندازه گیری هدایت الکتریکی در قسمت خروجی آب تصفیه شده نصب می شود.
درصورت توقف بیش از سی دقیقه در سیستم های الکترودیالیز که به شیوه های دستی یا اتوماتیک عمل می نمایند لازم است هر 4 الی 8 دقیقه آبکشی شوند تا نمک های باقی مانده تخلیه شوند و از ایجاد رسوب روی غشاها جلوگیری شود.
منبع:
کنگره علوم مهندسی آب و فاضلاب ایران
مقایسه روش های اسمز معکوس و الکترودیالیز در تصفیه آب
share :
Related Articles
Household water purifier
This device uses reverse osmosis to remove about 95 to 99 percent of the chemicals and salts in the water and is easily installed under the sink with a separate drinking water tap. The water filter only removes large particles and impurities in the water, such as mud, sand, and rust from pipes, while reverse osmosis, by using a semi-permeable membrane, not only removes particles mixed in the water, but also all chemicals and microbial, viral, and other contaminants dissolved in the water.
Water purification processes
The main objective of a water treatment plant is to produce water that meets drinking water quality standards at a reasonable cost to the consumer. In a water treatment plant, various processes are used to produce water of desired quality. These processes are generally divided into two general categories: operational units and process units.
Conducting water treatability studies (pilot studies)
Because each water source is unique in terms of chemical composition, it is often necessary to conduct treatability studies to obtain design and operating parameters for treatment processes. Such studies are particularly important where a new treatment plant is proposed.
Water purification systems
All water sources contain a wide range of organic and inorganic impurities. Water purification is the process of removing undesirable components from water and then disposing of them in the easiest and safest way. To achieve this goal, various purification processes are used that utilize different physical and chemical phenomena to remove or reduce undesirable components from water. The selection of purification processes is one of the keys to the successful operation of any water treatment plant.
Water treatment waste management
Water treatment wastes are materials that are removed in various treatment processes and contain large amounts of water. These wastes include turbidity and color-producing materials, organic and inorganic solids, algae, bacteria, viruses, and precipitated chemicals. These materials are by-products of chemical coagulation, iron and manganese precipitation, filter washing, hardening, resin regeneration, and microfilters.
Application of aeration in the water treatment process
Aeration has little effect on taste and odor removal. Most of the compounds that cause taste and odor have high solubility in water. Therefore, except in a few cases, aeration is usually less effective in removing taste and odor than other methods such as chemical oxidation or adsorption.
Raw water harvesting process before water treatment
Raw water intakes draw water from various specified levels in rivers, lakes, or reservoirs behind dams. In order to protect the pumps and remove large objects from the water before it enters the pumping station, strainers are usually installed in the intake structure. Aeration is a process unit that removes gases and volatile organic compounds that cause taste and odor problems in the water supply system.
Aeration process in water treatment
Aeration is the process of contacting water with air or other gases to transfer volatiles from the liquid to the gaseous phase and dissolve beneficial gases in the water. It is possible to remove volatiles such as dissolved gases, volatile organic compounds, and various aromatic compounds that cause taste and odor through aeration. The gases that dissolve in water during this process are oxygen and carbon dioxide.
Submit your opinion
Your email address will not be published.