تصفیه آب به روش تبادل یونی – Ion Exchange

WaterShop.ir - resin system

 

 

« تصفیه آب به روش تبادل یونی »

 

فرآیند تبادل یونی یکی از اشکال پدیده جذب سطحی است، که در آن فاز سیال در تماس با فاز جامد جاذب قرار می‌گیرد. طی این تماس برخی از اجزای موجود در فاز سیال جذب فاز جامد شده و از سیال جدا می‌گردند.

فرایند تبادل یونی فرایندی برگشت پذیر است که طی آن یون های خارجی موجود در آب جذب گروه های عاملی قرار گرفته بر روی شبکه پلیمری (فاز جامد) می‌گردند و بدین ترتیب آب عاری از هرگونه ناخالصی یونی حاصل می‌گردد.

 

پس از اشباع شدن گروه های عاملی، سیستم تحت عملیات بازیابی و شستشوی شیمیایی قرار گرفته و مجدداً مورد استفاده قرار می‌گیرد.
از سیستم های تبادل یونی به دو منظور سختی گیری و همچنین تولید آب با خلوص بالاتر استفاده می شود که به طور جداگانه در ذیل اشاره می گردد.

 

الف) سیستم های تبادل یونی به عنوان سختی گیر آب مورد نیاز صنعت به لحاظ استاندارد با آب مورد نیاز شرب بسیار متفاوت می‌‌باشد.
نکته‌‌ای که در آب مورد نیاز اکثر صنایع حائز اهمیت می‌‌باشد، حذف املاحی است که می توانند در صورت فراهم آمدن شرایط رسوب نمایند.
یکی از بیشترین مصارف آب در صنعت تولید بخار می‌‌باشد که در صورت وجود عوامل رسوب کننده در آب می‌‌توانند باعث کاهش عمر این تاسیسات گردند.

این عوامل رسوب کننده بیشتر با عنوان سختی شناخته می‌‌شوند. در تعریف علمی کلیه کاتیون های با ظرفیت الکتریکی بیشتر از یک را سختی گویند. لذا در اکثر صنایع فقط حذف سختی آب مد نظر می‌‌باشد که هزینه آن نسبت به حذف کل یون های آب بسیار پایین تر می باشد.

در این میان سیستم های تبادل کننده یونی خاصی برای این منظور تولید شده اند که به رزین های پایه سدیمی معروفند.

در واقع این رزین ها، سختی آب مانند یون های کلسیم، منیزیم و… را جذب کرده و به جای آن سدیم آزاد می نمایند.
توجه شود که در این روش جمع کل آنیون ها و کاتیون های آب ثابت می ماند و فقط نوع یون ها عوض می شوند. محدودیت این روش این است که برای TDS های بالای 1000جوابگو نمی باشند و باید از روش های دیگری استفاده شود. احیاء این سختی گیرها به وسیله محلول آب و نمک می باشد.

 

ب) سیستم های تبادل یونی برای تولید آب با درجه خلوص بالا از دیگر رزین های استفاده شده در صنعت تصفیه آب رزین های سیکل اسیدی و بازی هستند که در گذشته در محدوده بسیار وسیع تری استفاده می شدند.
در واقع این روش می تواند نیاز صنایع به آب فوق خالص را مرتفع سازد این رزین ها به دو نوع قوی و ضعیف تقسیم می شوند و می توانند در آرایش های مختلفی قرار گرفته و آب فوق خالص تولید نمایند.

 

امروزه از این روش در خروجی آب تصفیه شده توسط دستگاه اسمز معکوس RO به منظور تولید آب با EC<0.2 استفاده می شود.

 

مقایسه با اسمز معکوس

 

همچنین می توانید مقایسه این سیستم با سیستم اسمز معکوس را در اینجا ببینید.

 

 

اسمز معکوس – Reverse Osmosis

WaterShop.ir - RO system 2

 

« اسمز معکوس »

 

تامین آب شرب سالم همواره جزو دغدغه های بشر بوده، هست و خواهد بود. همچنین پس از پیشرفت علم و صنایع، تامین آب صنعتی با خلوص و کیفیتی بالاتر از آب شرب نیز به نیازهای قبلی اضافه شد.

 

از دیرباز تا کنون روش های مختلفی برای حصول آب باکیفیت ارایه شده که امروزه و با پیشرفت علم، روش های نوین تصفیه آب ماحصل تلاشی به درازای تاریخ بشریت است.

 

روش اسمز معکوس یا به اختصار RO که به عنوان آب شیرین کن هم شناخته می شود، در واقع الهام گرفته از فرآیند اسمز طبیعی است که در طبیعت رخ می دهد.

 

به صورت طبیعی، چنانچه دو محلول با غلظت های متفاوت در کنار هم و با واسطه یک غشای نیمه تراوا قرار گیرند، محلول رقیق تر به سمت محلول غلیظ تر می رود تا به غلظت مساوی برسند. فشار تولید شده در اثر اختلاف غلظت را فشار اسمزی می گویند. این فرآیند مانند اتفاقی است که در ریشه و آوند گیاهان به منظور جذب آب رخ می دهد.

 

حال می شود با ایجاد فشار بر محلول غلیظ تر، این فرآیند را معکوس کرد به گونه ای که محلول غلیظ، غلیظ تر شود و حلال رقیق آن خارج شود. به بیان ساده می توان این فرآیند را به آنچه در تولید ماست چکیده به طور سنتی اتفاق می افتد تشبیه کرد!

 

این روش کاملا فیزیکی است و  با عبور آب پرفشار از سطح غشای نیمه تراوا که اجازه ی عبور یون ها را نمی دهد، صورت می گیرد.

غشای نیمه تراوا در صنعت به عنوان ممبران شناخته می شود که در انواع مختلف و در سایزهای متفاوت به کار گرفته می شوند.

 

سیستم اسمزمعکوس RO باید براساس کیفیت آب ورودی طراحی شود چرا که ممبران آن حساسیت ها و محدودیت هایی دارد. به طور مثال ممبران RO به یون کلر و آهن فوق العاده حساس است و در مقابل آن ها بسیار آسیب پذیر است.

 

به طور معمول از یک سیستم پیش تصفیه برای آماده سازی آب جهت ورود به ممبران استفاده می شود که در حالت متعارف شامل فیلتر شنی، فیلتر کربنی، میکرونی(کارتریج فیلتر) و تزریق آنتی اسکالانت (ضدرسوب) است. بسته به نوع آب ورودی این مراحل تغییر می کنند.

 

همچنین آب خروجی از ممبران RO بسته به استفاده مدنظر می تواند تحت فرآیندهای تکمیلی مانند کلرزنی، ضدعفونی با لامپ UV، عبور از Mixed Bed و… قرار گیرد.

 

برای دستیابی به آب فوق خالص (آب مقطر/ultra pure) می توان آب را در دو مرحله تصفیه کرد که به آن سیستم Double RO می گویند و در صنایع غذایی و داروسازی و سرم سازی کاربرد فراوان دارد.

 

سیستم RO امروزه بسیار فراگیر شده و در صنایع مختلف مانند نفت و گاز و پتروشیمی، فولاد، آلومینیوم، بهداشتی و دارویی، سرم سازی، غذایی، رنگ، خودروسازی، ریخته گری، چوب و کاغذ و…. و همچنین تامین آب شرب کشتی ها و نفتکش ها و سکوهای نفتی و هرجای دیگری که آب شیرین در دسترس نباشد، استفاده می شود.