تجهيزات صنعتي(ديونايزر/آب شيرين كن)

آب شيرين كن چيست؟

آب اكسير حيات است و خلوص آن براي حفظ سلامت انسان بسيار مهم است. با افزايش روزافزون جمعيت جهاني و صنعتي شدن سريع، تقاضاي فزاينده اي براي آب آشاميدني پاك وجود دارد. كمبود آب يكي از مهم ترين مشكلاتي است كه مردم در سراسر جهان با آن مواجه هستند. دسترسي به آب شيرين به طور فزاينده اي محدود مي شود و كيفيت منابع آب موجود به دليل آلودگي بدتر مي شود. براي رفع اين مشكل، فناوري هاي تصفيه آب براي حذف ناخالصي ها از آب و ايمن ساختن آن براي مصرف توسعه يافته است.

دستگاه هاي تصفيه آب خانگي:

دستگاه هاي تصفيه آب خانگي براي استفاده در منازل و ادارات كوچك طراحي شده اند. نصب و راه اندازي آنها آسان است و انواع مختلفي دارند. رايج ترين انواع دستگاه هاي تصفيه آب خانگي شامل فيلترهاي كربن فعال، سيستم هاي اسمز معكوس (RO) و ضدعفوني كننده هاي فرابنفش (UV) مي باشد.

فيلترهاي كربن فعال: فيلترهاي كربن فعال دستگاه‌هاي ساده‌اي هستند كه با جذب ناخالصي‌هاي آب از طريق كربن فعال كار مي‌كنند. اين نوع فيلتر در از بين بردن كلر، رسوبات و ساير تركيبات آلي موثر است كه باعث ايجاد طعم و بوي نامطبوع در آب مي شود. فيلترهاي كربن فعال نيز نسبتاً ارزان هستند و به حداقل تعمير و نگهداري نياز دارند.

سيستم‌هاي اسمز معكوس (RO): سيستم‌هاي RO از فيلترهاي كربن فعال پيشرفته‌تر هستند و مي‌توانند طيف وسيع‌تري از ناخالصي‌ها را از آب حذف كنند. اين فناوري با فشار دادن آب به يك غشاي نيمه تراوا كار مي كند كه ناخالصي ها را به دام مي اندازد و به آب تميز اجازه عبور مي دهد. سيستم هاي RO قادر به حذف جامدات محلول، فلزات سنگين و ساير آلاينده ها از آب هستند.

روش هاي مختلفي براي نمك زدايي وجود دارد، از جمله تقطير حرارتي، جداسازي غشايي و فرآيندهاي هيبريدي كه هر دو روش را با هم تركيب مي كنند. دو نوع متداول نمك زدايي مورد استفاده در صنعت عبارتند از تقطير چند مرحله اي فلاش (MSF) و اسمز معكوس (RO).

الف. تقطير چند مرحله اي فلاش (MSF).

MSF يك فرآيند تقطير حرارتي است كه شامل جوشاندن آب دريا با فشار كم در يك سري مراحل يا محفظه است. سپس بخار توليد شده در هر محفظه براي توليد آب شيرين متراكم مي شود. تقطير MSF به مقادير زيادي انرژي براي گرم كردن آب نياز دارد كه اين امر آن را نسبت به ساير روش‌هاي نمك‌زدايي گران‌تر مي‌كند.

از مزاياي استفاده از MSF مي توان به توانايي آن در مديريت آب دريا با شوري بالا و قابليت اطمينان بالاي آن اشاره كرد. با اين حال، داراي معايبي مانند مصرف انرژي بالا، هزينه هاي نگهداري بالا و نگراني هاي زيست محيطي به دليل تخليه آب نمك گرم است.

ب. اسمز معكوس (RO)

RO يك فرآيند جداسازي غشايي است كه از غشاهاي نيمه تراوا براي فيلتر كردن نمك و ساير ناخالصي هاي آب استفاده مي كند. RO با اعمال فشار به آب دريا عمل مي كند كه آن را از طريق غشاء وادار مي كند و نمك را از آب جدا مي كند. RO يك روش نمك‌زدايي بسيار كارآمد، مقرون ‌به‌ صرفه و سازگار با محيط‌ زيست است.

از مزاياي استفاده از RO مي توان به مصرف انرژي پايين، هزينه هاي نگهداري پايين و توانايي مديريت طيف وسيعي از كيفيت آب خوراك اشاره كرد. با اين حال، معايبي مانند محدوديت در كنترل غلظت هاي بالاي شوري، و نياز به پيش تصفيه براي حذف ذرات بزرگ و مواد آلي دارد.

از نظر هزينه، قيمت آب شيرين كن به روش اسمز معكوسRO معمولاً از نظر هزينه هاي سرمايه و عملياتي ارزان تر از MSF است. با اين حال، انتخاب روش نمك‌زدايي به عواملي مانند كيفيت آب خوراك، كيفيت آب مطلوب محصول، در دسترس بودن انرژي و هزينه‌ها و مقررات محلي بستگي دارد.

ضدعفوني كننده هاي فرابنفش (UV): ضدعفوني كننده هاي UV براي از بين بردن باكتري ها و ويروس هاي موجود در آب استفاده مي شوند. اين فناوري با قرار دادن آب در معرض اشعه ماوراء بنفش عمل مي كند كه DNA ميكروارگانيسم ها را مختل مي كند و از تكثير آنها جلوگيري مي كند. ضدعفوني كننده هاي UV در از بين بردن پاتوژن ها موثر هستند اما قادر به حذف ساير ناخالصي ها از آب نيستند.

نمك زدايي صنعتي:

نمك زدايي فرآيند حذف نمك و ساير مواد معدني از آب دريا يا آب شور است تا براي مصارف يا مصارف صنعتي مناسب شود. كارخانه هاي آب شيرين كن صنعتي معمولاً عملياتي در مقياس بزرگ هستند كه به زيرساخت ها و سرمايه گذاري قابل توجهي نياز دارند. رايج ترين انواع فرآيندهاي نمك زدايي صنعتي شامل تقطير حرارتي و اسمز معكوس مي باشد.

تقطير حرارتي: تقطير حرارتي شامل گرم كردن آب دريا براي توليد بخار است كه سپس براي توليد آب خالص متراكم مي شود. اين فرآيند انرژي بر است و براي كار كردن به مقدار قابل توجهي سوخت نياز دارد. رايج ترين انواع تقطير حرارتي عبارتند از تقطير چند مرحله اي فلاش (MSF) و تقطير چندگانه (MED).

اسمز معكوس (RO): RO رايج ترين فناوري نمك زدايي در جهان است. اين كار با فشار دادن آب دريا به يك غشاي نيمه تراوا، كه نمك و ساير ناخالصي ها را فيلتر مي كند، عمل مي كند. سيستم‌هاي RO به انرژي كمتري نسبت به تقطير حرارتي نياز دارند و مي‌توانند براي برآوردن نيازهاي خاص، آن‌ها را افزايش يا كاهش دهند. با اين حال، آنها در برابر رسوب آسيب پذير هستند و نياز به تعمير و نگهداري منظم دارند.

نتيجه:

فن آوري هاي تصفيه آب نقش مهمي در بهبود دسترسي به آب آشاميدني پاك در سراسر جهان ايفا كرده است. دستگاه هاي تصفيه آب خانگي يك راه حل مقرون به صرفه و موثر براي خانه ها و دفاتر كوچك ارائه مي دهند، در حالي كه كارخانه هاي آب شيرين كن صنعتي مي توانند منبع قابل اعتمادي از آب شيرين براي كل جوامع ارائه دهند. با ادامه پيشرفت فناوري، راه‌حل‌هاي جديد و مبتكرانه‌اي براي تصفيه آب ظاهر مي‌شوند كه ارائه آب سالم به مردم در همه جا را آسان‌تر و مقرون به صرفه‌تر مي‌كند.

هزينه هاي ورودي و خروجي موجود در كارخانه آب شيرين كن صنعتي :

 آب شيرين كن دستگاهي است كه مقادير متفاوتي از اب را با بهره مندي و بكارگيري روشهاي مختلف يون زدايي ، ميكروب كشي و باكتري زدايي نموده و قابل استفاده در واحدها و اهداف مختلف مي نمايد. آب شيرين كن بر حسب مقادير خالص سازي آب به دو دسته آب شيرين كن صنعتي و آب شيرن كن خانگي تقسيم مي گردند. در اين مقاله اصلا بحث ظرفيت دستگاه آب شيرين كن مطرح نيست. بيشتر به فرايند كار دستگاه آب شيرين كن مي پردازيم. در حال حاضر برخي از كارخان ها براي توليد انواع آب شيرين مشغول به فعاليت هستند. نوع ورودي و خروجي آب ناخالص و خالص شده انتخاب شده براي يك كارخانه آب شيرين كن يكي از مهم ترين ملاحظات فني براي طراحي مقرون به صرفه و عملكرد بهينه يك كارخانه آب شيرين كن است. فاكتورهاي مهمي مانند مناسب ترين نوع آبگير (مخروب غوطه ور در مقابل آبگير باز)، فاصله آبگير نسبت به كارخانه، نوع صفحات آبگير، نوع ساختار آبگير، نوع خط لوله آبگير (دفن شده) بايد ارزيابي شوند. در مقابل سطح زمين)، و ملاحظات زيست محيطي با توجه به برخورد و جذب حيات دريايي. هر يك از اين موارد تأثير قابل توجهي در هزينه فرايند آب شيرين كن توسط كارخانجات توليد آب شيرين و خالص دارد.

براي نشان دادن اهميت بالقوه هزينه‌هاي ساختار ورودي و تخليه، بايد بگوييم كه تخليه‌هاي كارخانه واقع در نزديكي زيستگاه‌هاي دريايي كه به شوري بالا بسيار حساس هستند، به سيستم‌هاي پخش كننده تخليه كنسانتره دقيقي نياز دارند، با هزينه‌هايي كه مي‌تواند از 30 درصد كل هزينه‌هاي پروژه نمك‌زدايي فراتر رود. در مقابل، نيروگاه‌هاي نمك‌زدايي با كمترين هزينه توليد آب داراي تخليه كنسانتره هستند يا در مناطق ساحلي با اختلاط طبيعي بسيار بالا واقع شده‌اند يا با ساختارهاي خروجي نيروگاه تركيب مي‌شوند كه امكان اختلاط اوليه خوب و اتلاف ستون تخليه بهتر را فراهم مي‌كند. هزينه هاي تاسيسات ورودي و تخليه براي اين نيروگاه ها معمولا كمتر از 10 درصد كل هزينه هاي كارخانه آب شيرين كن است .  جهت كسب اطلاعات بيشتر در ارتباط با آب شيرين كن به وب سايت مهتاب گستر مراجعه نماييد.

ديونيزاسيون فرآيندي است كه شامل حذف يون ها يا ذرات باردار از محلول مي شود. اين فرآيند معمولاً در برنامه هاي تصفيه آب براي تصفيه آب با حذف ناخالصي ها مانند نمك ها، مواد معدني و ساير آلاينده ها استفاده مي شود. دستگاه ديونايزر به طور گسترده در صنايع مختلف از جمله داروسازي، الكترونيك و نيروگاه ها استفاده مي شود. در اين مقاله به طور مفصل به فرآيند دييونيزاسيون و نحوه عملكرد آن در دستگاه ديونيزاسيون مي پردازيم.

فرآيند ديونيزاسيون:

فرآيند ديونيزاسيون شامل استفاده از دو نوع رزين تبادل يوني است: رزين هاي تبادل يوني و كاتيوني. اين رزين ها معمولاً در يك ستون يا كارتريج بسته بندي مي شوند و براي حذف ناخالصي هاي يوني از آب استفاده مي شوند.

رزين تبادل كاتيوني:

رزين تبادل كاتيوني براي حذف يون هاي داراي بار مثبت مانند كلسيم، منيزيم، سديم و پتاسيم از آب طراحي شده است. رزين حاوي گروه‌هاي عاملي با بار منفي است كه يون‌هاي داراي بار مثبت در آب را جذب و با آن‌ها متصل مي‌شوند. با عبور آب از ستون، رزين تبادل كاتيوني يون هاي هيدروژن (H+) را آزاد مي كند تا جايگزين يون هاي داراي بار مثبت در آب شود. اين فرآيند به عنوان تبادل كاتيوني شناخته مي شود.

رزين تبادل آنيون:

رزين تبادل آنيون براي حذف يون هاي داراي بار منفي مانند كلريد، سولفات، نيترات و بي كربنات از آب طراحي شده است. رزين حاوي گروه‌هاي عاملي با بار مثبت است كه يون‌هاي داراي بار منفي در آب را جذب و با آن‌ها متصل مي‌شوند. با عبور آب از ستون، رزين تبادل آنيوني يون هاي هيدروكسيد (OH-) را آزاد مي كند تا جايگزين يون هاي داراي بار منفي در آب شود. اين فرآيند به عنوان تبادل آنيون شناخته مي شود.

بازسازي:

از آنجايي كه رزين هاي تبادل يوني از يون ها اشباع مي شوند، بايد دوباره توليد شوند تا ظرفيت تبادل يوني خود را بازيابي كنند. بازسازي شامل عبور دادن محلول غليظ اسيد يا قليايي از بستر رزين براي حذف يون هاي تبادل شده و جايگزيني آنها با يون هاي هيدروژن يا هيدروكسيد است. محلول اسيد يا قليايي معمولاً با استفاده از اسيد سولفوريك يا هيدروكسيد سديم تهيه مي شود.

دستگاه ديونايزر:

دستگاه ديونيزاسيون يك سيستم تصفيه آب است كه از فرآيند دييونيزاسيون براي تصفيه آب استفاده مي كند. اين دستگاه شامل دو يا چند بستر رزين تبادل يوني است كه در يك ستون يا كارتريج بسته بندي شده اند. رزين هاي تبادل كاتيوني و آنيوني معمولاً در يك سري قرار مي گيرند تا حذف ناخالصي هاي يوني از آب را به حداكثر برسانند.

اين دستگاه معمولاً شامل اتصالات ورودي و خروجي آب و همچنين يك سيستم بازسازي براي بازيابي ظرفيت تبادل يوني رزين ها در صورت لزوم است. سيستم بازسازي معمولاً شامل يك مخزن ذخيره براي مواد شيميايي احيا و يك پمپ براي گردش مواد شيميايي در بستر رزين در طول فرآيند بازسازي است.

برنامه هاي كاربردي دستگاه ديونايزر (آب مقطر گيري):

دستگاه هاي ديونيزاسيون – ديونايزر - به طور گسترده در صنايع مختلف استفاده مي شود از جمله:

داروها - آب ديونيزه در فرآيندهاي توليد دارو براي اطمينان از خلوص داروها و جلوگيري از آلودگي حياتي است.

الكترونيك - آب ديونيزه معمولاً در فرآيندهاي توليد الكترونيكي براي جلوگيري از رسوبات معدني و خوردگي در قطعات الكترونيكي ظريف استفاده مي شود.

نيروگاه ها - آب ديونيزه در نيروگاه ها براي به حداقل رساندن رسوب و خوردگي در بويلرها و سيستم هاي خنك كننده استفاده مي شود.

آب ديونيزه چيست؟

آب ديونيزه كه به نام آب غير معدني يا آب DI نيز شناخته مي شود، نوعي آب تصفيه شده است كه تمام يون ها و املاح معدني آن از طريق فرآيندي به نام تبادل يوني حذف شده است. اين نوع آب معمولاً در صنايع مختلفي كه به آب با خلوص بالا نياز است، مانند آزمايشگاه‌ها، توليد لوازم الكترونيكي، توليد دارو و توليد برق استفاده مي‌شود.

فرآيند يونيزاسيون شامل عبور آب از يك يا چند رزين تبادل يوني است كه حاوي يون هاي داراي بار منفي و مثبت است. اين رزين ها يون هاي معدني موجود در آب را جذب كرده و به دام مي اندازند و يون هاي هيدروژن و هيدروكسيد را در جاي خود آزاد مي كنند تا بار خنثي را حفظ كنند. سپس آب حاصل از يك فيلتر پوليش عبور مي‌كند تا ذرات يا ناخالصي‌هاي باقي‌مانده را حذف كند.

يكي از مزاياي اوليه استفاده از آب ديونيزه، خلوص بالاي آن است كه آن را براي كاربردهاي مختلف صنعتي كه نياز به نتايج دقيق و ثابت دارند، ايده آل مي كند. به عنوان مثال، در صنعت الكترونيك، از آب ديونيزه در توليد ريزتراشه ها و ساير قطعات الكترونيكي استفاده مي شود، جايي كه حتي مقادير كمي از مواد معدني مي تواند باعث نقص يا آسيب شود. در صنعت داروسازي، از آب ديونيزه براي تهيه داروها و وسايل پزشكي استفاده مي‌شود، جايي كه آلودگي مي‌تواند خطري براي ايمني بيمار باشد.

يكي ديگر از مزاياي آب ديونيزه رسانايي كم آن است كه آن را به يك حلال عالي براي تميز كردن سطوح حساس بدون برجاي گذاشتن پسماند يا ايجاد خوردگي تبديل مي كند. اين ويژگي همچنين آن را در سيستم هاي خنك كننده و نيروگاه هاي توليد برق مفيد مي كند، جايي كه مي توان از آن به عنوان خنك كننده يا آب تغذيه ديگ بخار بدون خطر تجمع مواد معدني يا رسوب استفاده كرد.

با وجود اين مزايا، استفاده از آب ديونيزه داراي معايبي است. يكي از معايب اصلي آن كمبود مواد معدني ضروري مانند كلسيم و منيزيم است كه مي تواند براي انسان و حيوانات فوايد سلامتي داشته باشد. آب ديونيزه شده همچنين به دليل PH پايين، خورنده‌تر از آب معمولي شير است كه مي‌تواند در طول زمان به مواد خاصي آسيب برساند.

نتيجه:

فرآيند يونيزاسيون يك جنبه حياتي در تصفيه آب در صنايع مختلف است. اين فرآيند شامل استفاده از رزين هاي تبادل كاتيوني و آنيوني براي حذف ناخالصي هاي يوني از آب است. دستگاه هاي ديونايزر از اين فرآيند براي تهيه آب تصفيه شده با كيفيت بالا براي كاربردهاي مختلف استفاده مي كنند.