تئوری سیستم الکترودیالیز در تصفیه آب

 الکترو دیالیز در سیستم های تصفیه آب صنعتی (EDR:(Electrodialysis Reversal Technology

الکترودیالیز که با علامت مخففED   نشان داده می شود، یک فرآیند جداسازی غشایی می باشد که در آن از اختلاف پتانسیل الکتریکی به عنوان نیروی محرکه جهت انتقال یون ها استفاده می گردد.

بیشترین کاربرد این روش در تهیه آب آشامیدنی و یا تصفیه آب صنعتی از آب هایی با TDS کمتر از 5000 ppm می باشد.

تئوری فرآیند الکترودیالیز

اساس دستگاه الکترو دیالیز در شکل نشان داده شده است در این سیستم از غشاهای پلیمری حاوی رزین های تبادل یونی استفاده می گردد. این رزین ها بر روی پارچه های پلیمری مانند پلی اتیلن پوشش داده شده اند. پرده های کاتیونی نسبت به کاتیون ها تراوا می باشند و آنیون ها فقط می توانند از غشاهای آنیونی عبور نمایند.

اگر در ظرف کمی آب نمک دار ریخته دو الکترود در آن گذاشته جریان پیوسته ای برقرار می شود، یون های (Na) که بار الکتریکی مثبت دارند به طرف کاتد (کاتیون ها) و یون های (Cl) که بار الکتریکی منفی دارند به طرف آند (آنیون ها) کشیده می شوند. اما اگر در ظرف غشاهای انتخاب کننده قرار دهیم به طوری که بعضی از غشاها، یون های منفی و بعضی دیگر یون های مثبت را متوقف کنند آب در سلول های 2 و 4 نمک زدایی می شود در حالی که غلظت در قسمت 3 افزایش می یابد و در نزدیکی الکترودها کلر از آند و هیدروژن از کاتد آزاد می شود.

بطور معمول در هر دستگاه حدود 300 الی 500 غشای کاتیونی و با تعداد مساوی غشای آنیونی وجود دارد . در بین غشاها توری های پلیمری تحت عنوان جدا کننده وجود دارد. این سیستم دارای الکترود های مثبت (آند) و منفی (کاتد) می باشد و ایجاد میدان الکتریکی موجب حرکت یون های محلول به سوی الکترود ها می گردد و محلول از بین غشاها عبور می کند. به عبارت دیگر با اتصال الکترود های آند و کاتد به یک منبع جریان مستقیم و برقراری اختلاف پتانسیل مناسب، یک میدان الکتریکی بین الکترودها به وجود می آید. وجود میدان الکتریکی و نیروی محرکه ناشی از آن موجب حرکت کاتیون ها به سمت الکترود منفی (کاتد) و حرکت آنیون ها به سمت الکترود مثبت (آند) می گردد.

فضای بین دو غشای غیر هم نام سل نامیده می شود. اگر سل شامل غشاهای کاتیونی و آنیونی در نظر گرفته شود، کاتیون ها باید به سمت کاتد حرکت کنند، ولی به دلیل وجود غشای آنیونی چنین حرکتی رخ نمی دهد و آنیون های این سل باید به طرف آند حرکت کنند که به دلیل وجود غشای کاتیونی سمت چپ این سل متوقف می گردند. کاتیون های موجود بین غشاها می توانند به طرف کاتد در سمت راست حرکت کنند و به همین ترتیب آنیون ها بین غشای ذکر شده از سمت چپ وارد سل مجاور می گردند. بدین ترتیب TDS آب در برخی از سل ها کاسته می شود و در بقیه افزایش می یابد.

به طور معمول آب تولید شده از سیستم های الکترو دیالیز خالص نمی باشد از این دستگاه ها به عنوان سیستم های واسطه ای استفاده می شود.

مقاله آب دیونیزه چیست؟ را در آب کالا بخوانید.

اجزای تشکیل دهنده یک سیستم الکترودیالیز

 - غشاء (Membrane) : غشاهای سیستم الکترودیالیز از نظر جنس، مشابه رزین های تعویض یون هستند و از انواع کاتیونی و آنیونی می باشند.

- الکترودها (Electrodes) : الکترودها از تیتانیم(Ti) با روپوشی از پالادیوم (pd) یا پلاتین (pt) ساخته می شوند تا در برابر محیط های اسیدی، قلیایی و ولتاژ اعمال شده مقاوم باشند.

- تورهای پلیمری (spacers) : غشاها توسط جدا کننده های پلیمری از یکدیگر مجزا می شوند. به طور معمول ضخامت این توری ها در بین فضای بین غشاها نیم میلی متر و در کنار الکترودها یک میلی متر می باشد.

- پمپ ها (pumps) : پمپ های مورد استفاده در دستگاه های الکترو دیالیز فشار پایین هستند و از انواع معمولی می باشند.

همچنین بخوانید : فواید آب قلیایی