الکترودیالیز (ED) چیست؟
یکی از فرآیند های جداسازی غشایی استفاده از روش الکترودیالیز (ED) می باشد. در این روش از اختلاف پتانسیل الکتریکی بعنوان نیروی محرکه برای انتقال یون ها استفاده میشود. در واقع بیشترین کاربرد آن در امر تصفیه آب شرب و صنعتی با کدورت کمتر از ۵۰۰۰ ppm است.
دستگاه الکترودیالیز دارای غشاء هایی از جنس پلیمر با قابلیت تبادل یونی میباشد. این توانایی توسط رزینهای تبادلکنندۀ یونی ایجاد میشود. این رزینها بر روی نوعی از پارچۀ پلیمری، همچون یک پوشش پلی اتیلنی قرار میگیرند. بر حسب نوع عملکرد رزین، غشاءها به دو دستۀ کاتیونی و آنیونی تقسیم میشوند. غشاءهای کاتیونی فقط نسبت به کاتیونها تراوا هستند و غشاءهای آنیونی نیز فقط به آنیونها اجازۀ عبور میدهند. در نتیجه این نوع از غشاءها دارای خاصیت انتخابکنندگی بر حسب نوع یونهای موجود در آب هستند.
اساس روش الکترودیالیز:
الکترودیالیز یک فرایند جداسازی غشایی است. نیروی محرکه انتقال یونها در فرایند الکترودیالیز، اختلاف پتانسیل الکتریکی اعمال شده میان یک آند و یک کاتد است که باعث انتقال یونها به خارج از محیط آبی و تصفیه آب میشود. هنگامی که یک میدان الکتریکی توسط الکترودها اعمال میشود، بار ظاهر شده در سطح آند مثبت و در سطح کاتد منفی میشود.
میدان الکتریکی اعمال شده سبب مهاجرت یونهای مثبت (کاتیونها) به سمت کاتد و یونهای منفی (آنیونها) به سمت آند میشود. در حین فرایند مهاجرت، آنیونها از غشاءهای انتخاب پذیر آنیونی عبور میکنند اما توسط غشاءهای انتخابپذیر کاتیونی بازگردانده میشوند. مشابه این عمل برای کاتیونها در مواجهه با غشاءهای کاتیونی و آنیونی اتفاق میافتد.
در نتیجه این اتفاقات غلظت یون در بخشهای مختلف به صورت متناوب بسیار کاهش یافته و افزایش مییابد. و در انتها یک محلول رقیق عاری از یون و یک محلول تغلیظ شده بعنوان آب شور یا غلیظ شده از سیستم خارج میشود. بطور معمول در هر دستگاه حدود ۳۰۰ تا ۵۰۰ عدد غشاء کاتیونی و با تعداد مساوی غشاء آنیونی استفاده میشود.
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.
چند نکته درباره اصول کار الکترودیالیز:
- ایجاد رسوب در میان غشاءها می تواند مشکلات و هزینه های بسیاری را به همراه داشته باشد. پس توجه کنید که برای آب با میزان سختی بالا، روش الکترودیالیز مناسب نمی باشد.
- آب های دارای کلرین و هیدروژن سولفاید، با این روش به خوبی تصفیه نخواهند شد و ممکن است به دستگاه الکترودیالیز نیز آسیب برسانند.
- میزان آهن موجود در آب نباید از ۰,۱۵ppm بیشتر باشد؛ چرا که در غیر این صورت، با افزایش مقاومت الکتریکی غشاء، عملکرد دستگاه را با مشکل مواجه می سازد.
- دمای آبی که قرار است تصفیه شود، نباید کمتر از ۱۲ و بیشتر از ۴۰ درجه ی سانتی گراد باشد.
- بهتر است هر از گاهی سلامت و پاکیزگی غشاءها مورد بررسی قرار گیرد.
- غشاءها انتخاب یون، به طور میانگین هر ۶ سال یکبار تعویض می شوند.
- برای از بین بردن املاح رسوب کرده در میان غشاءها، می توان هر چند وقت یکبار، قطب های الکتریکی را معکوس نمود.
- پمپ های مورد استفاده در دستگاه الکترودیالیز باید از نوع فشار پایین باشند.
کاربرد های الکترودیالیز در تصفیه آب:
- مهم ترین کاربرد این روش در صنعت تصفیه آب، شیرین کردن آبهای نیمه شور است.
- تهیه آب تغذیه بویلرها
- تصفیه فاضلاب های صنعتی
- تغلیظ آب شور دستگاه اسمز معکوس جهت کاهش حجم آب دور ریز بدون تأثیر بر هزینه فرایند
- تهیه نمک طعام
- تهیه آب فوق خالص
برای دریافت مشاوره بیشتر می توانید با ما در تهران ابزار در تماس باشید.