الکترودیونیزاسیون (EDI): گامی فراتر در صنعت تصفیه آب

سیستم الکترودیونیزاسیون (EDI) برای حذف یون‌های موجود در آب و تولید آب فوق خالص استفاده می‌شود. این دستگاه در کنار سیستم‌های تصفیه آب صنعتی مانند آب شیرین کن اسمز معکوس کاربرد دارد. فناوری EDI به دلیل کارآمدی بالا و استفاده از ممبران‌های نیمه تراوا، رزین‌های تبادل یونی و میدان الکتریکی مستقیم، در صنعت تصفیه آب محبوبیت زیادی پیدا کرده است. رزین‌های تبادل یونی در این فناوری به طور مداوم احیا می‌شوند و نیازی به مواد شیمیایی برای تمیز کردن ندارند. آب تصفیه شده با این روش بسیار خالص است و برای صنایع مختلف مناسب است. برای آشنایی بیشتر با EDI، نحوه عملکرد، مزایا و معایب آن، ادامه این مقاله را بخوانید.

الکترودیونیزاسیون (EDI) چیست؟

EDI فرآیندی است که از ترکیب فناوری غشای نیمه تراوا با رزین‌های تبادل یونی برای حذف مؤثر مواد معدنی از آب استفاده می‌کند تا آبی با خلوص بسیار بالا تولید کند. این در حالی است که به طور سنتی برای تولید آب با خلوص بالا از غشا یا ممبران (RO) و رزین‌های تبادل یونی (IXMB) به طور مجزا استفاده می‌شد.

در روش EDI، از جریان الکتریکی و غشاهای خاصی استفاده می‌شود که بر اساس بار الکتریکی یون‌ها، به آن‌ها اجازه عبور می‌دهند. جریان الکتریکی باعث حرکت و جداسازی ذرات دارای بار الکتریکی موجود در آب می‌شود. این جریان الکتریکی به طور مداوم رزین‌های تبادل یونی را احیا می‌کند و دیگر نیازی به احیای دوره‌ای آن‌ها نیست.

از EDI معمولاً بعد از فرآيند اسمز معکوس (RO) براى تصفيه نهايى آب خالص خروجی استفاده می‌شود. این روش جایگزین هوشمند و مؤثری برای روش‌های قدیمی‌تر با بستر تبادل يونی مختلط است.

فرایند EDI می‌تواند آب صنعتی با خلوص بسیار بالا تولید کند و در مقایسه با روش‌های سنتی تبادل یونی، به مواد شیمیایی بسیار کمتری (کمتر از ۹۵ درصد) نیاز دارد. برخلاف روش‌های قدیمی که مستلزم نگهداری و حمل مواد شیمیایی خطرناک برای احیای رزین بودند، EDI این مشکلات را از بین می‌برد. در این روش، ممبران‌ها و برق جایگزین حجم زیادی از اسید و بازهای خطرناک می‌شوند که در گذشته به کار می‌رفت.

علاوه بر این، EDI هیچ زباله خطرناکی تولید نمی‌کند و به همین دلیل، به عنوان روشی دوستدار محیط زیست برای تصفیه نهایی آب شناخته می‌شود.

نحوه عملکرد فرآیند الکترودیونیزاسیون (EDI)

دستگاه EDI از ممبران‌های نیمه تراوایی ساخته شده است که فقط به مواد خاصی اجازه عبور می‌دهند و به صورت متناوب شامل ممبران‌های آنیونی و کاتیونی هستند. فضای بین ممبران‌ها به شکلی طراحی شده که محفظه‌هایی برای جریان مایع با ورودی و خروجی ایجاد شود. یک جریان الکتریکی مستقیم (DC) از طریق یک منبع تغذیه خارجی و با استفاده از الکترودهایی در انتهای ممبران‌ها و محفظه‌ها اعمال می‌شود.

زمانی که جریان آب وارد محفظه پر از رزین (رقیق‌کننده) می‌شود، چند اتفاق رخ می‌دهد:

رزین‌های ترکیبی، یون‌های قوی را از جریان ورودی آب جذب می‌کنند. با اعمال یک میدان جریان مستقیم قوی بر کل مجموعه، یون‌های باردار از رزین جدا شده و به سمت الکترودهای با بار مخالف جذب می‌شوند. به این ترتیب، این یون‌های قوی با بار الکتریکی به طور مداوم حذف و به محفظه تغلیظ‌کننده مجاور منتقل می‌شوند.

همان‌طور که یون‌ها به سمت ممبران حرکت می‌کنند، می‌توانند از محفظه تغلیظ‌کننده عبور کنند، اما نمی‌توانند به الکترود برسند. زیرا ممبران مجاور که حاوی رزین با همان بار است، مانع آن‌ها می‌شود.

با حذف یون‌های قوی از جریان فرآیند، هدایت الکتریکی جریان بسیار پایین می‌آید. ولتاژ الکتریکی قوی اعمال‌شده، باعث شکستن مولکول‌های آب در سطح دانه‌های رزین می‌شود و یون‌های هیدروژن و هیدروکسیل تولید می‌کند. این یون‌ها به طور مداوم رزین تبادل یونی را احیا می‌کنند. این رزین‌های احیا شده، امکان یونیزه‌کردن مواد خنثی یا ضعیف یونی موجود در آب مانند دی اکسید‌کربن یا سیلیس را فراهم می‌کنند. یونیزه‌شدن به دنبال حذف آن‌ها از طریق جریان مستقیم و ممبران‌های تبادل یونی انجام می‌شود.

همچنین بخوانید: ممبران تصفیه آب صنعتی چیست؟

مزایای الکترودیونیزاسیون (EDI) در تصفیه آب

فناوری EDI در مقایسه با روش‌های سنتی‌تر تبادل یونی، برای تصفیه آب با خلوص بالا، مزایای قابل توجهی در مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی به همراه دارد. EDI با حذف نیاز به احیای دوره‌ای رزین تبادل یونی، از لحاظ زیست‌محیطی نیز مفید است. چرا که دیگر نیازی به حمل و نقل و پردازش مواد شیمیایی اسیدی و قلیایی در محل تصفیه نخواهد بود.

برخی از مزایای EDI در مقایسه با سیستم‌های تبادل یونی سنتی عبارتند از:

• عملکرد ساده و پیوسته: EDI نیازی به توقف‌های دوره‌ای برای احیا ندارد و به صورت مداوم کار می‌کند.
• حذف مواد شیمیایی احیا: دیگر نیازی به استفاده از مواد شیمیایی برای احیای رزین وجود ندارد و خطرات ناشی از حمل و نقل و نگهداری این مواد از بین می‌رود.
• به‌صرفه بودن از نظر هزینه‌های عملیاتی و نگهداری: EDI به دلیل حذف نیاز به مواد شیمیایی و توقف‌های دوره‌ای، از نظر اقتصادی به صرفه‌تر است.
• مصرف پایین انرژی: در مقایسه با روش‌های سنتی، EDI با انرژی کمتری کار می‌کند.
• دوستدار محیط زیست، ایمنی و قابلیت اطمینان: EDI فرآیندی بدون آلایندگی است و به دلیل عدم نیاز به مواد شیمیایی خطرناک، ایمنی بالاتری دارد.
• نیاز به کنترل کمتر: EDI به تعداد کمی شیر برقی خودکار یا توالی‌های کنترل پیچیده نیاز دارد که نیاز به نظارت مداوم توسط اپراتور را کاهش می‌دهد.
• اشغال فضای کم: سیستم‌های EDI نسبت به روش‌های سنتی فضای کمتری اشغال می‌کنند.
• تولید آب با خلوص بالا به صورت پیوسته: EDI به طور مداوم آب با خلوص بسیار بالا تولید می‌کند.
• حذف کامل ذرات معدنی محلول: EDI قادر است به طور کامل ذرات معدنی محلول در آب را حذف کند.
• حذف بیش از ۹۹.۹ درصد یون‌ها: EDI در ترکیب با پیش‌تصفیه اسمز معکوس، قابلیت حذف بیش از ۹۹.۹ درصد یون‌ها از آب را دارد.
  
  

معایب الکترودیونیزاسیون (EDI) در تصفیه آب

با اینکه EDI مزایای زیادی در تصفیه آب دارد، اما معایبی هم به شرح زیر دارد:

• محدودیت در سختی آب: EDI برای آب با سختی بالاتر از ۱ قابل استفاده نیست. زیرا کربنات کلسیم (آهک) می‌تواند رسوبی در محفظه تغلیظ کننده ایجاد کند و عملکرد دستگاه را مختل سازد.
• نیاز به پیش تصفیه: آب ورودی به EDI باید قبل از ورود به دستگاه، با روش‌های دیگری تصفیه شود.
• تأثیر دی اکسید کربن: دی اکسید کربن به راحتی از ممبران اسمز معکوس عبور می‌کند و باعث افزایش هدایت الکتریکی آب می‌شود. هر گونه یون حاصل از گاز دی اکسید کربن می‌تواند میزان مقاومت خروجی آب تصفیه شده با EDI را کاهش دهد. برای مدیریت دی اکسید کربن در آب معمولا از دو روش استفاده می‌شود:
  • تنظیم PH آب: با تنظیم اسیدی یا قلیایی بودن آب، ممبران اسمز معکوس می‌تواند یون‌های حاصل از دی اکسید کربن را دفع کند.
  • حذف مستقیم دی اکسید کربن: دی اکسید کربن را می‌توان با استفاده از گاز دیگری از آب جدا کرد.
    
    

کاربردهای الکترودیونیزاسیون (EDI) در تصفیه آب

فناوری EDI برای هر کاربردی که نیاز به حذف دائمی و مقرون به صرفه ناخالصی‌های آب بدون استفاده از مواد شیمیایی خطرناک دارد، مفید است. برخی از نمونه‌های کاربردی EDI عبارتند از:

• صنایع غذایی و نوشیدنی: استفاده مجدد از آب باقیمانده
• تولید مواد شیمیایی: تصفیه آب برای فرآیندهای تولید
• بیوتکنولوژی: دستیابی به آب خالص برای مصارف آزمایشگاهی و تحقیقاتی
• صنعت الکترونیک: تأمین آب با خلوص بالا برای شستشوی قطعات الکترونیکی
• صنایع آرایشی و بهداشتی: تصفیه آب برای تولید محصولات بهداشتی و آرایشی
• آزمایشگاه‌ها: تأمین آب فوق خالص برای انجام آزمایشات دقیق
• صنایع دارویی: تصفیه آب برای فرآیندهای تولید دارو
• آب خوراک بویلر: مناسب‌سازی آب برای استفاده در دیگ‌های بخار 

علاوه بر موارد گفته شده، EDI در کاهش مواد قابل یونیزاسیون مانند سیلیس (SiO2) و TOC از آب نیز موثر است.

با توجه به عملکرد قابل اعتماد دستگاه‌های EDI، این فناوری توانسته است آب با خلوص بالا را برای مصارف مختلف مانند تغذیه بویلر نیروگاه‌ها یا شستشوی میکروچیپ‌ها فراهم کند.

انتخاب سیستم الکترودیونیزاسیون (EDI) مناسب

انتخاب سیستم الکترودیونیزاسیون (EDI) مناسب برای کار شما به چند عامل مهم بستگی دارد. یک ماژول EDI فرآیند فیلتراسیون را بهبود می‌بخشد و معمولاً بعد از سیستم اسمز معکوس (RO) نصب می‌شود. هر چه آب ورودی به EDI تمیزتر باشد، عمر مفید سیستم شما بیشتر خواهد بود. در اینجا به برخی نکات مهم برای انتخاب درست EDI اشاره می‌کنیم:

• دبی جریان آب: برخی از سیستم‌ها می‌توانند دبی آب بیشتری را نسبت به سایرین تصفیه کنند. هر سیستم یک حداکثر دبی آب قابل تصفیه دارد که فراتر از آن، عملکرد دستگاه کاهش پیدا می‌کند.
• آب ورودی: به نوع آلودگی‌های موجود در آب ورودی به سیستم EDI نیز توجه کنید. بسته به نوع آلودگی‌ها، ممکن است نیاز به استفاده از چند روش تصفیه مختلف قبل از EDI داشته باشید.
• نیازمندی‌ها: مطمئن شوید سیستم EDI انتخابی شما، مطابق با استانداردها و الزامات صنعت شما عمل می‌کند و درصد مورد نیاز یون‌ها را حذف می‌کند.
• امکانات سفارشی‌سازی: به این فکر کنید که آیا می‌خواهید سیستم EDI خود را به صورت سفارشی تهیه کنید. برای مثال، شاید ترجیح دهید از برند خاصی برای قطعات استفاده شود.
• کنترل‌ها: به نحوه عملکرد سیستم و میزان اتوماسیون آن توجه کنید. اگر کنترل‌ها دستی باشند، باید برای آموزش اپراتورها سرمایه‌گذاری کنید. عیب‌یابی سیستم‌های EDI می‌تواند پیچیده باشد.