الکترودیالیز – روش نوین تصفیه آب

الکترودیالیز EDI

نزدیک به ربع قرن است که فرایند الکترودیالیز Electrodialysis یا به اختصار EDI به عنوان یک روش تصفیه آب صنعتی در جهان مطرح شده است. این روش یکی از فرایندهای غشایی است که در صنعت تصفیه آب استفاده می شود. در این روش تصفیه اب، غشاهای باردار در جداسازی یون ها از محلول های آبی، تحت نیروی ناشی از تفاوت در پتانسیل الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

ماهیت غشای الکترودیالیز

در این فرایند از غشاهایی استفاده می شود که طبیعتی مانند رزین تبادل یونی دارند. با این تفاوت که رزین تعویض یونی بصورت دانه ای است اما غشای الکترودیالیز به صورت صفحه ای بوده و مقاومت مکانیکی خوبی هم دارد.

 

انواع غشاهای الکترودیالیز EDI

غشاء کاتیونی : اگر گروه یونی غشاء دارای بار منفی باشد، آنرا غشاء کاتیونی می نامند. غشای کاتیونی نسبت به کاتیون تراوا است، یعنی فقط کاتیون ها از آن عبور می کنند.

غشاء آنیونی : اگر گروه یونی غشاء دارای بار مثبت باشد، آنرا غشاء آنیونی می نامند. غشای آنیونی نسبت به آنیون تراوا است، یعنی فقط آنیون ها از آن عبور می کنند.

 

ویژگیهای غشاهای الکترودیالیز EDI

این غشاها بایستی دارای ویژگیهای زیر باشند :

1. قابلیت عبور یکی از یونهای مثبت یا منفی را داشته باشند.
2. هادی جریان الکتریسیته باشند.
3. در برابر آب تحت فشار غیرقابل نفوذ باشند و در آب حل شوند.
4. در برابر فشار اسمزی، رسوبات، لجن و دمای بالاتر از 45 درجه سانتیگراد مقاوم باشند.
5. حمل و نقل آنها آسان باشد.

اصول کار فرایند الکترودیالیز و چگونگی تصفیه آب :

در واحدهای الکترودیالیز بین آند و کاتد تعدادی غشاهای کاتیونی و آنیونی به ترتیب قرار گرفته اند. اگر آند و کاتد به یک منبع برق مستقیم وصل شوند، اختلاف ولتاژ آند و کاتد باعث حرکت کاتیونها به سمت کاتد و آنیونها به سمت آند می شود.فضای شامل دو غشاء غیرهمنام(کاتیونی و آنیونی) را یک سل می نامند. در عمل یک دستگاه تصفیه آب الکترودیالیز EDI ممکن است تا حدود 500 جفت سل داشته باشد. در تصفیه آب به روش الکترودیالیز از یون های آب بعضی سل ها کاسته شده و آب تصفیه می شود. ولی در سل مجاور آن به یون های آب خام افزوده می شود و محلولی غلیظ از یون ها حاصل می شود.

 

 

اجزای تشکیل دهنده یک سیستم الکترودیالیز :

• غشاء : که دو نوع کاتیونی و آنیونی دارد و از مهمترین اجزاء سیستم تصفیه آب الکترودیالیز است.
• الکترودها : به منظور مقاوم بودن الکترودها در برابر محیط اسیدی، قلیایی و نیز ولتاژ اعمال شده، معمولا الکترودها را از جنس تیتانیوم(Ti)، نیوبیوم(Nb) و یا روپوشی از پلاتین(Pt) یا پالادیوم(Pd) انتخاب می کنند.
• پمپ  : در دستگاه الکترودیالیز از پمپ های فشار پایین استفاده می شود.
• توری های پلیمری : برای جداکردن غشاها از یکدیگر از توری های پلیمری استفاده می شود.

نکات مهم در الکترودیالیز :

• عامل تصفیه آب در این فرایند، جریان برق مستقیم است.
• هرچه فاصله سل ها کمتر باشد، برای تصفیه مقدار معینی آب، به تعداد سل های بیشتری نیاز است.
• هرچه فاصله سل ها کمتر باشد، مقاومت الکتریکی آب تصفیه شده کمتر و هزینه برق کمتر می شود.
• هرچه تعداد یونهای آب تصفیه شده کمتر باشد (آب خالص تر باشد) مقاومت الکتریکی بیشتر و هزینه برق افزایش می یابد. از این رو تصفیه اب با این روش جهت تولید آب فوق خالص عملا غیراقتصادی است.
• در تصفیه آب به روش الکترودیالیز فقط می توان یونهای آب را کاهش داد. بنابراین ذرات معلق بدون بار و یا رنگ آب را با این روش نمی توان حذف کرد.

 

 

کاربردهای الکترودیالیز در تصفیه آب :

1. مهم ترین کاربرد این روش در صنعت تصفیه آب، شیرین کردن آبهای نیمه شور است.
2. تهیه آب تغذیه بویلرها
3. تصفیه فاضلاب های صنعتی
4. تغلیظ آب شور دستگاه اسمز معکوس جهت کاهش حجم آب دور ریز بدون تأثیر بر هزینه فرایند
5. تهیه نمک طعام
6. تهیه آب فوق خالص

 

قیمت دستگاه الکترودیالیز

در حال حاضر به علت کمبود قطعات و غشاهای الکترودیالیز در ایران، قیمت دستگاه تصفیه آب الکترودیالیز بسیار بالاست. لذا کاربرد صنعتی این سیستم مقرون به صرفه نیست. کاربرد دستگاه آب شیرین کن RO برای صنایع بسیار مقرون به صرفه تر است. تجهیزات دستگاه تصفیه آب صنعتی RO به راحتی در بازار قابل دسترس و تهیه است. از اینرو بسیاری از صنایع دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس RO را برای تصفیه آب انتخاب می کنند.