دستگاه دیونایزر
سیستم تصفیه آب دیونایزر (Deionized Water)، مجموعه‌ای از مخازن است که آب را از طریق فرآیند تبادل یونی، دیونیزه می‌کند. آب با فشار از یک بستر رزین (یا در یک مخزن تحت فشار یا در یک کارتریج قطره‌ای که در مخزن قرار داده شده است) عبور می‌کند، جایی که ذرات معدنی با بارهای الکتریکی مربوطه به دانه‌های رزین متصل می‌شوند. یون‌های غیر آب در رزین به دام می‌افتند، در حالی که آب خالص همچنان از آن عبور می‌کند. سیستم‌های آب دیونیزه می‌توانند یک سیستم ساده تک مخزنی یا یک سیستم پیچیده چند مخزنی با سیستم‌های فیلتراسیون اضافی مانند اسمز معکوس یا سیستم‌های ماوراء بنفش برای تصفیه بیشتر آب باشند.
تولید آب دیونیزه
رزین‌های تبادل یونی برای تولید آب دیونیزه (دمینرالیزه یا DI) استفاده می‌شوند. این رزین‌ها دانه‌های پلاستیکی کوچکی هستند که از زنجیره‌های پلیمری آلی تشکیل شده‌اند و گروه‌های عاملی باردار در دانه‌های رزین وجود دارند. هر گروه عاملی دارای بار مثبت یا منفی ثابتی است.
رزین کاتیونی دارای یک گروه عاملی منفی است و یون‌های با بار مثبت را جذب می‌کند.
دو نوع رزین کاتیونی وجود دارد - کاتیون اسید ضعیف (WAC) و کاتیون اسید قوی (SAC). رزین کاتیون اسید ضعیف عمدتاً در قلیائیت‌زدایی و سایر کاربردهای منحصر به فرد استفاده می‌شود.
رزین آنیونی دارای یک گروه عاملی مثبت است و یون‌های با بار منفی را جذب می‌کند.
دو نوع رزین آنیونی وجود دارد - آنیون باز ضعیف (WBA) و آنیون باز قوی (SBA). هر دو نوع برای تولید آب دیونیزه استفاده می‌شوند، با این حال، ویژگی‌های متفاوتی دارند. رزین‌های WBA سیلیس، CO2 را حذف نمی‌کنند یا اسیدهای ضعیف را خنثی نمی‌کنند و در صورت استفاده در سیستم بستر جداگانه دوگانه، pH پایین‌تر از خنثی دارند.
رزین‌های بستر مختلط از رزین‌های SAC و SBA به صورت ترکیبی استفاده می‌کنند.
برای تولید آب دیونیزه، رزین کاتیونی با اسید هیدروکلریک (HCL) احیا می‌شود. هیدروژن (H+) بار مثبت دارد و خود را به مهره رزین کاتیونی با بار منفی متصل می‌کند. رزین آنیونی با هیدروکسید سدیم (NaOH) احیا می‌شود. هیدروکسیل (OH-) بار منفی دارد و خود را به مهره رزین آنیونی با بار مثبت متصل می‌کند.
یون‌های مختلف با قدرت‌های مختلف به مهره رزین جذب می‌شوند. به عنوان مثال، کلسیم بیشتر از سدیم به مهره رزین کاتیونی جذب می‌شود. هیدروژن روی مهره رزین کاتیونی و هیدروکسیل روی مهره رزین آنیونی جاذبه قوی به مهره ندارند. این همان چیزی است که امکان تبادل یونی را فراهم می‌کند.
هنگامی که کاتیون‌های با بار مثبت از میان دانه‌های رزین کاتیونی عبور می‌کنند، کاتیون‌ها با هیدروژن (H+) مبادله می‌شوند. به همین ترتیب، هنگامی که آنیون‌های با بار منفی از میان دانه‌های رزین آنیونی عبور می‌کنند، آنیون‌ها با هیدروکسیل (OH-) مبادله می‌شوند. هنگامی که هیدروژن (H+) و هیدروکسیل (OH-) با هم ترکیب می‌شوند، H2O خالص تشکیل می‌دهند.
در نهایت، تمام مکان‌های تبادل روی دانه‌های رزین کاتیونی و آنیونی استفاده می‌شوند و مخزن دیگر آب دیونیزه تولید نمی‌کند. در این مرحله، دانه‌های رزین برای آماده‌سازی مجدد برای استفاده، نیاز به بازسازی دارند.
انواع دیونایزر
سه نوع دیونایزر وجود دارد که بر اساس نوع رزین مورد استفاده در فرآیند تبادل یونی تعیین می‌شوند: دیونایزر باز ضعیف، دیونایزر باز قوی و دیونایزر بستر مخلوط.
- دیونایزر باز ضعیف
دیونایزر باز ضعیف از رزینی متشکل از کاتیون‌های اسید قوی و آنیون‌های باز ضعیف استفاده می‌کند. این روش در املاح‌زدایی و کاهش سختی آب تخصص دارد. در مقایسه با دیونایزر باز قوی و دیونایزر بستر مخلوط، این روش کمترین کیفیت آب دیونیزه را تولید می‌کند، اما اغلب برای شستشوی بدون لکه در کارواش و تمیز کردن پنجره‌ها استفاده می‌شود.
- دیونایزر باز قوی
دیونایزر باز قوی از رزینی استفاده می‌کند که عمدتاً از آنیون‌های باز قوی و همچنین کاتیون‌های اسید قوی تشکیل شده است تا کیفیت متوسطی از آب مقطر ایجاد کند. مانند دیونایزر باز ضعیف، دیونیزاسیون باز قوی آب را معدنی‌زدایی و قلیایی‌زدایی می‌کند، اما در حذف سیلیس نیز مناسب است. دیونایزر باز قوی معمولاً در تولید استفاده می‌شود، زیرا اسیدیته کمتری دارد و برای فلزات ملایم است.
- دیونایزر بستر مخلوط
دیونایزر بستر مخلوط از رزینی متشکل از نسبت ۴۰:۶۰ کاتیون‌های اسید قوی به آنیون‌های باز قوی برای تولید خالص‌ترین شکل آب دیونیزه استفاده می‌کند. این روش اساساً مزایای دیونایزر باز ضعیف و باز قوی را با حذف مؤثر تمام یون‌ها از آب ارائه می‌دهد. دیونایزر بستر مخلوط در بسیاری از کاربردها، از جمله مصارف پزشکی، داروسازی، آزمایش‌های آزمایشگاهی و الکترونیک استفاده می‌شود.
یون‌ها چگونه اندازه‌گیری می‌شوند؟
یون‌ها رسانای الکتریسیته هستند. جریان الکتریکی با استفاده از یون‌ها به عنوان سنگ بنایی برای انتقال جریان از یک یون رسانا به یون دیگر، از آب عبور می‌کند. بنابراین، اندازه‌گیری رسانایی الکتریکی می‌تواند به طور مؤثر محتوای یونی آب را اندازه‌گیری کند. یون‌های کمتر در آب، عبور جریان الکتریکی را دشوارتر می‌کند. آبی که رسانایی کمتری دارد، نسبت به آبی که رسانایی بالایی دارد، "دیونیزه‌تر" در نظر گرفته می‌شود.
سیستم آب دیونیزه چیست؟
یک سیستم تصفیه آب دیونیزه، ترکیبی از مخازن دیونیزه و سایر اجزایی است که برای تولید آب با خلوص بالا استفاده می‌شوند. مخازن دیونیزه معمولاً از فایبرگلاس ساخته می‌شوند و در اندازه‌های مختلف برای تطبیق با نرخ‌های جریان ورودی مختلف عرضه می‌شوند. یک سیستم آب دیونیزه می‌تواند به سادگی یک مخزن یا به پیچیدگی یک سیستم چند مخزنی با تجهیزات پشتیبانی مانند اسمز معکوس، ضدعفونی با اشعه ماوراء بنفش (UV) و تجهیزات دقیق نظارت بر کیفیت آب باشد. مخازن دیونیزه حاوی رزین تبادل یونی هستند که به طور انتخابی یون‌ها را از آب حذف می‌کنند.
در نهایت، مخازن دیونیزه باید توسط ارائه دهنده خدمات تعویض و با یک مخزن جدید جایگزین شوند. بسیاری از مشتریان برای اطمینان از جریان بی‌وقفه آب دیونیزه، به مخازن دیونیزه آماده به کار در محل نیاز دارند. تناوب تعویض مخزن دیونیزه به کیفیت آب ورودی و میزان آب مورد استفاده بستگی دارد. بار یونی بالاتر در آب ورودی منجر به تولید گالن کمتر توسط مخزن دیونیزه می‌شود.
سیستم آب دیونیزه یک راه‌حل مناسب و تمیز برای تولید آب دیونیزه است زیرا Puretec تمام تجهیزات، بازسازی خارج از محل، جابجایی مواد شیمیایی خطرناک، نگهداری و تعمیرات اضطراری سیستم آب دیونیزه را بر عهده دارد.
اغلب اوقات از یک سیستم دیونیزه به همراه یا به جای سیستم‌های اسمز معکوس استفاده می‌شود. دیونیزه می‌تواند همراه با یک سیستم اسمز معکوس برای تولید آب دیونیزه با کیفیت بالا و قابل اعتماد استفاده شود. سیستم RO قبل از ورود به مخزن دیونیزه، بخش عمده‌ای از جامدات محلول (90٪ تا 99٪) را حذف می‌کند که سپس یون‌های باقی مانده در آب را حذف می‌کند. قرار دادن یک RO قبل از مخازن دیونیزه به شما این امکان را می‌دهد که طول عمر مخازن دیونیزه خود را بسیار طولانی‌تر کنید و هزینه را کاهش دهید. با این حال، یک سیستم RO نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه بسیار بیشتری، نگهداری مداوم و امکان تخلیه پساب آب نمک از واحد RO دارد که باید هنگام انتخاب یک سیستم DI در نظر گرفته شود.
کاربرد دیونایزر
آب دیونیزه عمدتاً در صنعت استفاده می‌شود، اما می‌تواند در خانه نیز مورد استفاده قرار گیرد. در زیر رایج‌ترین کاربردهای آب دیونایزر آمده است.
- پزشکی
- داروخانه‌ها
- آزمایش‌های آزمایشگاهی
- تولید لوازم الکترونیکی
- سیستم‌های خنک‌کننده موتور
- فرآوری مواد غذایی
- لوازم آرایشی
- آکواریوم‌ها
- هیدروپونیک
- کارواش‌ها
- لوازم خانگی
- محلول‌های تمیزکننده
ویژگی های دستگاه دیونایزر
- 4 فیلتر برای مراحل،1-2-3 ستون رزینی و فیلتر
- غشایی از جنس پلی پروپلین
- اتاقک تاسیسات سیستم از جنس فولاد با رنگ الکترواستاتیک اپوکسی ضد زنگ و خوردگی
- ستون مغناطیسی
- سیستم تبدیل برق AC به DC
- سیستم کنترل کیفیت آب به صورت آنلاین
- حذف ذرات معلق در حد 2 میکرون
- قابلیت تنظیم میزان مصرف
- شیر برقی برای قطع و وصل آب ورودی
چرا آب دیونیزه مهم است؟
آب دیونیزه به دلیل خلوصش اهمیت دارد. با فرض شیمی سایر مواد اضافه شده به آن، این آب، حالت خالی آب است. این ویژگی در صنایع پزشکی و داروسازی بسیار مهم است زیرا آب جزئی از اکثر داروها و محلول‌های پزشکی است. اگر یون‌ها در آب باقی بمانند، می‌توانند با سایر مواد واکنش نشان دهند و ترکیب شیمیایی محصول نهایی را تغییر دهند. پزشکی یک علم بسیار دقیق است و آب مقطر بخش مهمی از ارائه داروها و مراقبت‌های ایمن و قابل اعتماد است. خلوص و قابلیت اطمینان آب مقطر همچنین از واکنش‌های ناخواسته جلوگیری می‌کند و دقت در آزمایش‌ها و تست‌های آزمایشگاهی را فراهم می‌کند.
در محیط‌های صنعتی، آب مقطر مهم است زیرا با سایر مواد واکنش نشان نمی‌دهد و رسوبات معدنی و بقایای پوسته پوسته باقی نمی‌گذارد. با استفاده از آب مقطر در کارواش‌ها و سایر خدمات و محصولات نظافتی، می‌توانید شستشوی بدون لکه و بدون لکه آب ناخواسته را تضمین کنید.
تفاوت آب دیونیزه و آب مقطر
آب دیونیزه و آب مقطر از این نظر که هر دو آب بسیار خالص تولید می‌کنند، مشابه هستند، اما از دو فرآیند متمایز استفاده می‌کنند. دیونیزاسیون، یون‌ها را از آب از طریق فرآیند تبادل یونی حذف می‌کند، در حالی که تقطیر فرآیندی است که چرخه هیدرولوژیکی را تقلید می‌کند. دستگاه‌های تقطیر آب، آب را به بخار تبدیل می‌کنند و تعداد زیادی از آلاینده‌هایی را که با آب تبخیر نمی‌شوند، از بین می‌برند. هنگامی که آب به شکل مایع خود برمی‌گردد، عاری از آلاینده‌ها است.
بسته به منبع آب اصلی، آب مقطر ممکن است خالص‌تر از آب دیونیزه باشد، زیرا تقطیر می‌تواند باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر مواد آلی را از آب حذف کند که دیونیزاسیون این کار را نمی‌کند. دیونیزاسیون فقط یون‌ها، مواد غیرآلی باردار مانند مواد معدنی و نمک‌ها را از آب حذف می‌کند. اگر آب توسط سیستم اسمز معکوس از قبل فیلتر شود تا مواد آلی حذف شوند، دیونیزاسیون کارآمدتر خواهد بود و آب خالص با کیفیت بالاتری تولید می‌کند.
دیونیزاسیون فرآیندی سریع‌تر و کارآمدتر از تقطیر است. از آنجایی که دیونیزاسیون یک فرآیند شیمیایی است، معمولاً فقط برای حرکت آب در سیستم و نظارت بر فرآیند، انرژی لازم است. در مقابل، تقطیر یک فرآیند فیزیکی طولانی است که به یک منبع انرژی برای گرم کردن آب نیاز دارد، به خصوص زمانی که مقادیر زیادی آب نیاز به جوشاندن، خنک کردن و جمع‌آوری داشته باشند.
دیونیزاسیون با اسمز معکوس
در بسیاری از موارد، دیونیزاسیون همراه با سیستم‌های اسمز معکوس استفاده می‌شود. اسمز معکوس با استفاده از فشار برای عبور آب فیلتر نشده از یک غشای نیمه‌تراوا، آلاینده‌های محلول و معلق در آب را کاهش می‌دهد. این غشا منافذ کوچکی دارد که آلاینده‌ها را مسدود می‌کند اما به آب تمیز اجازه عبور می‌دهد.
قرار دادن یک سیستم اسمز معکوس قبل از یک سیستم دیونیزاسیون، کارایی و ظرفیت سیستم دیونیزاسیون را افزایش می‌دهد و در عین حال هزینه را کاهش می‌دهد. یک سیستم اسمز معکوس بخش عمده‌ای از کل جامدات محلول را از آب حذف می‌کند و دیونیزاسیون با حذف هرگونه یون باقی مانده بدون دخالت سایر آلاینده‌ها، آب را صیقل می‌دهد. در واقع، اسمز معکوس در کنار دیونیزاسیون منجر به تولید آب دیونیزه با کیفیت بالا می‌شود که هزینه آن در هر گالن 10 تا 20 برابر کمتر از آبی است که تنها از طریق دیونیزاسیون تولید می‌شود. وقتی هر دو سیستم با هم استفاده می‌شوند، هزینه هر گالن حدود دو تا چهار سنت است، اما اگر فقط به دیونیزاسیون تکیه کنید، هزینه می‌تواند از 50 سنت در هر گالن فراتر رود.