الکترودیالیز آب شیرین

مفهوم و اصول الکترودیالیز

الکترودیالیز به عنوان یک فرایند پایه‌ای و مهم در زمینه کاربرد‌های پزشکی و ایمنی محیط زیست، توسط دکتر Whitney در سال ۱۹۴۹ توسعه یافته است. در این فرایند، از اصطلاحاتی همچون الکترولیت، ممبران، ولتاژ، و مرکز الکترولیز استفاده می‌شود. الکترودیالیز به معنای جداسازی یون‌های موجود در حلال با استفاده از ممبرانهای نیمه نفوذ پذیر است.

در این فرایند، کاربرد ولتاژ الکتریکی برروی محلول حاوی یون‌ها (الکترولیت) باعث جداسازی انون‌های موجود در آن می‌شود. در فرایند الکترودیالیز، ممبران‌هایی با فعالیت نیمه نفوذ پذیر، یک جداره‌ای بین دو منطقه الکترولیتی را شکل می‌دهند که نقش جداسازی یون‌ها را بازی می‌کند. هنگامی که ولتاژ مناسب به این سامانه داده می‌شود، یون‌های هترولیت می‌توانند از طریق ممبران به سمت منطقه دیگر حرکت نمایند.

مزیت استفاده از الکترودیالیز، کاهش هزینه‌ها و بهبود کیفیت تصفیه آب است. این فرایند در کاربردهای پزشکی، نیز از جمله درمان بیماری‌های شدید کلیه، از جمله نارسایی کلیه، مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، الکترودیالیز به عنوان یک روش مؤثر در مبارزه با آلودگی و زهکشی صنعتی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد و قابلیت جایگزینی روش‌های تصفیه آب است که گاهی‌اوقات از لحاظ هزینه قابل قبول نیستند.

پارامترهای تأثیر گذار بر الکترودیالیز

در روش الکترودیالیز، از طریق یک غشا، مواد شیمیایی و بالایی از یون ها از محلول خارج شده و به جای آن ترکیبات دیگری وارد می شوند. در این پروسه، پارامترهای مختلفی، نقش بسیار مهمی در کنترل کیفیت و عملکرد الکترودیالیز بازی می کنند.

یکی از پارامترهای مهم در الکترودیالیز، غشای استفاده شده است. غشاهای مختلف، جهت جداسازی یون های آب و حذف آلاینده ها، برای الکترودیالیز به کار گرفته می شوند. انتخاب غشای مناسب، در کاهش هزینه های فرآوری و افزایش بازده الکترودیالیز بسیار موثر است.

پارامتر دیگری که در الکترودیالیز مؤثر است، PH محلول است. PH محلول، قدرت جذب و به دست آمدن یون ها را تحت تأثیر قرار می دهد. میزان PH محلول، نیز در طول الکترودیالیز ممکن است تغییر کند. این تغییرات، می توانند در نتیجه الکترودیالیز، تأثیر مهمی داشته باشند.

علاوه بر این، دمای محلول نیز می تواند در کیفیت الکترودیالیز تأثیر داشته باشد. دمای محلول، سرعت جذب و ترکیب یون ها را تحت تأثیر قرار می دهد. با افزایش دمای محلول، سرعت جذب یون ها افزایش می یابد اما در عین حال، باعث جداسازی سریع تر یون ها می شود.

در نتیجه، مدیریت پارامترهای الکترودیالیز می تواند تأثیر بسزایی در عملکرد و کیفیت آن داشته باشد. باید به دنبال کاهش هزینه ها، بازده الکترودیالیز و بهبود کیفیت نهایی محصول باشیم.

تجهیزات و مواد لازم برای الکترودیالیز

الکترودیالیز یکی از روش‌های پرکاربرد در صنعت داروسازی و پزشکی است که برای تصفیه خون و یا حذف مواد مضر از بدن بیماران استفاده می‌شود. برای انجام این روش، موادی نیاز است که بتواند خون بیمار را به خود جذب کند و به کمک امواج الکتریکی از آن خون پاک‌سازی کند. در این مقاله، تجهیزات و مواد لازم برای انجام الکترودیالیز از نظر تئوری و کاربرد به‌طور کامل توضیح داده خواهد شد.

تجهیزات اصلی برای الکترودیالیز شامل دستگاه الکترودیالیز، جاذب دیالیز، الکترودها و خطوط برق می‌شود. دستگاه الکترودیالیز به عنوان اصلی‌ترین تجهیزات در این روش، تمامی بخش‌های لازم برای انجام الکترودیالیز را در خود جای داده است. این دستگاه شامل بخش پمپاژ، فیلتراسیون، جداسازی، جاذب دیالیز و بخش‌های کنترلی می‌شود.

جاذب دیالیز نیز به عنوان مهم‌ترین قسمت کاربردی در این روش، توانایی جذب ترکیبات مضر از خون را به خود دارد. جاذب دیالیز شامل فیلترهای نیتروسلولزی، کاربن‌های فعال و رزین‌های یونی است. این جاذب‌ها به صورت دائمی و نیمه‌دائمی، با ترکیبات مختلف در دستگاه الکترودیالیز استفاده می‌شوند.

الکترودها نیز زمانی که جاذب‌ها به خون متصل شوند، به کار می‌روند و با ایجاد امواج الکتریکی، قابلیت پاک‌سازی خون را فراهم می‌کنند. الکترودها شامل کاغذ فیبر، فیلم پلی‌کربنات، فلزات با انتشار موج، فلزات با قابلیت جذب بالا و ... می‌شوند.

خطوط برق نیز به کار می‌روند تا امواج الکتریکی را به اجزای دیگری که در دستگاه‌های الکتریکی جای داده شده‌اند، منتقل کند. این خطوط شامل کابل‌های الکتریکی با یا بدون پوشش، پلاگین‌های جانبی و شیرهای بهداشتی می‌شوند.

در نهایت، مهم‌ترین نکته در انجام الکترودیالیز، فنی بودن تجهیزات است. با داشتن تجهیزات مناسب و در دسترس فنی، می‌توان بدون هیچگونه مشکل اقدام به انجام الکترودیالیز کرد و در راستای پاک‌سازی خون بیماران و یا حذف مواد مضر از بدنشان کمک کرد.

فرایند الکترودیالیز در آب شیرین

الکترودیالیز به عنوان یکی از روش‌های مهم جداسازی ماده در صنعت، در صنایع مختلفی مانند فولادسازی، صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی و... مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما یکی از کاربردهای مهم الکترودیالیز در زمینه‌ی صنایع آب، کاربرد آن در آب شیرین کردن آب‌های ناسالم و ناخالص است.

عملیات الکترودیالیز در آب شیرین کردن آب‌های ناسالم با استفاده از مخازنی انجام می‌شود که شامل دو الکترود کاتد و آند هستند و درون آن‌ها یک غشای نیمه‌تراوا با قابلیت انتخابی برای جداسازی نیمه‌رسانایی و یون‌های آبی استفاده می‌شود. آب ناخالص و بدون منبع از سم و باکتری‌ها و... درون مخزن قرار می‌گیرد و با استفاده از الکترود آند یون‌هایی مانند Cl و آهن و رس و نیکل و... از آب خارج شده و پس از عبور از این مرحله، در سکوی کاتد قرار می‌گیرد.

در مرحله دوم، بعد از جداسازی یون‌های ناسالم، آب درون مخزن به کاتد نزدیک می‌شود که در آن‌جا یون‌های منفی چون Cl- و سولفات بوده و با اتصال به الکترود کاتد، تبدیل می‌شوند به گاز هیدروژن و اکسیژن که در نهایت فرایند کاتد کردن نیز تکمیل می‌شود. پس از این مراحل، آب شیرین شده و ناخالصی‌های آن از آن جدا شده و به روش‌های دیگری نظیر فیلتر کردن با استفاده از فیلترهای ویژه‌ای که برای جذب برخی ناخالصی‌ها ساخته شده‌اند، به واشرهای استفاده شده تزریق می‌شود و در پایان به شبکه توزیع آب تزریق خواهد شد.

بنابراین، الکترودیالیز یکی از روش‌های مهم جداسازی ماده در صنعت، به خصوص در زمینه صنایع آب است که با استفاده از دو الکترود کاتد و آند، آب بدون منبع و ناسالم با انواع ناخالصی‌ها گرفته شده و از نیمه‌رسانایی و یون‌های آب جدا شده و در نهایت به‌صورت آب شیرین و خالص در دسترس ما خواهد بود.

مزایا و معایب الکترودیالیز آب شیرین

الکترودیالیز آب شیرین، یک روش فیزیکی برای تصفیه آب است که با استفاده از فشار برقی، عناصر ناخالصی را از آب حذف می‌کند. این روش از دیگر روش‌های تصفیه آب مثل پروسس‌های شیمیایی متفاوت است. در ادامه، مزایا و معایب الکترودیالیز آب شیرین را بررسی خواهیم کرد.

مزایای الکترودیالیز آب شیرین

- به دلیل عدم استفاده از مواد شیمیایی، احتمال ایجاد سموم زیستی و شیمیایی در آب بسیار کم است.

- الکترودیالیز آب شیرین موجب تصفیه آب شده، باعث کاهش خطر ابتلا به بیماری‌های مختلف می‌شود.

- این روش سیستمی ساده تری نسبت به بسیاری از روش‌های تصفیه آب دارد و برای تصفیه آب خانگی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

- با توجه به عدم استفاده از مواد شیمیایی، برای تصفیه آب با الکترودیالیز می‌توان در حالت اضطراری و بحرانی نیز استفاده کرد.

معایب الکترودیالیز آب شیرین

- یکی از مشکلات این روش، این است که برای تصفیه آب بسیار زیاد، نیاز به استفاده از تعداد زیادی الکترود دارد.

- الکترودیالیز آب می‌تواند برای تصفیه آب با دانه‌های خیلی کوچک مانند ویروس‌ها و باکتری‌ها بسیار کم‌موثر باشد.

- به دلیل محدودیت‌های فنی و مالی، در بسیاری از موارد زمانی که به حجم زیادی از آب برای تصفیه نیاز است، الکترودیالیز آب شیرین به صرفه نبوده و روش‌های دیگری مانند فرایند‌های شیمیایی برای تصفیه آب به صرفه‌تر هستند.

با توجه به مزایا و معایب الکترودیالیز آب شیرین، این روش می‌تواند یک راه حل مناسبی برای تصفیه آب به عنوان یک روش جانبی، دارای صرفه باشد. با این حال، برای تصفیه آب به صرفه، بهتر است از روش‌های تصفیه آب پیشرفته‌تری مانند اسمز معکوس یا تصفیه آب با غشاب استفاده کنید.

کاربردهای الکترودیالیز در صنعت و زندگی روزمره

الکترودیالیز یک فرایند شیمیایی است که با استفاده از برق ، جدا کردن مواد معلق در حلال‌های مختلف از طریق الکترولیت ها را اینگونه میکند. در واقع ، این فرایند در حال حاضر در صنایع مختلف برای تصفیه آب ، تولید پایه های شیمیایی ، پالایش پتروشیمی ، استخراج فلزات ، آسیاب آرد و ذرت ، ساخت شرت های فولادی و دیگر دستگاه های تجهیزاتی استفاده می شود.

در صنایع تجهیزات الکترونیکی نیز آنالیز الکترودیالیز با سیستم های FMEDA به منظور پایین آوردن خطر ناشی از قطعات دو رقمی استفاده میشود. همچنین به دلیل قدرت رونقی که الکترودیالیز در مقابل سایر فرایندها دارد ، آن را در دموکراسی های تولید پاک کننده ها ، محصولات شیمیایی و کودها ، در عملیات کرم خاکی ، معالجه فاضلاب و ساختار شادی شغلی استفاده میکنند.

یکی از کاربردهای رایج الکترودیالیز در زندگی روزمره ، تصفیه آب است. با استفاده از فرایند الکترودیالیز ، می توان آب را از نمک و دیگر مواد معلق خالص کرد. این فرایند به صورت گسترده در شهرها ، شهرستانها و مناطق روستایی استفاده می شود تا آب را برای مصارف استفاده کنند.

با کاربرد الکترودیالیز در صنایع تولیدی ، می‌توانیم کمکی به محیط زیست بکنیم. با استفاده از این تکنولوژی می توانیم فرایند تصفیه و پاکسازی زیستی و عملیات پالایش دیگر را بهبود بخشیم و به مصارف متفاوتی همچون تولید لباس ، رنگ ها و عطرها، مواد شیمیایی، مواد غذایی ، کوچک کردن حجم زباله‌ها و غیره سود برد.

کوچک شدن دیفرانسیل های پلی استایرن برای استفاده در صنعت الکترونیکی نیز یک کاربرد دیگر الکترودیالیز است. ما با برخورداری از این فرایند ، می توانیم در صنایع مختلف قدرت تولید خود را بهبود بخشیم.

در کل ، الکترودیالیز به عنوان یک فرایند شیمیایی فراگیر ، یک کارآمدی بالا و کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف را آشکار کرده است. از آب تا صنایع الکترونیک ، ذرت ، شادی شغلی و زباله ها ، الکترودیالیز به وسیله فایده یافتن از مزایایش در گسترش صنایع و کاهش آلودگی ، هزینه ها و زمان هزینه را کم کرده است.