بحث استفاده از مواد تصفیه آب و فاضلاب و عدم مواجهه با منابع آب آشامیدنی از گذشته های دور و حل مشکل تصفیه آب و فاضلاب همواره برای انسان چالش مهمی بوده است.
کشورهای مختلف و صنعتی تر همواره تلاش کرده اند تا مشکل تامین آب آشامیدن سالم و بهداشتی را برای نسل های آینده حل کننده و از این رو، تصفیه آب و فاضلاب از مهم ترین دقدقه های بشر بوده است.
علاوه بر مصارف آشامیدنی، آب تصفیه شده برای سایر صنعت ها یک نیاز مبرم بوده و اصل چهار گانه زیر برای موارد صنعتی همواره برقرار می باشد :
تصفیه آب بویلرها
تصفیه آب سیستم های خنک کننده
خالص سازی آب
تصفیه پساب های صنعتی
مواد شیمیایی تصفیه آب و روش های استفاده آنها
دیونیزه کردن آب
از لحاظ استانداردها و تعاریف آنها، تعاریف آب مقطر، آب معدنی و آب یونیزه با همدیگر تفاوت های بسیاری دارد.
معمولا برای تولید آب با کیفیت بالا از روش تقطیر استفاده می شود چرا که یکی از بهترین و قدیمی ترین متدها در این زمینه محسوب می شود.
آب مقطر چیست؟
آب که در دستگاه استیل جوشیده شده و بعد در یک سیستم خنک کننده یا مبرد دوباره اجیا شده و به حالت مایع بازگردانده می شود را آب مقطر می گویند. در این روش از تقطیر آب استفاده می شود.
این روش آلاینده هایی مثل نمک را وارد دیگ بخار کرده و از آب جدا سازی می کند.
دستگاه تقطیر قادر است تا مایع شدن آب از سایر مواد که فرار هستند را انتخاب کند. برخی از مواد غیر فرار هستند که به حباب بخار آب انتقال داده می شوند.
چنین دستگاهی حداکثر MΩ.cm 1.0 خلوص دارد و معمولا pH محلولی که از آن خارج می شود مابین 4.5 الی 5 است. نکته کلیدی و قابل توجه دیگر این است که پس از تقطیر می بایست جلوی آلوده شدن مجدد آب را گرفت.
آب دی یونیزه یا آب یون زدایی شده
آب دی یونیزه یا آب یون زدایی شده فرایندی است که به کمک رزین های تبادل یونی خاص، می تواند نمک های یونی را از آب مورد نظر حذف کند.
روی کاغذ این امکان وجود دارد که آب را به صورت 100% از نمک عاری کرد
دی یونیزه کردن آب معمولا نوعی حذف کردن یون های آلی می باشد که ویروس و باکتری ها را نمی تواند حذف کند. مگر در صورتی که این فرآیند از طریق تصادفی، در دامنه رزین و به ویژه رزین های آنیونی پایدار که باکتری های گرم منفی را حذف کند صورت گیرد. الکترو د یونیزه کننده یکی دیگر از فرآیندهای احتمالی برای تولید آب دی یونیزه یا آب یون زدایی شده است.
جداسازی مواد معدنی
فرایند تبادل یونی فرآیندی می باشد که برای حذف مواد معدنی از آب مورد استفاده قرار می گیرد.
آشنایی با آب با خلوص بالا در مبحث مواد تصفیه آب و فاضلاب
آب با خلوص بالا دارای مقاومت بالا و بدون مواد آلی بوده و معمولا در صنایع داروسازی و صنایع نیمه هادی مورد استفاده قرار می گیرد.
جهت د یونیزاسیون می بایست مواد منحل شده الکتریکی (یونیزه شده) محلول با اتصال آن ها به نقاط مثبت یا منفی بر روی یک رزین موجود است حذف شوند. علت این موضوع این است که آب از طریق یک ستون پر شده با این رزین عبور داده می شود.
به این فرآیند تبادل یون می گویند و قادر است به روش های مختلف برای تولید آب د یونیزه شده با کیفیت های مختلف استفاده شود.
روش اول : سیستم رزین اسید کاتیونی قوی به همراه بازی آنیونی قوی
در این سیستم از دو مدل لوله استفاده می شود :
رزین کاتیونی تبادل یون در فرم H+
رزین آنیونی در فرم هیدروکسیل OH-
از آنجایی که آب از طریق ستون کاتیونی جریان می یابد، از همین رو کلیه کاتیون ها با یون های هیدروژنی مبادله می شوند.
در مرحله بعد آب تصفیه شده از طریق ستون آنیون جریان می یابد. همین لحظه تمام یون های بار منفی به یون های هیدروکسید منتقل می شوند و با یون های هیدروژن ترکیب می شوند تا آب (H2O) را تشکیل دهند.
تمامی سیستم ها کلیه یون ها را از جمله سیلیس حذف می کنند. به منظور کاهش تبادل شار یون های که به مبدل آنیون منتقل می شوند، معمولا توصیه می شود که با نصب واحد حذفی CO2 بین لوله های تبادل یونی، این مقدار به میزان قابل توجهی کاهش داده شود.
این روش باعث پایین آمدن مقدار CO2 براساس میلی گرم بر لیتر می شود و در نتیجه، منجر به پایین آمدن حجم رزین پایه آنیونی قوی شده و به واکنش احیاء نیاز می شود.
در مجموع سیستم رزین های اسید کاتیونی قوی و باز آنیونی قوی، آسان ترین روش تصفیه آب بوده و آب د یونیزه شده حاصل از آن می تواند در طیف وسیعی از مصارف مورد بهره برداری قرار داده شود.
روش دوم : سیستم های رزین اسید کاتیونی قوی به همراه باز آنیونی ضعیف و همینطر باز آنیونی قوی
این سیستم که از لحاظ اقتصادی بسیار به صرفه می باشد، برای آب هایی که حاوی مقادیر بسیار بالای آنیون های قوی از جمله کلرید و سولفات هستند، کیفیتی مشابه با آب د یونیزه فراهم می کنند.
چنین سیستم به یک مبدل اضافی باز آنیونی تضعیف شده در پیش از آخرین مبلد باز باز آنیونی قوی مجهز شده است. حتی این امکان فراهم است که با حذف واحد CO2 ، پس از مبدل کاتیونی یا مابین دو مبدل آنیونی نصب گردد.
جهت احیاء مبدل های آنیونی، از محلول سود سوز آور استفاده می شود و سپس با رزین بازی ضعیف انجام می شود.
لازمه انجام چنین روشی، کمبود سدیم هیدروکسید نسبت به روش های پیشنهاد شده و پیش از استفاده از آن می باشد. علت چنین موضوعی این است که بعد از مبدل باز آنیونی قوی، باقیمانده مواد در بیشتر مواقع جهت احیای کامل رزین بازی کفایت می کند.
در کنار موارد بالا، زمانی که آب خام حاوی مقدار زیادی موادی می باشد، این رزین بازی ضعیف ایت که از رزین بازی قوی محافظت خواهد کرد.
روش سوم : مخلوط بستر د یونیزه شده در بحث مواد تصفیه آب و فاضلاب
رزین های تبادل کاتیونی و آنیونی به طور کلی مخلوط شده و در یک مخزن تحت فشار قرار داده می شوند. از این روز دو رزین به کمک مخلوط کن با هوای فشرده مخلوط شده و بدین ترتیب، شرایط به عنوان تعداد زیادی از مبدل های آنیونی و کاتیونی در سری رزین مخلوط در نظر گرفته می شود.
به جهت بازسازی، در طول فاز خم شدن دو رزین از نظر هیدرولیکی از هم جدا می شوند. از آنجایی که رزین آنیونی از رزین کاتیونی سبک تر است، اما این موضوع اتفاق نیوفتاده و رزین کاتیونی به پایین می افتد. در مرحله بعد از جداسازی، از سود سوزآور و یک اسید بسیار قوی جهت احیاء استفاده می شود.
استفاده از سیستم های مخلوط چه مزایایی دارد؟
همانطور که رزین آنیونی سبک تر از رزین کاتیونی است، به بالای آن می رسد، در حالی که رزین کاتیونی به پایین می افتد. بعد از مرحله جداسازی، احیاء با سود سوزآور و یک اسید قوی انجام می شود.
مزایای استفاده از سیستم های مخلوط
آب بدست آمده خلوص بالایی داشته و در طول چرخه از لحاظ کیفیت ثابت می ماند.
میزان pH در حد خنثی می باشد.
الزام برای آب شستشو کم می باشد.
معایب استفاده از سیستم های مخلوط در بحث مواد تصفیه آب و فاضلاب
بهره گیری از سیستم های مخلوط با توجه به این نکته که ظرفیت تبادل پایینی دارند، عاملی شده که این روش را گزینه ای پیچیده تر در نظر گرفت. با این حال به دلیل جدا سازی و برداشتن مراحل باید حتما می بایست انجام شود.
علاوه بر سیستم های تبادل یون، می توان برای تولید آب د یونیزه از اسمز معکوس استفاده کرد.
این روش که اسمز معکوس نام دارد در حقیقت بهترین روش فیلتراسیون می باشد. اسمز معکوس اجازه می دهد تا ذرات هم اندازه با یون های یک محلول را حذف کرد.
اسمز معکوس جهت تصفیه آب، حذف نمک و به طور کلی سایر ناخالصی ها استفاده می شود تا منجر به بهبود رنگ، طعم و خواب آب شود.
اسمز معکوس می تواند باکتری ها ، قندها ، نمک ها ، پروتئین ها ، رنگ ها ، ذرات و سایر اجزا که مولکولی کم تری از 150 الی 250 دالتون دارند را حذف کند.
اسمز معکوس قادر است تا اکثر استانداردهای آب را به واسطه یک سیستم عبور و با بالاترین کیفیت به سیستم دوبار عبور مواجه کند. این فرایند باعث می شود تا بیش از 99 درص از باکتری ها ، ویروس ها و پیروژن ها از بین بروند. نیروی محرکه فرآیند تصفیه RO را می توان با فشار در محدوده 50 الی 1000 پاسگال تامین نمود. این میزان در مقایسه با فرآیندهای تغییر فاز یا همان تقطیر به میزان قابل توجهی کارآمد تر از مواد شیمیایی قوی مورد استفاده دز بازسازی تبادل یون می باشد. اسمز معکوس جهت جداسازی یون ها با ذرات باردار استفاده می شود. یون های حل شده در این روش احتمالا دارا بار مثل نمک هستند و در هنگام عبور از غشا نسبت به یون های آلی سنگین تر عمل می کنند. در نتیجه هر چه بار و ذرات بزرگ تری داشته باشیم، احتمال عبور از غشا بیشتر می شود.
محاسبه میزان خلوص
از روش های مختلفی می توان میزان خلوص آب را محاسبه نمود. روش اولی که می توان برای انجام این کار استفاده نمود، تعیین وزن تمام مواد حل شده در آب می باشد. شاخص اندازه گیری مواد نیز تحت تأثیر محلول در آب قرار می گیرد. به همین ترتیب، خلوص آب می تواند به سرعت بر اساس هدایت الکتریکی و یا مقاومت اندازه گیری شود. آب بسیار خالص الکتریسیته بسیار کمی را هدایت می کند، بنابراین مقاومت آن بالا است.
روش های تصفیه فاضلاب چه مواردی هستند ؟
1. روش های تصفیه فیزیکی فاضلاب
در روش های فیزیکی از متدهایی نظیر آشغالگیری ، دانه گیری ، ته نشینی و فیلتراسیون فاضلاب استفاده می شود.
2. روش های تصفیه شیمیایی فاضلاب
در روش های تصفیه شیمیایی فاضلاب از انعقاد و لخته سازی ، تبادل یون و همینطور تنظیم pH فاضلاب استفاده می شود. به این نکته باید توجه کرد که روش های شیمیایی نسبت به روش های فیزیکی شامل فرآیندهای پیچیده تر و پر هزینه تری می شوند.
علاوه بر این مواد شیمیایی از نظر هزینه خرید و هزینه نگهداری و در نتیجه بهره برداری برای استفاده نهایی، چندان مقرون به صرفه نیستند. از همین رو تلاش می شود که تا حد امکان از روش اول یعنی روش تصفیه فیزیکی فاضلاب استفاده شود.
3. روش های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب
در متد تصفیه بیولوژیکی فاضلاب معمولا از روش های هوازی یا بی هوازی و یا اینکه استفاده همزمان از هر دو مورد نظر قرار داده می شود.
کیمیا کمیکالز با تکیه بر دانش و توانمندی متخصصان خود، بعد از دهه ها تجربه در زمینه فروش تجهیزات و دستگاههای ابزار دقیق، سنجش ، اندازه گیری و تجهیزات علمی – ازمایشگاهی مورد نیاز در حوزه صنایع شیمیایی، نفت، گاز و پتروشیمی، تحقیقاتی و … فعالیت می کند. شما می توانید با یک تماس با مشاوران ما، راهنمایی های لازم جهت خرید محصولات مورد نظرتان را دریافت فرمایید.