elekterodealez

الکترودیالیز :
اگر در ظرف ، کمی آب نمکدار ریخته ، دو الکترود در آن گذاشته ، جریان پیوسته ای برقرار شود، یونهای Na که بار الکتریی مثبت دارند، به طرف کاتد ( کاتیون‌ها ) و یونهای Cl که بار الکتریکی منفی دارند، به طرف آند ( آنیون‌ها ) کشیده می‌شوند. اما اگر در این ظرف ، غشاهای انتخاب کننده قرار دهیم، به‌طوری‌که بعضی از غشاها ، یون‌های منفی (که به آنها غشاهای منفی یا کاتیونی می‌گویند، زیرا کاتیون‌ها را از خود عبور می‌دهند) و بعضی دیگر یون‌های مثبت (غشاهای مثبت یا آنیونی که آنیون‌ها را از خود عبور می‌دهند) را متوقف کنند، آب در سلولهای 2 و 4 نمک زدایی می‌شود، در حالی‌که غلظت در قسمت 3 افزایش می‌یابد. در نزدیکی الکترودها ، کلر از آند و هیدروژن از کاتد آزاد می‌شود.

بنابراین کافی است تعداد سلولها زیاد و برای کامل کردن تاسیسات دو محل تخلیه‌یی برای آب مورد تصفیه و دیگری برای آب غلیظ شده ، پیش‌بینی شود. هر چند که اصول روش الکترودیالیز ساده به نظر می‌رسد، ولی با توجه به هزینه تولید هر متر مکعب شیرین شده ، تحقق آن در عمل ساده نیست.


مقايسه سيستم هاي الکترودياليز و اسمز معکوس:
دو شيوه غشايي تصفيه آب , يعني اسمز معکوس و الکترودياليز ,براي حاکميت بر بازار بسيار گسترده اي که بصورت دائم , بدليل افزايش محدوديت هاي منابع آب تشديد ميشود, با همديگر رقابت دارند.

گرچه اسمز معکوس تاريخچه کهن تري داشت , ليکن از نظر زماني , الکترودياليز سريعتر از اسمز معکوس توسعه پيدا کرد , و امروزه هردو، پايه هاي تئوري پر سر و صداي خود را دارند.

در دهه 60 ميلادي اين فقط الکترودياليز بود که در صنعت استفاده مي شد و از واحدهاي (صنعتي) اسمز معکوس خبري نبود تا اينکه تکنولوژي توسعه ساختارهاي آلي وضعيت را دگرگون کرد . و از نتايج آن ساخت غشاهاي استات و پلي آميد در پي غشاءهاي پربازده فين فايبر بود و اسمز معکوس شروع به تسلط در ميان عمليات غشائي کرد. ساختار ساده واحدهاي اسمز معکوس و در دسترس بودن غشاءها حتي به شرکتهاي کوچک نيز اجازه داد تا اين واحدها را سر پا نموده و ورود خود به بازار را توسعه دهند.

براي دو دهه تجربه عملياتي، سيستم هاي اسمز معکوس نقاط قوت خود را نمايان ساخت , اما رضايتمندي ابتدايي بمرور کنار گذاشته شد و بزودي زمان آن رسيد که با يک طرز برخورد واقع بينانه با هر دو روش , شيوه اي که بهينه باشد , انتخاب گردد.

تفاوت هاي بنيادين:
سه عامل مهم در بررسي هاي مربوط به انتخاب دستگاههاي تصفيه آب به روش غشايي مورد بررسي قرار ميگيرند تا با استفاده از آنها بتوان انتخاب مناسب را انجام داد. اين عوامل عبارتند از

• الف ) پيش تصفيه آب
• ب ) دوره تعويض غشاءها
• ج ) مصرف انرژي (برق)

پيش تصفيه آب:
اين عامل معمولاً از سوي شرکت هاي فروشنده اسمز معکوس مسکوت گذاشته مي شود.حساسيت بالاي غشاءها در مقابل انواع مختلف ناخالصي هاي آلي و غير آلي ,نيازمند بکار بردن تمهيدات گسترده اي در واحدهاي اسمز معکوس مي باشد که بوجود آنها در سيستم هاي الکترودياليز نياز نمي باشد.اين موضوع بدليل قوانين کاملاً متفاوت حاکم بر تصفيه در اين دستگاهها , بسيار طبيعي مي باشد.

موضوع کاملاً خطرناک براي هم دستگاههاي اسمز معکوس و هم الکترودياليز , تهديد نمک هاي سختي دار, خصوصاً نمک هاي کلسيم است اين در حاليست که حذف مواد آلي بسادگي با استفاده از اسيد کلريدريک, کربن فعال, تصفيه بيولوژيکي آب و .... صورت مي پذيرد.

براساس اطلاعات شرکت IONICS , حداقل هفت دليل براي محبوبيت دستگاههاي الکترودياليز در مقابل دستگاههاي اسمز معکوس وجود دارد.اين مزايا مي توانند با جايگزين کردن غشاءهاي اکريلي با غشاءهاي دي وينيل استايرن بنزن افزايش يابد.

1) دستگاههاي الکترودياليز به آب خوراک با کيفيت بالا نياز نداشته و در مقايسه با سيستم هاي اسمز معکوس کمتر نسبت به مسايل پيش تصفيه حساسند.سيستم هاي الکترودياليز قادر به انجام عمليات تصفيه آب , با آبهاي خوراکي با SDI متوسط 12, در مقايسه با SDI متوسط 3, که مناسب براي دستگاههاي اسمز معکوس هستند مي باشند.طراحي دقيق و پرهزينه اي براي رسيدن به SDI معادل 3 به همراه استفاده از مواد شيميايي نياز مي باشد.

2) سيستم.هاي الکترودياليز , براي انجام عمليات با باقيمانده کلر آزادي در حدPPM 1 مناسب مي.باشند. اين درحاليست که سيستم.هاي اسمز معکوس , نيازمند انجام عمليات حذف کلر آزاد , جهت محافظت از اضمحلال غشاءهاي اسمز معکوس به علت اکسيداسيون بوسيله کلر آزاد مي باشد. توانائي انجام عمليات الکترودياليز با باقيمانده کلر , احتمال گرفتگي بيولوژيکي در غشاءها را , در يک سيستم با قابليت اعتماد بيشتر ,به حداقل ممکن ميرساند.

3) الکترودياليز ظرفيت اسمي بازدهي اوليه.اي در دامنه 80 تا 90 درصد براي آبهاي شور را دارد. ولي سيستم.هاي اسمز معکوس بطور نرمال داراي بازدهي بسيار پائين تري , در دامنه 65 تا 70 درصد مي.باشند. بازدهي بالا در دستگاههاي الکترودياليز , باعث کاهش مصرف آب خوراک در اين پروژها و همچنين کاهش هزينه هاي دفع پس آبها مي شود.

4) غشاءهاي الکترودياليز بوسيله باکتري ها مورد حمله قرار نگرفته و تحت تاثير دماي بالا قرار نميگيرند. بنابر اين به محلول خاصي جهت جلوگيري از رشد باکتري ها, براي ذخيره سازي دراز مدت در مخزن ذخيره نياز ندارند. ولي سيستم هاي اسمز معکوس به محلول هاي خاصي در دماي بالا نياز دارند. غشاء هاي الکترودياليز با استفاده از اسيد,آب نمک و کاستيک تميز مي شوند در حاليکه غشاء هاي اسمز معکوس به مواد شيميايي مخصوص و گران قيمتي نياز دارند. اين امر نيز مهم است که تخليه اين مواد شيميايي به محيط زيست با تصفيه اضافي بيشترامکان پذير مي باشد يا خير؟

5) تکنولوژي غشاءهاي ضخيم و زمخت دستگاه الکترودياليز , طول عمر 7 تا 10 سال را تضمين مي.کند. طراحي غشاءهاي اسمز معکوس متاثر از حساسيت آنها نسبت به عوامل عملياتي متفاوت , آنها را براي 5 تا 7 سال در نظر گرفته است.

6) نگرش تغيير قطب.ها در الکترودياليز باعث کنترل رسوب گذاري در غشاءها بدون استفاده از مواد شيميايي اضافه مي گردد. سيستم هاي اسمز معکوس نيازمند اضافه نمودن اسيد و عوامل بازدارنده رسوب هستند. در نتيجه آبهاي دور ريز اسمز معکوس شديداً اسيدي بوده و نيازمند خنثي سازي بوسيله کاستيک مي باشند و امکان تخليه آن به محيط زيست وجود ندارد.

7) تميز کاري غشاءهاي الکترودياليز مي توانند بصورت دستي و بدون آسيب ديدن خصوصيات غشاء صورت پذيرد. اين امر بدليل ساختار "صفحه و قاب" بودن الکترودياليز است. غشاءهاي اسمز معکوس معمولاً بصورت حلزوني (مارپيچي) بوده و نمي توانند بصورت دستي تميز گردند و بنابر اين بايد جايگزين گردد.
جريان آب
شکل شماره 1:چگونگي جريان آب در واحدهاي الکترودياليز

اسمز معکوس :
لوله ای که قاعده آن ، کمی گشاد و بوسیله یک غشای نیمه‌تراوا مسدود است، در ظرف دارای آب مقطر فرو برده می‌شود. سپس این لوله بوسیله یک محلول شور غلیظ شده پر می‌شود. پس از مدتی خواهیم دید که سطح محلول در لوله صعود می‌کند: آب مقطر از غشا عبور میکند که این ، همان پدیده اسمز است. صعود سطح محلول در لوله با فشار مطابقت دارد. هنگامی که دبی آبی که از غشا عبور می‌کند، قطع شود، فشار در یک مقدار معین است: به این فشار ، فشار اسمزی می‌گویند.

بر عکس ، اگر از قسمت محلول شور ، فشاری بیشتر از فشار اسمزی وارد کنیم، آب خالص از غشا عبور می‌کند، اما نمک نمی‌تواند از آن عبور کند. این اصل ، اسمز معکوس است. مشکل اصلی در مورد دستگاه که بتواند حجم مهمی آب شیرین تولید کند، مربوط به ساختن غشاهاست.

در حال حاضر ، غشاها با سلولز استات که بر روی یک صفحه سوراخ شده یا بر روی یک لوله سوراخ شده بوسیله یک الیاف شیشه قرار دارد، ساخته می‌شوند. در داخل این الیاف ، آب شیرین جریان می‌یابد و سپس به سوراخهای حامل می‌رسد و در یک جمع کننده عمومی جریان می‌یابد. در بعضی از دستگاه‌ها ، غشاها به جای اینکه مسطح باشند، به شکل استوانه‌اند و در داخل لوله‌های مقاوم وسوراخ‌دار قرار می‌گیرند.
این روش برای تصفیه آبهای نیمه شور ، بهتر قابل اجراست تا برای تصفیه آب دریا. با این حال ، در مورد آب دریا ، با جریان دادن آب تصفیه شده در یک طبقه دوم مشابه اولی مقدار نمک را به مقدار قابل ملاحظه ای می‌توان کاهش داد.
سامان