الکترودياليز Electrodeionization (EDI)

الکترودیالیز Electrodeionization (EDI) ، غشاهای دیالیز نیمه تراوا برای آب ناتراوا در حالی که برای سایر کاتیون ها تحت نیروهای مختلف تراوا و نفوذپذیر هستند به کار می روند. نیروی اعمالی ممکن است به صورت گرادیان غلظت (دیالیز ساده)، فشار (پیزودیالیز) و یا پتانسیل الکتریکی (الکترودیالیز) باشد.

اغلب غشاهای مورد استفاده از یک نوع صفحه هیدراته ساخته شده اند و میزان گزینش غشاء بیشتر تابع اندازه خلل و فرج می باشد. اگرچه دیالیز در تصفیه آب استفاده می شود ولی در صنایع دیکر مثل صنایع نساجی برای احیاء سود پرمایه از مایع شستشو نیز به کار می رود.
پتانسیل الکتریکی در فرآیند  EDیک نیروی محرکه محسوب می شود. غشاهای با خصوصیات تبادل آنیونی و کاتیونی به طور متناوب توسط منافذ ورودی آب بسیار ریز تحت فشار قرار می گیرند. کانال ها را تا حد امکان باریک انتخاب می کنیم تا مصرف انرژی مینیمم شود، وقتیکه جریان مستقیم برای الکترودها (در دو طرف غشاء) بکار می رود، آنیون ها به سمت آند می روند و بلعکس.
از آنجا که غشاهای تبادل کاتیونی فقط کاتیون ها را از خود عبور می دهند و غشاهای آنیونی، آنیون ها را عبور می دهند در نتیجه به طور متناوب، رقیق شدن و غلیظ شدن را در دو طرف غشاهای فشرده خواهیم داشت.

 



فرآیند الکترودیالیز


مکانیسم فرآیند الکترودیالیز


بر خلاف تبادل یونی، EDیک فرآیند پیوسته ای است که مقدار شوری حذف شده از آب متناوب با جریان الکتریکی به کار رفته می باشد. ولی، به کار بردن مقدار زیاد جریان باعث الکترودیالیز می شود و گاز هیدروژن و اکسیژن تولید می کند و در نتیجه باعث کاهش بازده می شود. همچنین بازده ED ممکن است با پلاریزه شدن غلظت و با تشکیل رسوبات بر روی غشاء کاهش پیدا کند. به عنوان مثال، رسوبات هیدروکسید منیزیم و کربنات کلسیم در غشاهای تبادل آنیونی به علت pH  بالای ناشی از هیدروکسید تشکیل می شوند. اگر چه طراحی خوب غشاها باعث کاهش پلاریزه شدن و تشکیل رسوبات می شود ولی هرگز نمی تواند این مشکلات را کامل حل کند.



جدول- استاندارد آب ورودی به سیستم الکترودیالیز

EDI- Feed Water Requirements
Parameter Specifications
pH 5.0-9.0
Hardness ≤ 0.5 ppm (CaCO3 )
Dissolved Silica ≤ 0.5 ppm
TOC ≤ 0.5 ppm
Free Cl2 ≤ 0.05 ppm
Fe, Mn ≤ 0.01 ppm
Turbidity, NTU ≤ 0.1
Oxidizer, mg/L None



-    محدودیت های فرآیند الکترودیالیز


1-    نمی تواند آب با بازده حذف مواد معدنی بالایی داشته باشد.
2-    هزینه فرآیند سریعاً با شوری آب تغذیه شده بالا می رود و حد ماکزیمم شوری تصفیه اقتصادی mg/l 8000 می باشد.
3-    تعداد کارخانه های سازنده تجهیزات خیلی محدود است؛ و تنها شرکت های سازنده، داو کمیکال (یو- اس- ای) ، آکواچم  و یونیکس هستند.


كاربردهای سیستم EDI :

تهیه و تولید آب فوق خالص در داروسازی ها
تهیه و تولید آب فوق خالص در آزمایشگاهها
تهیه و تولید آب فوق خالص در صنایع آبكاری
تهیه و تولید آب فوق خالص در صنایع پتروشیمی ، فولاد و ....


مشخصات سیستم EDI :


معمولا جهت تولید آب فوق خالص به سیستم RO اضافه خواهد شد .
 





Module Specifications
   


 

توصیف سیستم EDI (Electrod Deionisation)


یكی از معایب سیستم های رزینی مصرف زیاد مواد شیمیایی جهت احیاء و همچنین اشغال فضای زیاد با توجه به حجم آب تولیدی می باشد. سیستم EDI تركیبی از فرآیند تبادل یونی و فیلتراسیون غشایی می باشد كه خروجی آن آبی بدون املاح و با هدایت الكتریكی كمتر از µs/cm 2/0 است. در سیستم EDI نیز املاح از طریق فرآیند تبادل یونی از آب جدا می شوند با این تفاوت كه رزین ها به طور پیوسته با جریان برق احیاء می شوند كه این امر نیاز به استفاده از مواد شیمیایی جهت احیاء رزین ها را از بین می برد. هر واحد EDI متشكل از تعدادی سلول است كه بین دو الكترود قرار گرفته اند.

 


در هر واحد دو نوع كانال جهت عبور جریان وجود دارد:
1.    كانال آب تصفیه شده یا “D” (Dilute)
2.    كانال آب تغلیظ شده یا “C” (Concentrate)
      كانال D حاوی رزین های آنیونی و كاتیونی می باشد كه همانند یك ستون   Mixed bed resine  عمل می كند این زرین ها بین دو نوع غشاء قرار گرفته اند:
•    غشاء كاتیونی كه به گونه ای طراحی شده كه فقط كاتیون ها از آن عبور می كنند.
•    غشاء آنیونی كه فقط آنیون ها از آن عبور می كنند.
 

هنگامی كه آب از كانال D عبور می كند، آنیون ها و كاتیون های موجود در آب جذب دانه های رزین شده و با توجه به وجود اختلاف پتانسیل الكتریكی، كاتیون ها به سمت غشاء كاتیونی و آنیون ها به سمت غشاء آنیونی حركت كرده و با عبور از غشاء وارد كانال C می شوند. بدین ترتیب آب با عبور از كانال  D  عاری  از هرگونه املاح می شود. درصد بازیافت سیستم های EDI معمولاً 90 تا 95 درصد می باشد و فقط 5 درصد آب به پساب تبدیل می شود كه پساب حاصله را می توان به ورودی دستگاه RO برگرداند.