طراحی و تولید آب شیرین کن

دستگاه های تولید آب مقطر که به عنوان دیونیزه کننده یا دیونایزر نیز شناخته می شوند، در بسیاری از صنایع و کاربردهایی که نیاز به آب با خلوص بالا دارند، ضروری هستند. دستگاه‌های دیونایزر با حذف ناخالصی‌ها از آب از طریق ترکیبی از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی کار می‌کنند و در نتیجه آب بسیار تصفیه شده و عاری از آلاینده‌ها هستند. دیونایزر ماشینی است که برای تولید آب باکیفیت با حذف یون های معدنی از منبع آب طراحی شده است. این کار را با استفاده از یک سری اجزای تخصصی که با هم کار می کنند تا آب ورودی را تصفیه کنند، انجام می دهد.

تجهیزات و اجزای مورد استفاده در دستگاه های تولید آب مقطر -دیونایزر- بسته به نوع خاص و کاربرد دستگاه متفاوت است. با این حال، برخی از اجزای اساسی وجود دارد که در اکثر دیونایزرها مشترک است.

منبع آب :

اولین جزء هر دستگاه تولید آب مقطر منبع آب است. منبع آب می تواند هر نوع منبعی مانند آب لوله کشی، آب چاه و یا حتی آب دریا باشد. با این حال، کیفیت منبع آب، سطح تصفیه مورد نیاز برای دستیابی به آب فوق‌العاده خالص را تعیین می‌کند. به عنوان مثال، آب لوله کشی حاوی مواد معدنی، مواد شیمیایی و ناخالصی های دیگر است که قبل از اینکه آب خالص در نظر گرفته شود باید حذف شوند.

فیلترهای قبل از تصفیه و تقطیر:

پس از شناسایی منبع آب، حذف ذرات بزرگ یا رسوبی که ممکن است در آب وجود داشته باشد ضروری است. فیلترهای پیش تصفیه معمولاً برای این منظور استفاده می شوند. این فیلترها بسته به کیفیت منبع آب می توانند از فیلترهای رسوبی ساده تا فیلترهای کربنی پیشرفته تر و اسمز معکوس متفاوت باشند.

مخازن حاوی رزین و یونهای تبادل کننده:

پس از عملیات پیش تصفیه، آب از مخازن رزین عبور داده می شود. این مخازن حاوی رزین های تبادل یونی هستند که یون ها و سایر ناخالصی های موجود در آب را جذب می کنند. دو نوع رزین تبادل یونی وجود دارد: کاتیون و آنیون. رزین های کاتیونی یون های دارای بار مثبت مانند کلسیم، منیزیم و سدیم را جذب می کنند، در حالی که رزین های آنیونی یون های دارای بار منفی مانند کلرید و سولفات را جذب می کنند.

سیستم بازسازی:

با گذشت زمان، رزین های تبادل یونی از ناخالصی ها اشباع می شوند و باید بازسازی شوند. یک سیستم بازسازی برای معکوس کردن فرآیند تبادل یونی و حذف ناخالصی ها از رزین ها استفاده می شود. این فرآیند معمولاً شامل شستشوی مخازن رزین با یک محلول احیا کننده مانند اسید کلریدریک یا هیدروکسید سدیم است.

فیلترهای پولیش:

پس از عبور آب از مخازن رزین و سیستم احیا، بسیار تصفیه شده در نظر گرفته می شود، اما ممکن است همچنان حاوی مقادیر کمی ناخالصی باشد. فیلترهای پولیش برای حذف این ناخالصی های باقی مانده و اطمینان از رسیدن آب به سطح خلوص مورد نیاز استفاده می شود. فیلترهای پولیش می توانند شامل فیلترهای کربن فعال، لامپ های فرابنفش و/یا غشاهای میکروفیلتراسیون باشند.

مخازن ذخیره سازی:

جزء نهایی یک دستگاه تولید آب مقطر مخزن ذخیره است. این مخزن آب تصفیه شده را تا زمانی که برای استفاده آماده شود در خود نگه می دارد. اندازه مخزن ذخیره بسته به تقاضای آب تصفیه شده و دفعات استفاده متفاوت خواهد بود.

PH سنج:

یکی از اجزای مهم دیونیزه کننده PH متر است. PH متر دستگاهی است که برای اندازه گیری اسیدیته یا قلیایی بودن محلول استفاده می شود. در یک دیونایزر، pH متر کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که آب تولید شده در محدوده خاصی از مقادیر pH قرار دارد تا از آسیب به اجزا یا تجهیزات پایین دست جلوگیری شود. PH متر همچنین می تواند به اپراتورها در تنظیم سطح pH آب در صورت لزوم کمک کند.

پمپ تزریق:

یکی دیگر از اجزای مهم دیونیزور پمپ تزریق است. این پمپ وظیفه تزریق مواد شیمیایی به جریان آب را به منظور تسهیل حذف یون های معدنی دارد. پمپ تزریق باید دقیق و قابل اعتماد باشد تا از موفقیت آمیز بودن فرآیند دییونیزاسیون اطمینان حاصل شود.

رسانایی سنج:

رسانایی سنج یکی دیگر از تجهیزات حیاتی در دیونایزر است. رسانایی سنج رسانایی الکتریکی آب را برای تعیین غلظت مواد معدنی محلول اندازه گیری می کند. این اطلاعات برای نظارت بر اثربخشی فرآیند دییونیزاسیون و انجام تنظیمات لازم برای حفظ کیفیت آب استفاده می شود.

پمپ آب:

پمپ آب خام وظیفه برداشت آب از منبع و ارسال آن از طریق سیستم دیونایزر را بر عهده دارد. مهم است که پمپ آب خام بتواند حجم و فشار مورد نیاز برای کارآمد بودن فرآیند دییونیزاسیون را تحمل کند.

شیر فشار سنج و کاهش فشار:

شیر کاهش فشار یک ویژگی ایمنی ضروری در دیونایزر است. همانطور که آب از طریق سیستم جریان می یابد، فشار می تواند در لوله ها و مخازن ایجاد شود. شیر کاهش فشار به گونه ای طراحی شده است که فشار اضافی را آزاد کند تا از آسیب به سیستم یا خطرات احتمالی ایمنی جلوگیری کند.

مخازن سود و اسید:

در نهایت، مخازن سودا و اسید برای ذخیره مواد شیمیایی مورد نیاز برای فرآیند دییونیزاسیون استفاده می شود. مخزن سود حاوی هیدروکسید سدیم است که برای حذف یون های اسیدی از آب استفاده می شود. مخزن اسید حاوی اسید هیدروکلریک است که برای حذف یون های بازی استفاده می شود. این مخازن باید به درستی نگهداری شوند و به طور منظم دوباره پر شوند تا از موثر بودن فرآیند دییونیزاسیون اطمینان حاصل شود.

در نتیجه، یک دیونایزر از چندین جزء مهم تشکیل شده است که با حذف یون های معدنی از منبع آب، برای تولید آب با کیفیت بالا کار می کنند. PH متر، پمپ تزریق، رسانایی سنج، پمپ آب خام، شیر فشارشکن و مخازن سودا و اسید، همگی بخش های ضروری سیستم دییونیزاسیون هستند. نگهداری و نظارت صحیح بر این اجزا برای اطمینان از کیفیت و قابلیت اطمینان آب دیونیزه تولید شده توسط سیستم حیاتی است.

به طور کلی، تجهیزات و اجزای یک دستگاه تولید آب مقطر برای حذف ناخالصی ها از آب و تولید آب با خلوص بالا که برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب است، با هم کار می کنند. این دستگاه‌ها در صنایعی مانند داروسازی، تولید لوازم الکترونیکی و آزمایش‌های آزمایشگاهی، که در آن کیفیت آب حیاتی است، ضروری هستند.

جهت کسب اطلاعات بیشتر در ارتباط با دستگاه دیونایزر به وب سایت مهتاب گستر مراجعه نمایید.

آب شیرین کن صنعتی چیست؟

در واقع عمل نمک زدایی فرآیند حذف نمک و سایر مواد معدنی از آب دریا یا آب شور است تا برای مصارف نیمه صنعتیف خانگی یا مصارف صنعتی مناسب شود.

روش های مختلفی برای نمک زدایی وجود دارد، از جمله استفاده از دستگاه آب شیرین کن صنعتی یا اسمز معکوس (RO) و الکترودیالیز (ED). در این مقاله، نحوه عملکرد این روش‌ها، مزایا و معایب، هزینه‌های ساخت و نگهداری و نحوه مقایسه آنها با سایر روش‌های نمک‌زدایی را بررسی خواهیم کرد.

آبش یرین کن/ اسمز معکوس (RO):

اسمز معکوس RO یک روش نمک زدایی است که از یک غشای نیمه تراوا برای فیلتر کردن نمک و سایر ناخالصی ها از آب دریا یا آب شور استفاده می کند. غشاء به مولکول های آب اجازه عبور می دهد و در عین حال یون ها و مولکول های بزرگتر را مسدود می کند. در نتیجه آب تصفیه شده در یک طرف غشا و آب شور غلیظ در طرف دیگر جمع می شود.

RO چگونه کار می کند؟

فرآیند RO توسط دستگاه آب شیرین کن صنعتی معمولاً شامل چندین مرحله است. ابتدا، آب برای حذف ذرات بزرگ، زباله‌ها و مواد آلی پیش تصفیه می‌شود. سپس از یک پمپ فشار بالا عبور می کند که آن را از طریق غشای نیمه تراوا مجبور می کند. آب تصفیه شده ای که از غشاء خارج می شود به عنوان تراوش شناخته می شود، در حالی که آب نمک غلیظ باقی مانده را آب نمک می نامند.

مزایای استفاده از RO:

یکی از مزایای اولیه استفاده از دستگاه آب شیرین کن صنعتی RO این است که آب آشامیدنی با کیفیت بالا تولید می کند که برای مصرف انسان ایمن است. RO همچنین بسیار کارآمد است و می تواند تا 99٪ مواد جامد و ناخالصی های محلول را از آب حذف کند. علاوه بر این، این یک فرآیند نسبتا ساده است که نیازی به عملیات شیمیایی گسترده یا سایر تجهیزات پیچیده ندارد.

معایب استفاده از RO:

علیرغم مزایای آن، RO دارای چند اشکال است. یکی از معایب اصلی این است که برای کار کردن به مقدار قابل توجهی انرژی نیاز دارد که می تواند ردپای کربن کارخانه آب شیرین کن را افزایش دهد. علاوه بر این، پمپ های فشار بالا و غشاهای نیمه تراوا که در RO استفاده می شوند گران هستند و نیاز به تعویض مکرر دارند و به هزینه های کلی تعمیر و نگهداری می افزایند.

هزینه های ساخت و تعمیر و نگهداری RO:

هزینه های ساخت و نگهداری یک کارخانه RO به عوامل مختلفی از جمله اندازه کارخانه، کیفیت آب تغذیه و تجهیزات خاص مورد استفاده بستگی دارد. به طور معمول، ساخت یک کارخانه RO می تواند از 1 میلیون دلار تا 10 میلیون دلار یا بیشتر هزینه داشته باشد، با هزینه های نگهداری از 100000 تا 500000 دلار در سال.

مقایسه سیستم اسمز معکوس با سایر روش های نمک زدایی:

در مقایسه با سایر روش های نمک زدایی، مانند تقطیر حرارتی، RO دارای چندین مزیت است. به عنوان مثال، انرژی کارآمدتر است و ضایعات آب نمک کمتری نسبت به تقطیر تولید می کند. با این حال، ممکن است برای تصفیه منابع آب بسیار شور مناسب نباشد، جایی که ED ممکن است گزینه بهتری باشد.

الکترودیالیز (ED):

ED یکی دیگر از روش های نمک زدایی است که از غشای انتخاب کننده یون برای جداسازی نمک و سایر مواد معدنی از آب دریا یا آب شور استفاده می کند. این فرآیند شامل اعمال میدان الکتریکی در سراسر غشا است که یون‌های بارهای مخالف را به دو طرف غشاء جذب می‌کند. ED فرآیندی است که از یک میدان الکتریکی برای جداسازی نمک و مواد معدنی از آب دریا یا آب شور استفاده می‌کند. مانند RO، ED از یک غشای نیمه تراوا استفاده می کند، اما در عوض، از یک بار الکتریکی برای جذب یون ها به سطح غشاء استفاده می کند. یون های دارای بار مثبت به سمت الکترود با بار منفی و یون های دارای بار منفی به الکترود با بار مثبت جذب می شوند. این فرآیند دو جریان آب تولید می‌کند: یکی پر نمک و مواد معدنی و دیگری کم نمک و مواد معدنی.

مزایای استفاده از ED:

ED مزایای متعددی نسبت به سایر روش های نمک زدایی دارد. یکی از مزیت های قابل توجه آن نیاز به انرژی پایین آن در مقایسه با روش های تقطیر حرارتی سنتی است. ED همچنین دارای ردپای کوچکی است که آن را برای پروژه های در مقیاس کوچک ایده آل می کند. علاوه بر این، ED را می توان برای بازیابی نمک ها و مواد معدنی ارزشمند استفاده کرد و اثرات زیست محیطی تخلیه آب نمک را کاهش داد.

معایب استفاده از ED:

یکی از معایب اصلی استفاده از ED راندمان حذف نمک کمتر آن در مقایسه با RO است. ED معمولاً 90-95٪ نمک را حذف می کند، در حالی که RO می تواند تا 99٪ نمک را دفع کند. ED همچنین برای اطمینان از عملکرد بهینه نیاز به نظارت مستمر دارد. علاوه بر این، سیستم های ED می توانند به پوسته پوسته شدن و رسوب حساس باشند، که می تواند عملکرد آنها را در طول زمان کاهش دهد.

هزینه ساخت و نگهداری ED:

هزینه ساخت و نگهداری یک سیستم ED بسته به اندازه و پیچیدگی پروژه می تواند متفاوت باشد. به طور کلی، سیستم‌های ED به تجهیزات کمتری نسبت به سیستم‌های RO نیاز دارند، که ساخت آنها را ارزان‌تر می‌کند. با این حال، هزینه های نگهداری مداوم مانند جایگزینی غشاء و محلول های تمیز کردن می تواند در طول زمان افزایش یابد.

مقایسه اسمز معکوس با سایر روش های نمک زدایی:

در مقایسه با سایر روش‌های نمک‌زدایی مانند تقطیر حرارتی و ED، RO نرخ دفع نمک بالاتری دارد و به انرژی کمتری در واحد آب تولید شده نیاز دارد. نسبت به تقطیر حرارتی قابل اطمینان‌تر و راحت‌تر نگهداری می‌شود و ردپای کوچک‌تری نسبت به ED دارد. با این حال، برای حذف ناخالصی‌ها به پیش تصفیه نیاز دارد و هزینه سرمایه‌گذاری اولیه بالای آن می‌تواند مانعی برای ورود به برخی از پروژه‌های مقیاس کوچک باشد.

نتیجه:

RO و ED دو مورد از رایج ترین روش های نمک زدایی هستند که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند. هر دو مزایا و معایب خود را از نظر کارایی، هزینه و الزامات نگهداری دارند.