تجهیزات صنعتی(دیونایزر/آب شیرین کن)

آب شیرین کن چیست؟

آب اکسیر حیات است و خلوص آن برای حفظ سلامت انسان بسیار مهم است. با افزایش روزافزون جمعیت جهانی و صنعتی شدن سریع، تقاضای فزاینده ای برای آب آشامیدنی پاک وجود دارد. کمبود آب یکی از مهم ترین مشکلاتی است که مردم در سراسر جهان با آن مواجه هستند. دسترسی به آب شیرین به طور فزاینده ای محدود می شود و کیفیت منابع آب موجود به دلیل آلودگی بدتر می شود. برای رفع این مشکل، فناوری های تصفیه آب برای حذف ناخالصی ها از آب و ایمن ساختن آن برای مصرف توسعه یافته است.

دستگاه های تصفیه آب خانگی:

دستگاه های تصفیه آب خانگی برای استفاده در منازل و ادارات کوچک طراحی شده اند. نصب و راه اندازی آنها آسان است و انواع مختلفی دارند. رایج ترین انواع دستگاه های تصفیه آب خانگی شامل فیلترهای کربن فعال، سیستم های اسمز معکوس (RO) و ضدعفونی کننده های فرابنفش (UV) می باشد.

فیلترهای کربن فعال: فیلترهای کربن فعال دستگاه‌های ساده‌ای هستند که با جذب ناخالصی‌های آب از طریق کربن فعال کار می‌کنند. این نوع فیلتر در از بین بردن کلر، رسوبات و سایر ترکیبات آلی موثر است که باعث ایجاد طعم و بوی نامطبوع در آب می شود. فیلترهای کربن فعال نیز نسبتاً ارزان هستند و به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز دارند.

سیستم‌های اسمز معکوس (RO): سیستم‌های RO از فیلترهای کربن فعال پیشرفته‌تر هستند و می‌توانند طیف وسیع‌تری از ناخالصی‌ها را از آب حذف کنند. این فناوری با فشار دادن آب به یک غشای نیمه تراوا کار می کند که ناخالصی ها را به دام می اندازد و به آب تمیز اجازه عبور می دهد. سیستم های RO قادر به حذف جامدات محلول، فلزات سنگین و سایر آلاینده ها از آب هستند.

روش های مختلفی برای نمک زدایی وجود دارد، از جمله تقطیر حرارتی، جداسازی غشایی و فرآیندهای هیبریدی که هر دو روش را با هم ترکیب می کنند. دو نوع متداول نمک زدایی مورد استفاده در صنعت عبارتند از تقطیر چند مرحله ای فلاش (MSF) و اسمز معکوس (RO).

الف. تقطیر چند مرحله ای فلاش (MSF).

MSF یک فرآیند تقطیر حرارتی است که شامل جوشاندن آب دریا با فشار کم در یک سری مراحل یا محفظه است. سپس بخار تولید شده در هر محفظه برای تولید آب شیرین متراکم می شود. تقطیر MSF به مقادیر زیادی انرژی برای گرم کردن آب نیاز دارد که این امر آن را نسبت به سایر روش‌های نمک‌زدایی گران‌تر می‌کند.

از مزایای استفاده از MSF می توان به توانایی آن در مدیریت آب دریا با شوری بالا و قابلیت اطمینان بالای آن اشاره کرد. با این حال، دارای معایبی مانند مصرف انرژی بالا، هزینه های نگهداری بالا و نگرانی های زیست محیطی به دلیل تخلیه آب نمک گرم است.

ب. اسمز معکوس (RO)

RO یک فرآیند جداسازی غشایی است که از غشاهای نیمه تراوا برای فیلتر کردن نمک و سایر ناخالصی های آب استفاده می کند. RO با اعمال فشار به آب دریا عمل می کند که آن را از طریق غشاء وادار می کند و نمک را از آب جدا می کند. RO یک روش نمک‌زدایی بسیار کارآمد، مقرون ‌به‌ صرفه و سازگار با محیط‌ زیست است.

از مزایای استفاده از RO می توان به مصرف انرژی پایین، هزینه های نگهداری پایین و توانایی مدیریت طیف وسیعی از کیفیت آب خوراک اشاره کرد. با این حال، معایبی مانند محدودیت در کنترل غلظت های بالای شوری، و نیاز به پیش تصفیه برای حذف ذرات بزرگ و مواد آلی دارد.

از نظر هزینه، قیمت آب شیرین کن به روش اسمز معکوسRO معمولاً از نظر هزینه های سرمایه و عملیاتی ارزان تر از MSF است. با این حال، انتخاب روش نمک‌زدایی به عواملی مانند کیفیت آب خوراک، کیفیت آب مطلوب محصول، در دسترس بودن انرژی و هزینه‌ها و مقررات محلی بستگی دارد.

ضدعفونی کننده های فرابنفش (UV): ضدعفونی کننده های UV برای از بین بردن باکتری ها و ویروس های موجود در آب استفاده می شوند. این فناوری با قرار دادن آب در معرض اشعه ماوراء بنفش عمل می کند که DNA میکروارگانیسم ها را مختل می کند و از تکثیر آنها جلوگیری می کند. ضدعفونی کننده های UV در از بین بردن پاتوژن ها موثر هستند اما قادر به حذف سایر ناخالصی ها از آب نیستند.

نمک زدایی صنعتی:

نمک زدایی فرآیند حذف نمک و سایر مواد معدنی از آب دریا یا آب شور است تا برای مصارف یا مصارف صنعتی مناسب شود. کارخانه های آب شیرین کن صنعتی معمولاً عملیاتی در مقیاس بزرگ هستند که به زیرساخت ها و سرمایه گذاری قابل توجهی نیاز دارند. رایج ترین انواع فرآیندهای نمک زدایی صنعتی شامل تقطیر حرارتی و اسمز معکوس می باشد.

تقطیر حرارتی: تقطیر حرارتی شامل گرم کردن آب دریا برای تولید بخار است که سپس برای تولید آب خالص متراکم می شود. این فرآیند انرژی بر است و برای کار کردن به مقدار قابل توجهی سوخت نیاز دارد. رایج ترین انواع تقطیر حرارتی عبارتند از تقطیر چند مرحله ای فلاش (MSF) و تقطیر چندگانه (MED).

اسمز معکوس (RO): RO رایج ترین فناوری نمک زدایی در جهان است. این کار با فشار دادن آب دریا به یک غشای نیمه تراوا، که نمک و سایر ناخالصی ها را فیلتر می کند، عمل می کند. سیستم‌های RO به انرژی کمتری نسبت به تقطیر حرارتی نیاز دارند و می‌توانند برای برآوردن نیازهای خاص، آن‌ها را افزایش یا کاهش دهند. با این حال، آنها در برابر رسوب آسیب پذیر هستند و نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارند.

نتیجه:

فن آوری های تصفیه آب نقش مهمی در بهبود دسترسی به آب آشامیدنی پاک در سراسر جهان ایفا کرده است. دستگاه های تصفیه آب خانگی یک راه حل مقرون به صرفه و موثر برای خانه ها و دفاتر کوچک ارائه می دهند، در حالی که کارخانه های آب شیرین کن صنعتی می توانند منبع قابل اعتمادی از آب شیرین برای کل جوامع ارائه دهند. با ادامه پیشرفت فناوری، راه‌حل‌های جدید و مبتکرانه‌ای برای تصفیه آب ظاهر می‌شوند که ارائه آب سالم به مردم در همه جا را آسان‌تر و مقرون به صرفه‌تر می‌کند.

هزینه های ورودی و خروجی موجود در کارخانه آب شیرین کن صنعتی :

 آب شیرین کن دستگاهی است که مقادیر متفاوتی از اب را با بهره مندی و بکارگیری روشهای مختلف یون زدایی ، میکروب کشی و باکتری زدایی نموده و قابل استفاده در واحدها و اهداف مختلف می نماید. آب شیرین کن بر حسب مقادیر خالص سازی آب به دو دسته آب شیرین کن صنعتی و آب شیرن کن خانگی تقسیم می گردند. در این مقاله اصلا بحث ظرفیت دستگاه آب شیرین کن مطرح نیست. بیشتر به فرایند کار دستگاه آب شیرین کن می پردازیم. در حال حاضر برخی از کارخان ها برای تولید انواع آب شیرین مشغول به فعالیت هستند. نوع ورودی و خروجی آب ناخالص و خالص شده انتخاب شده برای یک کارخانه آب شیرین کن یکی از مهم ترین ملاحظات فنی برای طراحی مقرون به صرفه و عملکرد بهینه یک کارخانه آب شیرین کن است. فاکتورهای مهمی مانند مناسب ترین نوع آبگیر (مخروب غوطه ور در مقابل آبگیر باز)، فاصله آبگیر نسبت به کارخانه، نوع صفحات آبگیر، نوع ساختار آبگیر، نوع خط لوله آبگیر (دفن شده) باید ارزیابی شوند. در مقابل سطح زمین)، و ملاحظات زیست محیطی با توجه به برخورد و جذب حیات دریایی. هر یک از این موارد تأثیر قابل توجهی در هزینه فرایند آب شیرین کن توسط کارخانجات تولید آب شیرین و خالص دارد.

برای نشان دادن اهمیت بالقوه هزینه‌های ساختار ورودی و تخلیه، باید بگوییم که تخلیه‌های کارخانه واقع در نزدیکی زیستگاه‌های دریایی که به شوری بالا بسیار حساس هستند، به سیستم‌های پخش کننده تخلیه کنسانتره دقیقی نیاز دارند، با هزینه‌هایی که می‌تواند از 30 درصد کل هزینه‌های پروژه نمک‌زدایی فراتر رود. در مقابل، نیروگاه‌های نمک‌زدایی با کمترین هزینه تولید آب دارای تخلیه کنسانتره هستند یا در مناطق ساحلی با اختلاط طبیعی بسیار بالا واقع شده‌اند یا با ساختارهای خروجی نیروگاه ترکیب می‌شوند که امکان اختلاط اولیه خوب و اتلاف ستون تخلیه بهتر را فراهم می‌کند. هزینه های تاسیسات ورودی و تخلیه برای این نیروگاه ها معمولا کمتر از 10 درصد کل هزینه های کارخانه آب شیرین کن است .  جهت کسب اطلاعات بیشتر در ارتباط با آب شیرین کن به وب سایت مهتاب گستر مراجعه نمایید.

دیونیزاسیون فرآیندی است که شامل حذف یون ها یا ذرات باردار از محلول می شود. این فرآیند معمولاً در برنامه های تصفیه آب برای تصفیه آب با حذف ناخالصی ها مانند نمک ها، مواد معدنی و سایر آلاینده ها استفاده می شود. دستگاه دیونایزر به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله داروسازی، الکترونیک و نیروگاه ها استفاده می شود. در این مقاله به طور مفصل به فرآیند دییونیزاسیون و نحوه عملکرد آن در دستگاه دیونیزاسیون می پردازیم.

فرآیند دیونیزاسیون:

فرآیند دیونیزاسیون شامل استفاده از دو نوع رزین تبادل یونی است: رزین های تبادل یونی و کاتیونی. این رزین ها معمولاً در یک ستون یا کارتریج بسته بندی می شوند و برای حذف ناخالصی های یونی از آب استفاده می شوند.

رزین تبادل کاتیونی:

رزین تبادل کاتیونی برای حذف یون های دارای بار مثبت مانند کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم از آب طراحی شده است. رزین حاوی گروه‌های عاملی با بار منفی است که یون‌های دارای بار مثبت در آب را جذب و با آن‌ها متصل می‌شوند. با عبور آب از ستون، رزین تبادل کاتیونی یون های هیدروژن (H+) را آزاد می کند تا جایگزین یون های دارای بار مثبت در آب شود. این فرآیند به عنوان تبادل کاتیونی شناخته می شود.

رزین تبادل آنیون:

رزین تبادل آنیون برای حذف یون های دارای بار منفی مانند کلرید، سولفات، نیترات و بی کربنات از آب طراحی شده است. رزین حاوی گروه‌های عاملی با بار مثبت است که یون‌های دارای بار منفی در آب را جذب و با آن‌ها متصل می‌شوند. با عبور آب از ستون، رزین تبادل آنیونی یون های هیدروکسید (OH-) را آزاد می کند تا جایگزین یون های دارای بار منفی در آب شود. این فرآیند به عنوان تبادل آنیون شناخته می شود.

بازسازی:

از آنجایی که رزین های تبادل یونی از یون ها اشباع می شوند، باید دوباره تولید شوند تا ظرفیت تبادل یونی خود را بازیابی کنند. بازسازی شامل عبور دادن محلول غلیظ اسید یا قلیایی از بستر رزین برای حذف یون های تبادل شده و جایگزینی آنها با یون های هیدروژن یا هیدروکسید است. محلول اسید یا قلیایی معمولاً با استفاده از اسید سولفوریک یا هیدروکسید سدیم تهیه می شود.

دستگاه دیونایزر:

دستگاه دیونیزاسیون یک سیستم تصفیه آب است که از فرآیند دییونیزاسیون برای تصفیه آب استفاده می کند. این دستگاه شامل دو یا چند بستر رزین تبادل یونی است که در یک ستون یا کارتریج بسته بندی شده اند. رزین های تبادل کاتیونی و آنیونی معمولاً در یک سری قرار می گیرند تا حذف ناخالصی های یونی از آب را به حداکثر برسانند.

این دستگاه معمولاً شامل اتصالات ورودی و خروجی آب و همچنین یک سیستم بازسازی برای بازیابی ظرفیت تبادل یونی رزین ها در صورت لزوم است. سیستم بازسازی معمولاً شامل یک مخزن ذخیره برای مواد شیمیایی احیا و یک پمپ برای گردش مواد شیمیایی در بستر رزین در طول فرآیند بازسازی است.

برنامه های کاربردی دستگاه دیونایزر (آب مقطر گیری):

دستگاه های دیونیزاسیون – دیونایزر - به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود از جمله:

داروها - آب دیونیزه در فرآیندهای تولید دارو برای اطمینان از خلوص داروها و جلوگیری از آلودگی حیاتی است.

الکترونیک - آب دیونیزه معمولاً در فرآیندهای تولید الکترونیکی برای جلوگیری از رسوبات معدنی و خوردگی در قطعات الکترونیکی ظریف استفاده می شود.

نیروگاه ها - آب دیونیزه در نیروگاه ها برای به حداقل رساندن رسوب و خوردگی در بویلرها و سیستم های خنک کننده استفاده می شود.

آب دیونیزه چیست؟

آب دیونیزه که به نام آب غیر معدنی یا آب DI نیز شناخته می شود، نوعی آب تصفیه شده است که تمام یون ها و املاح معدنی آن از طریق فرآیندی به نام تبادل یونی حذف شده است. این نوع آب معمولاً در صنایع مختلفی که به آب با خلوص بالا نیاز است، مانند آزمایشگاه‌ها، تولید لوازم الکترونیکی، تولید دارو و تولید برق استفاده می‌شود.

فرآیند یونیزاسیون شامل عبور آب از یک یا چند رزین تبادل یونی است که حاوی یون های دارای بار منفی و مثبت است. این رزین ها یون های معدنی موجود در آب را جذب کرده و به دام می اندازند و یون های هیدروژن و هیدروکسید را در جای خود آزاد می کنند تا بار خنثی را حفظ کنند. سپس آب حاصل از یک فیلتر پولیش عبور می‌کند تا ذرات یا ناخالصی‌های باقی‌مانده را حذف کند.

یکی از مزایای اولیه استفاده از آب دیونیزه، خلوص بالای آن است که آن را برای کاربردهای مختلف صنعتی که نیاز به نتایج دقیق و ثابت دارند، ایده آل می کند. به عنوان مثال، در صنعت الکترونیک، از آب دیونیزه در تولید ریزتراشه ها و سایر قطعات الکترونیکی استفاده می شود، جایی که حتی مقادیر کمی از مواد معدنی می تواند باعث نقص یا آسیب شود. در صنعت داروسازی، از آب دیونیزه برای تهیه داروها و وسایل پزشکی استفاده می‌شود، جایی که آلودگی می‌تواند خطری برای ایمنی بیمار باشد.

یکی دیگر از مزایای آب دیونیزه رسانایی کم آن است که آن را به یک حلال عالی برای تمیز کردن سطوح حساس بدون برجای گذاشتن پسماند یا ایجاد خوردگی تبدیل می کند. این ویژگی همچنین آن را در سیستم های خنک کننده و نیروگاه های تولید برق مفید می کند، جایی که می توان از آن به عنوان خنک کننده یا آب تغذیه دیگ بخار بدون خطر تجمع مواد معدنی یا رسوب استفاده کرد.

با وجود این مزایا، استفاده از آب دیونیزه دارای معایبی است. یکی از معایب اصلی آن کمبود مواد معدنی ضروری مانند کلسیم و منیزیم است که می تواند برای انسان و حیوانات فواید سلامتی داشته باشد. آب دیونیزه شده همچنین به دلیل PH پایین، خورنده‌تر از آب معمولی شیر است که می‌تواند در طول زمان به مواد خاصی آسیب برساند.

نتیجه:

فرآیند یونیزاسیون یک جنبه حیاتی در تصفیه آب در صنایع مختلف است. این فرآیند شامل استفاده از رزین های تبادل کاتیونی و آنیونی برای حذف ناخالصی های یونی از آب است. دستگاه های دیونایزر از این فرآیند برای تهیه آب تصفیه شده با کیفیت بالا برای کاربردهای مختلف استفاده می کنند.