الکترودیالیز یا EDI یکی از روش های کاربردی در تصفیه و شیرین سازی آب می باشد که بر پایه اختلاف پتانسیل الکتریکی و استفاده از غشاهای تراوایی بنا شده است. با توجه به مشکل و محدودیت کمبود آب های شیرین در تمام دنیا، شیرین سازی آب و حذف املاح و نمک موجود در آن از گذشته تا امروز به شدت مورد توجه قرار گرفته و راه حل های متفاوتی در این زمینه ارائه شده است که از جمله آنها می توان به الکترودیالیز اشاره نمود. گروه صنعتی هفت؛ تولید کننده تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب در ادامه به نحوه شیرین سازی آب توسط الکترودیالیز و کاربرد آن در صنعت خواهد پرداخت.
آنچه در این مطلب می خوانید:
الکترودیالیز EDI
علیرغم اینکه حجم بالایی از کره زمین را آب فرا گرفته است، اما اغلب نقاط با مشکل کمبود آب شیرین مواجه می باشند و هر روز به این محدودیت افزوده میشود. به طوریکه در حال حاضر شیرین سازی آب دریا و آب های شور و تغییر آنها به آبهای شرب و شیرین به یکی از بهترین راهکارها برای غلبه کردن بر این مشکل و محدودیت تبدیل شده است. علاوه بر روش های حرارتی که گاها هزینه بر بوده و کارایی و بازدهی مناسبی نیز ندارند، استفاده از روش های غشایی و ممبرانی با توجه استقبال زیادی در این زمینه مواجه شده اند. الکترودیالیز یکی از روش های شیرین سازی آب با کمک غشاهای تراوایی می باشد که باعث میشود تا یون های مثبت و منفی نمک موجود در آب از هم جدا شده و غشاهای تراوایی انتخابی مانع از عبور آنها گردند.
در حالت کلی در روش الکترودیالیز به کمک الکترودها و جریان الکتریکی در آب میدان الکتریکی ایجاد شده و باعث میشوند تا یون های مثبت به سمت کاتد و یون های منفی به آند جذب گردند. نکته مهم در این روش شیرین سازی آب توسط الکترودیالیز استفاده از غشاها انتخابی می باشد که می تواند عبور یون های منفی یا مثبت را در آنها برنامه ریزی نمود. به عبارت دیگر، غشاهای مورد استفاده در این روش می توانند تنها به یون های منفی یا مثبت اجازه عبور دهند و از این طریق حجم بالایی از املاح دارای بار موجود در آب حذف خواهند شد.
نحوه شیرین سازی آب توسط الکترودیالیز
سیستم طراحی شده در دستگاه های الکترودیالیز EDI از چند جز اصلی تشکیل شده اند که شامل غشا یا ممبران های آنیونی و کاتیونی الکترودها و جدا کننده های پلیمری می باشند. الکترودهای مورد استفاده در این روش می تواند از جنس تیتانیوم با روکش پالادیوم باشند که با اتصال به جریان الکتریکی در فضای داخلی آب میدان الکتریکی ایجاد می کنند و باعث میشوند تا یون های مثبت به الکترود کاتیونی و یون های منفی به الکترود آنیونی جذب شوند. غشاهای مورد استفاده در این دستگاه صفحات متخلخلی می باشند که از رزین های تعویض یونی تشکیل شده و نوع یون های عبوری از آنها قابل انتخاب شدن می باشد. همچنین لازم به ذکر است که غشاهایی را می توان در این دستگاه استفاده نمود که یون های عبوری از آنها به صورت انتخابی بوده و در آب های تحت فشار غیر قابل نفوذ باشند. علاوه براین باید بتوانند در برابر دمای بالای 45 درجه سانتی گراد مقاومت و پایداری مطلوبی داشته باشند.
در زمان حرکت یون های منفی به سمت الکترودهای آنیونی، غشاهای کاتدی مانع از عبور از یون ها شده و برای یون ها با بار مثبت نیز رفتاری مشابه با این رخ خواهد داد. در نتیجه حجم بالایی از یون های مثبت و منفی امکان عبور از غشاهای را پیدا نمی کنند و آب خروجی بدون املاح و شیرین خواهد بود.
یکی از محدودیت های موجود در شیرین سازی آب توسط الکترودیالیز ایجاد رسوب بر روی غشاها می باشد که می تواند کارایی را تا حد زیادی کاهش دهد. به همین دلیل در نوع صنعتی این دستگاه، جای الکترودها هر چند دقیقه یک مرتبه با هم عوض میشود. در نتیجه حجم بالایی از یون های موجود روی منافذ غشاها امکان رسوب کردن را پیدا نخواهند کرد. همچنین می توان با انجام مراحل پیش تصفیه و استفاده از مواد منعقد کننده امکان ایجاد رسوب روی غشاها را تا حد زیادی کاهش داد.
کاربرد الکترودیالیز EDI
همان طور که اشاره شد، اصلی ترین کاربرد الکترودیالیز شیرین سازی آب های شور می باشد، اما این روش در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد که برخی از آنها عبارتند از:
- حذف املاح موجود در آب قبل از ورود به بویلر و کاهش رسوب ایجاد شده در لوله ها و دیواره های مخزن بخار
- تصفیه آب و پسماندهای صنایع غذایی و نوشیدنی و استفاده مجدد از آنها در سایر مصارف
- حذف املاح و یون ها در صنایع تولید دارو و مواد بهداشتی بدون حرارت دهی
- مورد استفاده در آزمایشگاه ها
- استفاده در کنار آب شیرین کن صنعتی به منظور افزایش کارایی دستگاه
مزایا تصفیه آب با الکترودیالیز
دلایل زیادی برای کاربرد الکترودیالیز به مقدار زیاد در صنایع مختلف وجود دارد که برخی از آنها عبارتند از:
- راه اندازی آسان در مدت زمان کوتاه نسبت به سایر روش های شیرین سازی آب
- نیاز به صرف هزینه اقتصادی کم
- عملکرد آسان
- حذف یون و املاح موجود در آب و پساب ها بدون مواد شیمیایی
معایب الکترودیالیز
علیرغم مزایای متعددی که به آن اشاره شد، برخی از محدودیت های موجود در روش EDI باعث میشود تا استفاده از آن در بعضی از صنایع گزینه مناسبی نباشد. از مهم ترین معایب این روش می توان به ایجاد رسوب و هزینه بالای تعویض غشاهای موجود در دستگاه اشاره نمود. به همین دلیل است که الکترودیالیز برای شیرین سازی و تصفیه آب با درجه سختی بالای یک کاربرد زیادی ندارد و بهتر است در کنار سایر روش ها از قبیل اسمز معکوس و مراحل پیش تصفیه ماننه فیلتراسیون و منعقد سازی استفاده شود.
موارد مهم در تصفیه آب با الکترودیالیز
به منظور دریافت بالاترین بهره وری از EDI لازم است شرایط آب موجود در دستگاه را بررسی نموده و چند نکته مهم را در آنها مد نظر قرار داد که برخی از آنها شامل موارد زیر می باشد:
- دمای آب بهتر است در بازه 10 تا 45 درجه سانتی گرد باشد
- مجموع مقدار آهن و منگینز موجود در آب 0.2 ppm باشد
- در صورت کاهش میزان آب شیرین و تصفیه شده خروجی از دستگاه لازم است صافی ها و سطح روی غشاها بررسی شده و اختلاف فشار جریان های ورودی و خروجی نیز سنجیده شود
- در آب های حاوی کلرین بهتر است از روش الکترودیالیز استفاده نشود چون به شدت به دستگاه آسیب وارد خواهد کرد
