یکی از منابع اصلی آب در بسیاری از مناطق دنیا و کشورمان ایران، چاه ها هستند. اما آب همه چاه ها به دلیل آلودگی ها و ناخالصی هایی که دارد، قابل آشامیدن و حتی مصرف برای کشاورزی نیست. به همین دلیل در بسیاری از موارد از دستگاه آب شیرین کن صنعتی برای حذف آلودگی ها و ناخالصی های آن و یا از انواع دستگاه سختی گیر آب برای کاهش سختی آب استفاده می شود. در این پست قصد داریم تا در مورد تصفیه آب چاه و نکات مهم آن بپردازیم.
تصفیه آب چاه برای حفظ سلامت و کیفیت آب آن ضروری است. زیرا در آب چاه مقادیر زیادی منگنز و نیترات وجود دارد و شاخص tss آن بالا است. همچنین آب چاه میزان شوری بالایی داشته و لازم است قبل از مصرف به روش اصولی تصفیه گردد. هدف از تصفیه این آب آماده کردن آن برای مصارف مختلف است. از این رو در انتخاب روش تصفیه باید به کاربرد و نوع مصرف آب چاه توجه کرد.
برای اینکه آب چاه مناسب مصارف کشاورزی باشد از آب شیرین‌کن غشایی استفاده می‌شود. این روش تصفیه به لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه‌ترین روش برای تصفیه نمودن آب چاه با اهداف کشاورزی است. این سیستم برای سه بخش:
بنا شده است. جالب است بدانید با این روش، تصفیه آب شور چاه با 10000 ppm نیز امکان‌پذیر است.
گاهی از آب چاه برای استخرهای شنا نیز استفاده می‌شود. پس روش تصفیه آب چاه باید متناسب با استانداردهای استخرهای شنا انتخاب گردد. برای انجام بهتر پروسه تصفیه آب باید آنالیز درستی از آلاینده‌ها و شرایط آب چاه انجام گیرد. در شرایطی که مقادیر آهن و منگنز در آب چاه بالا است از کلر و مواد ضدجلبک کمک می‌گیرند. از طرفی لازم است سطح کلر آزاد در آب چاه را نیز کنترل نمود. برای این منظور می‌توان از تنظیم کننده ph و اسید سیانوریک استفاده کرد. تعادل شیمیایی آب استخر و شفافیت آن فاکتورهای مهم تصفیه آب آن هستند.
یکی از حساس‌ترین بخش‌های تصفیه آب چاه، آماده‌سازی آن برای نوشیدن و شرب است. گام نخست در فرآیند تصفیه آب چاه به منظور شرب آنالیز دقیق ترکیبات آن است. یکی از روش‌های توصیه شده برای ضدعفونی کردن آب چاه به منظور شرب استفاده از فیلتر uv است. این دستگاه قادر است تا 99.99 درصد از باکتری‌ها، ویروس‌ها و میکروب‌های آب را پاکسازی کند. انتخاب روش تصفیه آب چاه مناسب برای شرب بسیار حائز اهمیت است.
روش‌های مختلفی برای تصفیه نمودن آب چاه وجود دارد که بسته به کاربرد آب انتخاب می‌شود. برخی از شیوه‌های تصفیه سنتی و بعضی دیگر مدرن و پیشرفته هستند. اما وجه اشتراک همه روش‌های تصفیه در بهبود کیفیت و ایمنی آب چاه می‌باشد.
در این روش که سال‌ها مورد استفاده قرار گرفته است از فیلتراسیون و ته‌نشینی برای تصفیه استفاده می‌شود. همچنین از نور خورشید برای ضدعفونی کردن طبیعی آب چاه کمک می‌گیرند. تکنیک‌های رایج در روش سنتی تصفیه آب چاه شامل:
می‌باشد. اما محدودیت‌های شیوه سنتی موجب شده تا با روش‌های مدرن و هوشمندانه جدید جایگزین شود.
سیستم اسمر معکوس را می‌توان بهترین روش تصفیه آب چاه دانست. با این شیوه می‌توان طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها را از آب چاه پاکسازی و حذف کرد. همچنین در این روش با اعمال فشار هیدرولیکی توسط پمپ‌های ممبران نیمه تراوا تصفیه آب انجام می‌گیرد. در روش اسمز معکوس آلاینده‌هایی مانند:
از آب چاه حذف و پاکسازی می‌شوند.
در این روش از تابش فرابنفش برای تصفیه کردن آب چاه استفاده می‌شود. این شیوه از شیوه‌های نوین و مدرن تصفیه و ضدعفونی آب به شمار می‌رود که بسیار موثر است. در این متد تصفیه، آب چاه را از یک واحد تابش uv عبور می‌دهند. در این روش بسیاری از میکروارگانیسم‌ها و ویروس‌های موجود در آب چاه از بین می‌روند. یکی از بزرگ‌ترین مزیت‌های روش uv، تصفیه آب چاه بدون استفاده از مواد شیمیایی می‌باشد. سرعت بالا و اضافه نشدن بو و طعم به آب نیز از دیگر مزایای روش uv به شمار می‌رود. برای آشنایی بیشتر با این روش پیشنهاد می‌کنیم مقاله کاربرد لامپ uv در تصفیه آب را مطالعه فرمایید.
یک روش تصفیه آب چاه که به تصفیه موثر آب و از بین رفتن باکتری‌های آن کمک می‌کند ازن‌زنی است. آلاینده‌هایی مانند:
موجود در آب چاه با اکسید شدن توسط ازن پاکسازی می‌شوند. اکسید این فلزات در آب نامحلول بوده و بعد از این مرحله توسط فیلتر شنی و کربن فعال تصفیه می‌شوند.
برای تصفیه آب چاه از فیلترهای چند لایه متشکل از کربن فعال و ذرات شن استفاده می‌شود. این روش بسیار کارآمد بوده و راندمان بالایی در تصفیه آب دارد. هدف اصلی از انتخاب این روش تصفیه، کاهش پارامترهایی ماند tss و ntu می‌باشد. با این روش باکتری‌ها و ویروس‌های موجود در آب چاه به خوبی حذف و پاکسازی می‌شوند. از دیگر مزیت‌های تصفیه آب با کربن فعال و فیلتر شنی نیز به سادگی آن می‌توان اشاره نمود.
نافیلتراسیون از روش‌های پیشرفته و فناوری محور در تصفیه آب چاه به شمار می‌رود. در این شیوه از فیلترهای نانومتری برای حذف کردن ذرات ریز، باکتری‌ها و یون‌های دو ظرفیتی از آب استفاده می‌کنند. به همین خاطر روش مناسبی برای تصفیه آب‌های سخت محسوب می‌شود.
همانطور که در پست های گذشته اشاره شد، یکی از اهداف اصلی خرید انواع دستگاه تصفیه آب صنعتی و خانگی، حتی خرید دستگاه تصفیه آب دست دوم در اصفهان و هر جای دیگری پاکسازی آب و حذف مواد آلاینده از آن است. این وظیفه در دستگاه های تصفیه آب توسط انواع فیلتر دستگاه تصفیه آب صنعتی انجام می شود. اما چرا پاکیزگی آب و حذف آلاینده ها از آن اینفدر مهم است؟ در این پست قصد داریم تا در مورد فواید، أنواع آلاینده ها از آب آشامیدنی صحبت کنیم.
پیش از پرداختن به فواید مصرف آب تصفیه شده برای سلامتی، به‌شکلی فشرده به بررسی مزیت‌های زدودن آلاینده‌های آب و تأثیر آن بر سلامتی بدن می‌پردازیم.
نیترات ماده شیمیایی است که ممکن است در مواردی و طی فرآیندهای تغییرات شیمیایی به نیتروزآمین تبدیل شود. این ماده باعث بروز مشکلات سلامتی مانند تغییر رنگ پوست، مشکلات تیروئیدی و حتی گاهی سرطان می‌شود. از این‌رو حذف نیترات از آب، به افزایش سلامت افراد کمک شایانی می‌کند و از جمله اصلی‌ترین فواید آب تصفیه شده است.
مقدار یون‌های معدنی موجود در آب، بهویژه میزان کلسیم و منیزیم، و به میزان کمتری آهن، آلومینیوم و منگنز آن، تعیین‌کننده میزان سختی و نرمی آب است. با کاهش میزان سختی و بهویژه کلسیم و منیزیم آب از طریق فرآیند تصفیه، می‌توان به آب نرم‌تری دسترسی داشت. وجود غلظت‌های بسیار زیاد این عناصر به سختی زیاد آب می‌انجامد. سختی آب سبب تشکیل آهک در لوله‌ها و دستگاه‌ها و لوازم خانه و آشپزخانه مانند کتری و سماور، ماشین ظرفشویی و ماشین‌لباس‌شویی می‌انجامد.
روشن است که فلوراید عنصر معدنی مفیدی برای تقویت و استحکام دندان‌ها و استخوان‌ها است. ولی مصرف بالای آن می‌تواند مشکلاتی مانند فلوروز یا گچی شدن دندان (در اثر افزایش میزان فلوراید مینای دندان)، و نیز در پاره‌ای مواقع به بروز اختلالات شنوایی و نارسایی کلیه بینجامد. بنابراین کاهش میزان فلوراید آب توسط فرایند تصفیه، در حفظ سلامت دندان‌ها مؤثر است.
بر اساس
میزان pH آب، آن را به سه گروه آب اسیدی، آب نیمه اسیدی و آب قلیایی
دسته‌بندی می‌کنند. آبی که تعادل اسیدی-بازی آن به‌هم خورده و بیشتر به سوی اسیدی
بودن می‌رود را آب اسیدی می‌نامند. در واقع سطح pH آب اسیدی، کمتر از 7
است. این آب برای محیط زیست و همچنین برای سلامتی انسان‌ها و بسیاری از گیاهان و
جانوران آبزی یا غیرآبزی زیان‌بار است.
آسیب‌دیدگی
پوست و مو، تغییر رنگ و مزه آب، کاهش آبزیان، خوردگی لوله‌ها و سیستم‌های چدنی و
غیره، از نشانه‌های وجود آب اسیدی است. برای رفع این مشکل با کمک فیلتر تصفیه آب
قلیایی، در فرآیند تصفیه، آب اسیدی به آب قلیایی تبدیل می‌شود.
می دانیم که دو سوم سطح سیاره زمین را آب تشکیل می دهد. اما بخش بسیار زیادی از این آب، اب شور است و برای مصارف زندگی، کشاورزی و صنعت قابل استفاده نیست. به همین دلیل در سال های اخیر برای نمک زدایی آب شور، تلاش های بسیار زیادی صورت گرفته است که حاصل آن، طراحی انواع دستگاه تصفیه آب صنعتی در گنجایش های مختلف و برای مصارف متفاوت بوده است. اما مساله ای که ممکن است در ذهن بسیاری ایجاد شود این است که آیا این قبیل دستگاه ها تنها راه نمک زدایی آب شور است. در این پست قصد داریم به روش های مختلفی که برای نمک زدایی آب مورد استفاده قرار می گیرد، بپردازیم.
نمک زدایی و تصفیه آب روشی است که برای رهایی از مواد شیمیایی نامطلوب، آلاینده‌های طبیعی و همچنین مواد جامد معلق در آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این روش، آب برای آشامیدن ضدعفونی شده و دیگر، همان آب طبیعی مورد دلخواه خواهد شد. نمک زدایی آب به روش‌های مختلفی نظیر تقطیر، ته نشینی و روش‌های بیولوژیکی انجام می‌شود. معمولا از انواع دستگاه آب شیرین کن و تصفیه آب برای این منظور استفاده می‌شود.
اصولاً آب‌هایی که باید مورد نمک زدایی قرار بگیرند، متفاوت هستند اما دو منبع آب اصلی که آب آنها نمک زدایی می‌گردد شامل آب دریا و آب شور است که در ادامه به صورت مختصر آنها را شرح خواهیم داد.
برای نمک زدایی آب آشامیدنی با استفاده از آب دریا، باید از منابع آب زیر کف دریا اقدام نمایند. سال‌های پیش کارخانه‌های نمک زدایی، آب‌های دریا را با ظرفیت‌های خیلی بالا و با استفاده از انواع آب شیرین کن دریایی مورد تصفیه قرار می‌دادند. برای نمک زدایی آب دریا از فناوری‌های متعددی استفاده می‌کنند.
آبگیر زیر سطحی یکی از فناوری‌هایی است که به کمک آن می‌توان آب های شور را به طور طبیعی در حین عبور از پروفیل خاک به آب شیرین تبدیل نمود. این فیلتراسیون حتی کیفیت آب خوراکی را خیلی راحت بهبود خواهد داد و نیاز به پیش تصفیه را کاهش می‌دهد.
این نوع آب یکی دیگر از منابع اصلی در تاسیسات نمک زدایی به حساب می‌آید. این آبها از مصب رودخانه‌ها یا چاه‌های آب شور کشیده می‌گردند. آب‌های شور به دلیل اینکه نمک کمتری دارد و غلظت مواد جامد معلق آن کمتر از دریا است، نیاز به پیش تصفیه خیلی کمتری خواهد داشت. به همین دلیل هزینه‌های کلی تولید را کاهش می‌دهد. عیب اصلی نمک زدایی آب آشامیدنی از این طریق، افزایش هزینه‌ها خواهد بود. همچنین این روش ممکن است باعث آسیب محیط زیست شود و یک نگرانی برای محیط زیست است.
اصولاً یک تکنیک فناوری خاص برای نمک زدایی آب وجود ندارد. برای تولید آب آشامیدنی نحوه نمک زدایی آن به فناوری‌های مختلفی بستگی دارد. اولین روشی که مورد استفاده قرار گرفت، تقطیر حرارتی آب دریا بود که در دهه ۱۹۷۰ برای تصفیه در نظر گرفته شد و بعد از آن هم فناوری‌های دیگری روی کار آمدند که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم.
یکی از رایج‌ترین فرایندهایی که در نمک زدایی آب دریا مورد استفاده قرار می‌گیرد، تقطیر است. تقطیر چند مرحله‌ای هم یکی از مهمترین روش‌های نمک زدایی آب آشامیدنی از منبع آب دریا است. این فرآیند نسبت به روش‌های RO با معکوس الکترودیالیز بهتر انجام می‌گیرد. به طور کلی و اساسی فرایندهای تقطیر ناگهانی چند مرحله‌ای و اسمز معکوس ۸۰ درصد ظرفیت آب شیرین کن‌های جهان را در بر می‌گیرند.
فرایند شیرین سازی آب با الکترو دیالیز نوعی تبادل یونی است. در این روش، آب بین الکترود منفی و یک الکترود با کیفیت بالا منتقل می‌گردد. غشاهایی که دارای تبادل یونی هستند، به یون‌های با کیفیت بالا اجازه می‌دهند که از آب ورودی به سمت الکترود منفی و یون‌های منفی به الکترود مثبت انتقال پیدا کنند.
فناوری فشرده سازی بخار را کارخانه‌هایی که به امر نمک زدایی آب دریا در مقیاس کوچک تا متوسط مشغول هستند، مورد استفاده قرار می‌دهند. در این فرآیند اصولاً از دو روش استفاده می‌شود. یکی فشرده سازی بخار مکانیکی که به صورت الکتریکی هدایت می‌گردد و دیگری فشرده سازی بخار حرارتی است که دارای انواع پیکربندی است.
در عملیات‌هایی که در مقیاس کوچک‌تر هستند، به خوبی از تقطیر خورشیدی استفاده می‌شود. واحدهای تقطیر خورشیدی با هم متفاوت هستند، اما اصول اولیه آنها یکسان است. خورشید انرژی لازم برای تبخیر آب شور را فراهم می‌نماید و آب‌های شور به وسیله تقطیر خورشیدی تبخیر شده و آب تازه در مخزن مایعات، ذخیره می‌گردد. این پوشش هم برای انتقال انرژی تابشی و هم برای متراکم نمودن بخار آب در سطوح داخلی به خوبی به کاربرد می‌رود. پس این فرایند هم یکی از روش‌های عالی برای نمک زدایی آب آشامیدنی است. از آب شیرین کن خورشیدی در مناطق خشک که دسترسی به آب شیرین کم است، استفاده می گردد.
یکی از بهترین روش‌های فیلتراسیون یا نمک زدایی همین روش اسمز معکوس است. این روش امکان حذف ذرات کوچک و مواد آلی محلول را به خوبی فراهم می‌آورد. علاوه بر نمک زدایی در تصفیه مایعات مختلف همانند گلیکول و اتانول_ دفع دیگر یون‌ها و آلاینده‌ها نیز به خوبی از RO یا همان اسمز معکوس استفاده می‌گردد. روش نمک زدایی و تصفیه آب RO می‌تواند به راحتی ذرات باکتری‌ها پروتئین و دیگر آلاینده‌هایی که وزن آنها بیش از ۱۵۰ تا ۲۵۰ دالتون است را دفع کند.
ممبران‌های نانو فیلتراسیون NF غشایی‌هایی با اندازه منافذ5/0 و ۲ نانومتر و فشار کاری بین ۵ تا ۴۰ بار کار می‌کنند. از Nf ها برای تصفیه آب‌هایی که دارای مولکول‌های آلی، قند و نمک‌های چند ظرفیتی هستند، استفاده می‌کنند. به همین دلیل نانوفیلتراسیون یک از فرایندهای مطلوب در نمک زدایی آب است.
اسمز مستقیم یک فرایند تجاری برای نمک زدایی آب آشامیدنی است. در این فرآیند با استفاده از اختلاف غلظت نمک به عنوان نیروی محرکه از طریق غشا استفاده می‌گردد. اگر در یک طرف غشا آب ورودی مانند آب دریاها وجود داشته باشد و در طرف دیگر محلول قابل استفاده، قطعا فشار اسمزی بالاتری وجود خواهد داشت.
این فرایند برخلاف روش‌های دیگر به خوبی در ظرفیت‌های مختلف اعمال می‌گردد. به عنوان مثال سیستم‌های کوچک MED با ظرفیت ۵۰۰ متر مکعب در روز برای نمک زدایی آب در دهه ۱۹۶۰ به وجود آمد.
آب آشامیدنی سالم یکی از ضروری ترین ملزومات زندگی بشر است. بدون آب سالم، امکان بروز انواع بیماری ها برای انسان ها و حیوانات وچود دارد و حتی بقای موجودات را به خطر می اندازد. این مساله امروزه به دلیل ورود مواد شیمیایی به داخل آب ها از اهمیت بیشتری برخوردار است. اگرچه برای شیرین سازی آب و حذف املاح مختلف آن از انواع دستگاه آب شیرین کن صنعتی و خانگی استفاده می شود، اما برخی از مواد شیمیایی هستند که باید حذف انها از آب به دقت مورد توجه قرار گیرد. یکی از این مواد شیمیایی بور است. اگرچه این ماده به اندازه آرسنیک خطرناک نیست و حذف کردن آن از آب نیز به اندازه حذف آرسنیک از آب مورد توجه نیست، اما به دلیل خطراتی که برای سلامتی به بار می آورد، روش هایی برای حذف آن از آب در نظر گرفته می شود که در این پست قصد داریم به بررسی آنها بپردازیم.
بور چیست؟
بور یا بورن از مهمترین عناصر در جدول تناوبی به حساب می‌آید، که در گروه ۱۳ قرار گرفته است. بور را یک میکرو مغذی بسیار ارزشمند می‌شناسند که مهمترین ترکیبات آن شامل بوراکس، کرنیت و یوکلسیت است. حاصل ترکیب این عنصر با سدیم، منیزیم و کلسیم در طبیعت موجود است. در یک حالت کلی این ترکیبات را در گندزدایی و ضدعفونی کننده‌های بسیار قوی در نظر می‌گیرند. همچنین در تولید شیشه هم کاربرد فراوان دارد.
علت افزایش میزان بور در آب
پیش بررسی روش‌ها و دلایل حذف بور از آب آشامیدنی ، باید ابتدا ببینیم که چرا مقدار این عنصر در آب افزایش می‌یابد. همانطور که پیشتر عنوان نمودیم مقدار و میزان نرمالِ بور در آب برای گیاهان، انسان و دیگر موجودات بسیار مفید است. اما در صورتی که میزان آن کاهش یا افزایش پیدا کند، اثرات منفی‌ای ایجاد خواهد کرد. یکی از عواملی که موجب افزایش میزان و مقدار بور در محلول‌های آب می‌شود، فعالیت‌های صنعتی است.
زیرا بسیاری از پساب‌های کارخانجات دارای مقادیر بسیار زیادی بور بوده که در صورت عدم حذف یا تصفیه آنها، وارد طبیعت و سفره‌های آب زیرزمینی می‌شود. همچنین ذکر این نکته لازم است که در صورتی که سنگ‌ها و نمک‌ها دچار فرسایش شوند، غلظت بور هم افزایش پیدا خواهد کرد. به همین دلیل میزان بور در آب‌های ساحلی دریا خیلی بیشتر از دیگر نقاط است.
میزان استاندارد بور در آب‌های آشامیدنی
با توجه به اینکه کاهش یا افزایش میزان بور موجب تاثیرات منفی و آسیب بر طبیعت می‌شود، سازمان بهداشت جهانی مقدار و میزان استاندارد آن را تعیین کرده است و در صورت افزایش این مقدار باید به حذف بور از آب آشامیدنی اقدام کرد.. بر اساس استاندارد ارائه شده توسط who، میزان بور، حداکثر باید ۵ میلی‌گرم در هر لیتر آب باشد. البته این میزان برای انسان بوده و برای گیاهان استاندارد بور در آب باید بین ۳ تا ۴ میلی‌گرم در هر لیتر آب در نظر گرفته شود.
در نتیجه مقدار کمتر و بیشترِ آن آسیب زا خواهد بود. مقدار استاندارد بور3 است، اما چون دست یافتن به آن سخت است، اصولاً عدد ۵ ، به عنوان میزان مجاز در نظر گرفته می‌شود. به دلیل اثرات منفی کمبودِ بور در بدن، توصیه می‌شود، هر انسان بالغ روزانه ۵.۱ میلی‌گرم بور در آب مصرف نماید.
شیوه‌های حذف بور از آب آشامیدنی
به دلیل تاثیرات منفی که در بالا اشاره کردیم، نیاز است که میزان بور در آبها تعدیل شده و مقدار اضافی حذف گردد. برای تصفیه و حذف آن روش‌های متعددی در نظر گرفته شده است، که در ادامه آنها را شرح می‌دهیم.
روش جذبی
یکی از پرکاربردترین و رایج‌ترین روش حذف بور از آب آشامیدنی ، روش جذبی است که مهمترین آنها موارد زیر را شامل می‌شود.
رزین کیلیت کننده در حذف بور
یکی از موارد حذف بور جذبی از آب‌های آشامیدنی، جذب بورها به وسیله رزین‌های کیلیت کننده است. این رزین‌ها قدرت بسیار بالایی در به وجود آوردن پیوند با بورهای موجود در آب دارند. به همین دلیل آنها را به خوبی به سمت خود جذب می‌کنند.
کانی زئولیت
یکی از سختی‌های حذف بور از آب‌های آشامیدنی، وجود بور به صورت BOH3 با بار منفی است. به خاطر وجود این شکل، نحوه جدا کردن آن خیلی به سختی انجام می‌شود. در این مورد کانی زئولیت به کمک حذف آن آمده و بهترین روش حذف بور از آب آشامیدنی به حساب می‌آید. در ساختار این نوع کانی، اسکلت، آب زئولیتی، کاتیون‌های تبادلی و آلومینیوم سیلیکاتی وجود دارد. برای بالا بردن قدرت جذب بورها به وسیله زئولیت می‌توان PH را خیلی بیشتر نمود. هرچه PH بیشتر باشد، قدرت جذب بورها به وسیله زئولیت بالاتر می‌رود.
روش غشایی در حذف بور از آب آشامیدنی
یکی دیگر از روش‌های بسیار موثر در حذف و کاهش میزان بور، روش غشایی است. در این روش با عبور دادن آب از غشاها، بور جدا شده و به طور کلی از آب حذف می‌گردد. برای اینکه میزان قدرت جداسازی بور از آبها را افزایش دهیم، در این روش لازم است که ph به میزان ۱۱ افزایش پیدا کند.
روش هیبریدی
روش هیبریدی یا همان روش ترکیبی، یکی دیگر از شیوه‌های بسیار کاربردی جهت حذف و کاهش بور در آب‌های آشامیدنی به حساب می‌آید. در روش هیبریدی، ابتدا بور به وسیله پلیمر، کمپلکس می‌شوند و سپس با عبور از غشا، جداسازی می‌گردند.
روش لخته سازی برای حذف بور از آب آشامیدنی
در میان تمام روش‌های حذف بور از آب آشامیدنی ،روش لخته سازی وشی موثر شناخته می‌شود، که در دو مرحله صورت می‌گیرد. در مرحله اول انعقاد انجام می‌شود و در مرحله دوم جذب سطحی صورت خواهد گرفت. برای انعقاد در این روش از پلی آلومینیوم کلراید استفاده شده و مقدار ph نیز افزایش پیدا خواهد کرد.
علل حذف بور از آب آشامیدنی و تاثیرات آن بر محیط زیست
همانطور که پیشتر اشاره نمودیم، بور یک میکرومغذی یا ریزمغذی ارزشمند به حساب می‌آید که به شدت در رشد گیاهان و انسان‌ها تاثیر مثبت خواهد داشت. مهمترین اثرات آن بر محیط زیست شامل موارد زیر می‌باشد:
· رشد گیاهان در صورت کمبود بور متوقف شده و برگ و ریشه گیاهان ضخیم می‌گردد.
· زرد شدن برگ گیاهان در افزایش میزان بور یکی دیگر از تاثیرات بور است.
· افتادن میوه کال و نارس از درخت را می‌توان از تاثیرات بالا بودن میزان بور به حساب آورد.
· کم بودن مقدار بور در روند سرعت جوانه زنی تاثیر فراوانی دارد.
در صورتی که میزان بور در آب آشامیدنی هم زیاد باشد، منجر به عفونت معده و کلیه در انسان خواهد شد. همچنین بالا بودن میزانِ بور موجب اختلال در باروری و بارداری و همچنین متولد شدن نوزادان با نقص جسمی می‌شود. بنابراین باید حتما به حذف بور از آب آشامیدنی اقدام
دستگاه های آب شیرین کن صنعتی با روش های مختلفی کار می کنند. بسیاری از آنها از روش اسمز معکوس استفاده می کنند اما در برخی دیگر نیز تکنولوژی های جدید و متفاوت دیگری استفاده شده است. در این پست قصد داریم تا در مورد شیرین سازی آب با روش الکترودیالیز صحبت کنیم.
الکترودیالیز یکی از روش‌های بسیار کاربردی و رایج در تصفیه و شیرین سازی آب است، که بر پایه اختلاف پتانسیل الکتریکی استفاده از غشاهای تراوایی بنا می‌شود. با توجه به مشکلات و محدودیت منابع آب شیرین در دنیا و شیرین سازی آب، حذف املاح و نمک‌های موجود در آب از گذشته تا به حال به شدت مورد توجه قرار گرفته است. همچنین راه حل‌های متفاوتی ارائه گشته است که یکی از آنها الکترودیالیز است.
حذف املاح و یون‌هایی که موجب شور شدن آب می‌شوند، یکی از بهترین راهکارها برای استفاده از آب‌های دریا به عنوان آب آشامیدنی است. سیستم شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز یا EDR با استفاده از الکترودهای کاتدی و آندی، غشاهای تراوایی و جریان الکتریسیته به شیرین کردن آنها می‌پردازد. با ورود جریان الکتریکی به محلول آب شور، الکترودها به کاتد و آند تبدیل شده و یون‌های باردار با بار مثبت و منفی به سمت آنها جذب می‌شوند.
مهمترین و اصلی‌ترین بخش در این سیستم استفاده و بکارگیری از غشای تراوایی است، که می‌توان با کمک آنها از عبور یون‌های منفی یا مثبت جلوگیری به عمل آورد. غشاهای نیمه تراوا در سیستم، اگر کاتیونی باشند، اجازه عبور یون‌های مثبت آب را برای جذب به سمت الکترون می‌دهند. این در حالی است که یون‌های منفی، اجازه عبور را پیدا نمی‌کنند.
سیستم دستگاه‌های الکترودیالیز از چند جزء اصلی شامل غشا یا ممبران‌های آنیونی و کاتیونی تشکیل می‌شود. الکترودهای مورد استفاده از جنس تیتانیوم با روکش پالادیوم هستند که با اتصال به جریان الکتریکی در فضای داخلی، یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کنند. این میدان الکتریکی یون‌های مثبت را به الکترود کاتیونی و یون‌های منفی را به الکترودهای آنیونی جذب می‌گرداند. در زمان حرکتِ یون‌های منفی به سمت الکترودهای آنیونی، غشاهای کاتدی، مانع از عبور یون‌ها شده و برای یون‌ها با بار مثبت رفتاری مشابه به آن رخ می‌دهد. در نتیجه حجم بالایی از یون‌های مثبت و منفی امکان عبور از غشاها را پیدا نمی‌کنند و آب خروجی بدون املاح و شیرین می‌گردد. از این جهت کارکرد این روش تا اندازه زیادی شبیه دستگاه دیونایزر است.
در هر دو روش از غشاهای نیمه تراوا برای جدا کردن یون‌های منفی و مثبت آب استفاده می‌گردد. مهمترین تفاوت بین این دو روش، در معکوس شدن جریان به صورت دوره‌ای در EDR است. جلوگیری از عبور یون‌های منفی از سطح غشای کاتیونی، با گذشت زمان، موجب ایجاد رسوب روی آنها می‌گردد. برای جلوگیری از این محدودیت، باید جای کاتد و آند را به صورت دوره‌ای تغییر داد و در نتیجه یون‌ها غشا را مسدود نکرده و رسوب گذاری انجام می‌شود.
هدف از پیش تصفیه در در روش EDR
یکی از مهمترین گام ها برای بهبود روند شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز ، پیش تصفیه و حذف گل‌ولای و حجم بسیار زیادی از املاح است. هر چقدر پیش تصفیه با کارایی بهتر و مطلوب‌تری انجام گردد، به همان نسبت به غشاها آسیب کمتری وارد می‌شود و شیرین سازی آب با سرعت خیلی بالایی انجام می‌گردد. شیرین سازی آب با EDR نقش بسیار بالایی در کاهش طعم و بوی آب نخواهد داشت. به همین دلیل لازم است به پیاده‌سازی روش‌های پیش تصفیه توجه شود.
مزیت‌های تصفیه آب با الکترودیالیز
از مهمترین مزایای شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
معایب شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز
علیرغم مزایای متعددی که به آن اشاره شد، استفاده از شیرین سازی الکترودیالیز با کمی محدودیت مواجهه است که از مهمترین معایب آن موارد زیر است:
اولین عیب این روش، ایجاد رسوب و هزینه بالای تعویض غشای موجود در دستگاه است. به همین دلیل است که الکترودیالیز برای شیرین سازی و تصفیه آب با درجه سختی بالا کاربرد زیادی ندارند.
دومین عیب آن، مصرف انرژی بالای این روش است. مصرف انرژی در این روش نسبت به دیگر روش‌های شیرین سازی آب خیلی بیشتر است. به همین دلیل استفاده از آن در تصفیه خانه‌های بزرگ مورد استقبال نبوده و بیشتر در محیط‌های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سومین نقطه ضعف شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز ، نیاز به کنترل و بررسی مداوم مقدار سولفات، باریم، سولفات استرانسیوم، منگنز، آهن و آلومینیوم می‌باشد.
کاربرد و موارد استفاده از روش EDR
با توجه به روند جداسازی یون‌های مثبت و منفی موجود در آب و استفاده از غشای نیمه تراوا در این سیستم، کاربردهای متعددی برای آن وجود دارد که مهمترین آنها عبارتند از:
1. جداسازی مواد معدنی در روند بازیافت و تولید مجدد
2. شیرین سازی آب دریا و حذف املاح و نمک
3. تولید کنسانتره نمکی از آب دریا
4. حذف یون‌های موجود در پساب‌های صنعتی و کمک به بهبود کیفیت آنها
نکات مهم در شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز
به منظور دریافت بهترین و بالاترین بهره وری از روش الکترودیالیز، بهتر است شرایط آب موجود در دستگاه را بررسی کرده و چند نکته مهم در آنها مدنظر قرار داد. برخی از این نکات شامل موارد زیر هستند.