سیستم MDI

معرفی کمپانی GEUMHWA WTS: این شرکت در سال ۱۹۵۹ تاسیس شده  و در کشور کره جنوبی واقع می باشد. تمرکز اصلی این شرکت بر روی تولید محصولاتی است که با بهره گیری از تکنولوژی های نوین، فرآیندهای تصفیه آب را با بازدهی مناسب و کمترین مصرف مواد شیمیایی و انرژی امکان پذیر کند. این کمپانی، در طول سال ها سرمایه گذاری های کلانی را در زمینه تحقیق و توسعه کرده و با همکاری نزدیک با دانشگاه های برتر، خدمات و راه حل های نوینی را در زمینه تصفیه آب و پساب های شهری و صنعتی، توسعه انواع روش های پیش تصفیه آب،  تولید انرژی پایدار با کمک آب  و مدیریت منابع آب توسعه داده به طوری که امروزه شرکت GEUMHWA WTS به یکی از پیشگامان حوزه تصفیه آب و پساب ، توسعه پایدار و حفاظت از محیط زیست تبدیل شده است.  
از جمله محصولات این شرکت می توان به سیستم های اسمز معکوس ترکیبی (MRM) جهت شیرین سازی آب های شور، سیستم های اولترافیلتراسیون و نانو فیلتراسیون،سیستم های تصفیه پساب و ممبران های دیونیزاسیون(MDI) اشاره کرد که MDI از تولیدات خاص و جدید این شرکت بوده و در ادامه نحوه عملکرد و کاربرد آن را مورد بررسی قرار می دهیم. 

ممبران دیونیزاسیون (MDI)

ممبران دیونیزاسیون (Membrane Deionization) یک تکنولوژی پیشرفته می باشد که با کمک فرایندهای الکتروشیمیایی و فیلتراسیون، خالص سازی آب را انجام می دهد.

اصولا به فرایندهایی که منجر به حذف یونها از آب می شوند دیونیزاسیون گفته می شود. انواع روش های دیونیزاسیون شامل:
● تبادل یونی
● الکترودیونیزاسیون
● دیونیزاسیون غشایی (مشابه الکترودیالیز)

تبادل یونی

در فرآیند تبادل یونی، آب حاوی انواع یون های مثبت و منفی در تماس با یک بستر(رزین) با کمک پدیده جذب سطحی یون های هم بار خود را مبادله کرده و خالص سازی می شود. کاتیون هایی(بار مثبت) مانند یون های کلسیم و منیزیم با یون +H مبادله شده و آنیون هایی(بار منفی) مانند NO₃⁻ ,Cl⁻, ⁻SO₄² با یون -OH مبادله می شوند. بدین ترتیب یون هایی که وجود آنها در آب مطلوب نیست حذف و از طرف دیگر یون های +H و -OH با ایجاد پیوند با یکدیگر مولکول های آب را تشکیل می دهند. این فرآیند نقش اصلی را در دیونیزه کردن آب با کمک MDI بازی میکند. شکل زیر فرآیند تبادل یونی برای حذف نمک NaCl و خالص سازی آب از این طریق را نشان می دهد:

فرایند دیونیزاسیون به طور عمده در صنایعی به کار می رود که به آب با درجه خلوص بالا نیاز است. صنایع داروسازی، الکترونیکی و نیروگاه ها از جمله صنایعی هستند که به طور گسترده از دیونیزاسیون استفاده می کنند.  آب دیونیزه به آبی گفته می شود که یون های محلول در آن حذف شده اند. فرآیند الکتروشیمیایی مورد استفاده برای این کار در فناوری MDI استفاده از ممبران های تبادل یونی (IEMs: ion exchange membranes) متشکل از رزین فشرده در یک محیط الکتریکی است. اصول و روش MDI به الکترودیالیز بسیار مشابه بوده و در عین حال بنحوی طراحی شده تا فرایند دیونیزاسیون به طور مداوم انجام شود.

نحوه عملکرد دیونیزاسیون غشایی(MDI)

عملکرد دیونیزه کردن آب توسط تکنولوژی MDI با کمک بهره گیری از اعمال جریان مستقیم، ممبران های حاوی رزین فشرده و جداسازی و حذف یون ها بر اساس بار الکتریکی صورت می گیرد. برای فهم بهتر نحوه عملکرد دیونیزاسیون غشایی فیلم زیر را مشاهده کنید:

در مرحله اول آب وارد سیستم شده و در کانال ورودی تحت جریان الکتریکی مستقیم(DC) قرار می گیرد. مقدار ولتاژ اعمال شده برای هر سلول حاوی آب با توجه به کیفیت آب خام ورودی بین  5 - 1.5 ولتاژ متغیر است. هر چه آب خام دارای یون و ناخالصی های بیشتری باشد، میزان ولتاژ اعمال شده جهت جداسازی کاتیون ها و آنیون ها افزایش می یابد. یون های موجود در آب با توجه به بار الکتریکی خود تحت تاثیر محیط الکتریکی قرار گرفته و به سمت کاتد یا آند اعمال شده در دو طرف سیستم حرکت می کنند. 

کاتیون ها با بار مثبت خود به سمت قطب مخالف خود یعنی کاتد حرکت کرده و آنیون ها با بار منفی خود به سمت آند به حرکت درمی آیند.  در حین حرکت، این یون ها با ممبران های حاوی رزین فشرده مواجه می شوند و در این جا فرآیند تبادل یونی نقش اصلی را جهت دهی و جداسازی هر چه بهتر یون ها اعمال می کند. هر سیستم MDI از دو نوع ممبران حاوی رزین تشکیل شده. رزین هایی که با کاتیون ها تبادل یونی کرده و از عبور آنیون ها جلوگیری می کنند و رزین هایی که با آنیون ها تبادل یونی کرده و مانع عبور کاتیون ها می شوند. 

یون ها با کمک جذب سطحی به رزین ها اتصالی موقت پیدا می کنند و در حین این جذب، یون خود را با یون های موجود در آب مبادله می کنند. بدین ترتیب که کاتیون ها با یون +H و آنیون ها با -OH مبادله می شوند. توجه داشته باشید که این جذب سطحی منجر به گیر افتادن یون ها در ممبران ها نمی شوند چرا که به دلیل خاصیت دافعه ای که یون های هم نام با هم داشته از یکدیگر دور شده و با بهره گیری از فشار جریان آب از ممبران عبور می کنند.در نهایت یون ها  در حین اعمال ولتاژ از ممبران های عبور کرده و به سمت کاتد ها و آندها حرکت می کنند و بدین ترتیب وارد کانال های مخصوص دفع شده و از سیستم خارج می شوند و آب پاک نیز از طریق یک کانال جداگانه به خارج از سیستم هدایت می شود.

مزایای ممبران دیونیزاسیون (MDI)

مهمترین مزیت دیونیزاسیون غشایی عدم نیاز آن به احیای شیمیایی است. یون ها با استفاده از جریان الکتریکی خود به خود از سیستم خارج شده و بر روی سطح رزین ها باقی نمی مانند. بدین ترتیب سیستم MDI می تواند به طور مداوم و بدون نیاز به خاموشی سیستم جهت احیای رزین کار کرده و خالص سازی آب را بدون وقفه انجام می دهد. این مزیت مهم تکنولوژی MDI آن را به یک گزینه مناسب و مقرون به صرفه جهت تولید آب های فوق خالص تبدیل میکند.
همانطور که اشاره شد، تکنولوژی MDI بسیار مشابه الکترودیالیز است. هر دو آنها از جریان الکتریکی و غشاهای رزینی جهت جداسازی یون ها و افزایش خلوص آب استفاده می کنند.با این وجود، سیستم MDI به دلیل ساختار تنگ تر و قدرت انتخابی بالاتر ممبران ها قادر به تولید آب با درجه خلوص بیشتری نسبت به الکترودیالیز است. به طور معمول میزان دفع یون ها توسط MDI در حدود %99.9 و توسط الکترودیالیز(ED) بین 98 - 90 درصد می باشد. به طور کلی مزایای سیستم MDI جهت حذف یون ها و خالص سازی آب را می توان به موارد زیر خلاصه کرد:
● کاهش مصرف انرژی و مواد شیمیایی 
● عدم نیاز به احیای غشای رزینی
● قدرت انتخاب بالا در حذف یون های محلول در آب
● مصرف کمتر انرژی در مقایسه با سایر روش ها
● امکان استفاده مداوم و بازدهی بالا
● احتمال پایین گرفتگی غشاها
● ایجاد پسماند کم
● تولید آب فوق خالص

نحوه استفاده از دیونیزاسیون غشایی(MDI) در صنایع

سیستم MDI به عنوان یک روش تصفیه پیشرفته شناخته شده و کاربرد اصلی آن تبدیل آب های تصفیه شده به آب های فوق خالص است. توجه داشته باشید که روش MDI قادر به حذف و جداسازی مواد جامد معلق موجود در آب نیست و صرفا یون های آنیونی و کاتیونی محلول در آب را حذف می کند. به همین جهت اصولا از این روش نمی توان در بخش پیش تصفیه و یا تصفیه آب هایی با کدورت بالا و یا بسیار شور استفاده کرد. برای مثال نوع به کارگیری  دیونیزاسیون غشایی به منظور تصفیه در واحدهای اسمز معکوس در جهت خالص سازی هرچه بیشتر آب  وبعد از عمل فیلتراسیون می باشد. 
استفاده از سیستم  های MDI می تواند از بسیاری جهات در نهایت مقرون به صرفه و بسیار کارآمد باشد چرا که در صورت بکارگیری رزین های تبادل یونی جهت حذف سختی آب و مواد معدنی و تولید آب خالص، نیاز به احیا و استفاده از مواد شیمیایی در بازه های زمانی معین خواهد بود اما ممبران های دیونیزاسیون در کنار تولید آب با خلوص بسیار بالا، نیازی به دوره های احیا نداشته و می توانند به صورت مداوم کار کنند.این سیستم ها با راندمان بسیار بالا در صنایعی که به آب با درجه خلوص بسیار بالایی نیاز است، عملکرد بسیار مناسبی از خود نشان دهند. تولید داروهای تزریقی، آب مورد استفاده در دیگ های بخار و بویلرها، تولید تراشه های الکترونیکی، و تولید مواد خالص در صنایع غذایی و نوشیدنی  از موارد کاربرد روش MDI  می باشند.

آب کالا، به عنوان نمایندگی رسمی فروش محصولات GEUMHWA WTS در ایران فعالیت کرده و آماده ارائه خدمات در زمینه سفارش، فروش و خدمات پس از فروش محصولات این شرکت می باشد. جهت آگاهی از جزئیات، نحوه خرید و قیمت انواع مدل های سیستم های MDI(ممبران دیونیزاسیون) به صفحه مخصوص هر محصول رفته و یا با کارشناسان ما در آب کالا تماس بگیرید.