فراب زیست فراز | انواع سیستمها و تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب صنعتی
آب بدون املاح، آبی است که با استفاده از روش‌هایی مانند تقطیر، دیونیزاسیون، اسمز معکوس، الکترودیالیز یا دیگر فناوری‌های تصفیه، بیشتر مواد معدنی آن حذف شده باشد. این نوع آب برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و تجاری ضروری است، اما معمولاً به عنوان آب آشامیدنی مصرف نمی‌شود؛ زیرا تقریباً تمام ناخالصی‌ها از جمله مواد معدنی محلول مفید برای سلامت انسان از آن جدا می‌گردد.
همان‌طور که از نامش پیداست، آب بدون املاح آبی است که برای حذف کامل یا بیشتر ناخالصی‌های معدنی تصفیه شده است. روشهای مختلفی برای حذف املاح آب وجود دارد، اما همه‌ی روشهای تصفیه نمی‌توانند مواد معدنی را به طور کامل از بین ببرند.
بنابراین، اگرچه اصطلاح «حذف املاح آب» می‌تواند به هر فرآیند تصفیه‌ای که مواد معدنی را از آب جدا می‌کند اشاره داشته باشد، این واژه معمولاً برای توصیف فرآیندهای تبادل یونی به‌کار می‌رود که تقریباً همه‌ی آلودگی‌های معدنی یونی را حذف می‌کنند. به همین دلیل، دو اصطلاح «دمینرالیزاسیون» (Demineralization) و «دیونیزاسیون» (Deionization) اغلب به جای هم استفاده می‌شوند، هرچند دقیقاً یکسان نیستند.
در این مقاله به‌طور کامل توضیح می‌دهیم که آب بدون املاح چیست، چه تفاوتی با آب مقطر دارد و در چه کاربردهایی استفاده میشود.
آب دمین یا بدون املاح چگونه تولید میشود؟
هرچند روش دی‌یونیزاسیون (DI) یکی از رایجترین روش‌ها برای دمینرالیزه کردن آب است، اما باید توجه داشت که آب دمینرالیزه با آب دی یونیزه دقیقاً یکسان نیست.
در فرآیند دی‌یونیزه کردن، آب از میان دو نوع خاص رزین تبادل یونی عبور می‌کند: رزین کاتیونی و رزین آنیونی. این رزین‌ها به ترتیب یون‌های مثبت و منفی موجود در آب را جذب می‌کنند. مواد معدنی محلول در آب – که به سادگی با فیلترهای معمولی جدا نمی‌شوند – عموماً به شکل یون (ذرات دارای بار مثبت یا منفی) وجود دارند. رزین‌های آنیونی و کاتیونی این یون‌های باردار را جذب کرده و آن‌ها را با یون‌های +H و –OH جایگزین می‌کنند. در نهایت، این یون‌ها با هم ترکیب شده و مولکول آب (H₂O) را تشکیل می‌دهند.
به این ترتیب، آب دمینرالیزه با استفاده از دی‌یونایزر تولید میشود. آب هنگام عبور از بستر رزین‌های تبادل یونی، یون‌های معدنی خود را از دست می‌دهد و در نتیجه تنها آب خالص باقی می‌ماند.
با وجود این، باید دانست که این روش اگرچه بسیار مؤثر است، اما نمی‌تواند سایر ناخالصی‌های آب مانند ذرات آلی یا آلاینده‌های بدون بار الکتریکی را حذف کند. همچنین، نسبت به برخی روشهای دیگر دمینرالیزاسیون هزینه‌برتر است، به ویژه اگر حذف کامل همه مواد معدنی برای شما اولویت نداشته باشد.
برای تولید آب بدون املاح، محتوای معدنی آب حذف میشود و رایجترین روشهای این کار عبارت‌اند از:
- تقطیر (Distillation)
- دیونیزاسیون (Deionization)
- اسمز معکوس یا فیلتراسیون غشایی (Reverse Osmosis)
- الکترودیالیز (Electrodialysis)
در محیط‌های صنعتی و تجاری، معمولاً از تقطیر و دیونیزاسیون استفاده میشود، در حالی که اسمز معکوس در مصارف خانگی و تجاری کاربرد گسترده‌تری دارد.
تقطیر (Distillation)
تقطیر روشی قدیمی و مؤثر برای حذف ناخالصی‌ها از آب است. در این روش، آب را می‌جوشانند تا بخار تولید شود. بخار حاصل جمع‌آوری و سرد میشود تا دوباره به مایع تبدیل گردد. در این فرایند، نمک‌ها و مواد معدنی حل‌شده از آب جدا می‌شوند.
تقطیر همچنین با حرارت دادن آب، برخی میکروارگانیسم‌ها مانند باکتری‌ها و پروتوزوآها را از بین می‌برد. علاوه بر این، فلزات سنگین و مواد ضد عفونی‌کنندهٔ مضر نیز حذف می‌شوند.
هرچند آب حاصل از تقطیر بسیار کم املاح است، اما برای استفادهٔ خانگی چندان عملی نیست؛ زیرا این فرایند به تجهیزات ویژه نیاز دارد و نمی‌تواند آب را به صورت لحظه‌ای تأمین کند.
توجه داشته باشید که فراب زیست فراز تولید کننده انواع دستگاه آب مقطر گیری صنعتی و دیونایزر صنعتی میباشد. لطفا برای مشاوره رایگان و اطلاع از جزئیات با کارشناسان شرکت تماس بگیرید. تلفن: 88775033-021
دیونیزه کردن (Deionization)
دی‌یونیزه کردن فرایندی پیچیده‌تر برای تولید آب بدون املاح است و معمولاً در کاربردهای صنعتی و تجاری که به حجم زیادی از آب دیونیزه نیاز دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در این روش، آب از میان دو نوع رزین تخصصی با بار الکتریکی متفاوت عبور می‌کند: یکی دارای بار مثبت (رزین آنیونی) و دیگری دارای بار منفی (رزین کاتیونی). این رزین‌ها نقش تبادل کننده را دارند و با جذب مواد معدنی، آب را از املاح خالی می‌کنند.
دیونیزه کردن در حذف مواد معدنی بسیار مؤثر است، اما نمی‌تواند بسیاری از آلودگی‌های دیگر مانند ویروس‌ها، باکتری‌ها، پروتوزوآ و مواد شیمیایی آلی را از آب بزداید.
اسمز معکوس (فیلتراسیون غشایی)
اگر تا به حال در خانه خود آب را بدون مواد معدنی (دمینرالیزه) کرده باشید، احتمالاً از سیستم تصفیهٔ آب اسمز معکوس (RO) استفاده کرده‌اید. این فرایند جهت طبیعی اسمز را برعکس می‌کند و آبی تمیز، ایمن و تصفیه‌شده در اختیار شما قرار می‌دهد. اسمز معکوس با نام‌های «فیلتراسیون غشایی» و «هایپرفیلتراسیون» نیز شناخته میشود و هر سه اصطلاح به یک فرایند اشاره دارند.
در این روش، آب از ناحیه‌ای با غلظت کم مواد محلول به سمت ناحیه‌ای با غلظت بالاتر از میان یک غشای نیمه‌تراوا حرکت می‌کند تا زمانی که هر دو محلول به تعادل برسند. نیروی محرک این حرکت «فشار اسمزی» نام دارد.
اسمز معکوس یکی از مهم‌ترین فناوری‌های نمک‌زدایی و حذف مواد معدنی است و برای تولید آب خالص در کشاورزی، صنعت، تولیدات کارخانه‌ای و صنایع غذایی کاربرد گسترده دارد.
در مصارف خانگی نیز سیستم‌های RO برای تولید آب بدون املاح به کار می‌روند. این روش به صرفه‌ترین شیوهٔ دمینرالیزه کردن آب است و به همین دلیل نسبت به تقطیر یا خرید مداوم آب بطری شده ترجیح داده میشود. همچنین مصرف زیاد بطری‌های آب آشامیدنی به محیط زیست آسیب می‌زند، بنابراین بسیاری از افراد به‌دنبال راهکارهای دوستدار محیط زیست هستند و اسمز معکوس پاسخ مناسبی است. افزون بر این، دستگاه‌های RO قدرتمند و در عین حال کوچک‌اند و به راحتی می‌توان آن‌ها را در خانه و دور از دید نصب کرد.
فرایند دمینرالیزه کردن با اسمز معکوس در حذف مواد معدنی، نمک‌ها و سایر جامدات محلول بسیار مؤثر است. در مصارف صنعتی اگر دستگاه RO صنعتی با یک فیلتر کربنی تصفیه آب پس از مرحلهٔ اصلی ترکیب شود، می‌تواند گندزداهایی مانند کلر و ترکیبات آلی فرّار را نیز حذف کند.
الکترودیالیز
الکترودیالیز نوعی فرایند فیلتراسیون غشایی است که برای دمینرالیزه کردن آب از میدان الکتریکی استفاده می‌کند.
ترکیب روش الکترودیالیز با رزین‌های تبادل یونی باعث حذف یون‌ها و املاح از آب میشود، بدون آنکه نیاز به احیای مکرر رزین‌های تبادل یونی باشد.
آیا آب دی مینرال همان آب تصفیه شده است؟
آب دی‌مینرال (DM Water) یا همان آب بدون املاح، نوعی آب تصفیه‌شده است؛ اما باید توجه داشت که آب تصفیه شده (Purified Water) نسبت به آب دی‌م ینرال، فرآیند تصفیه بسیار دقیق‌تر و کامل‌تری را پشت سر گذاشته است. آب دی مینرال بیشتر برای کاربردهای آزمایشگاهی، صنعتی و علمی استفاده میشود. در این فرآیند، رزین‌های تبادل یونی نقش بسیار مهمی دارند.
در آب طبیعی یا خام، یون‌های زیر وجود دارند:
| کاتیون‌ها | آنیون‌ها |
|---|---|
| کلسیم (Ca²⁺) | کلرید (Cl⁻) |
| منیزیم (Mg²⁺) | بیکربنات (HCO₃⁻) |
| سدیم (Na⁺) | نیترات (NO₃⁻) |
| پتاسیم (K⁺) | کربنات (CO₃²⁻) |
سه روش تصفیه و بهبود کیفیت آب با فناوری تبادل یونی
- نرم کردن آب (Water Softening): در این روش از رزین‌های تبادل کاتیونی برای حذف سختی آب استفاده میشود. رایجترین سیستم برای انجام این کار استفاده از سختی گیر رزینی است.
- حذف ترکیبات آلی یا نیترات (Organic Scavenging): برای این منظور از رزین‌های تبادل آنیونی استفاده میشود.
- دی یونیزاسیون (Deionization): در این روش تقریباً تمام ناخالصی‌های یونی موجود در آب طبیعی حذف می‌شوند. این کار با ترکیب رزین‌های تبادل کاتیونی و آنیونی انجام می‌گیرد. آبی که در این مرحله به دست می‌آید، آب نرم است؛ زیرا سختی آن از طریق فرآیند دی‌مینرال‌سازی از بین می‌رود.
فرآیند دی مینرال‌سازی آب
در این فرآیند، آب طبیعی «نرم» میشود؛ به این معنا که املاح معدنی آن حذف شده و با نمک‌ها جایگزین می‌شوند. جالب است بدانید که بسیاری از محصولات آرایشی و بهداشتی با استفاده از آب دی‌مینرال تولید می‌شوند.
برای حذف ناخالصی‌ها و رسیدن به آب تصفیه‌شده (Purified Water)، ابتدا آب دی‌مینرال به‌طور مکانیکی فیلتر میشود. سپس این آب از یک غشای نیمه‌تراوا موسوم به ممبران RO (اسمز معکوس) عبور داده شده و با تابش اشعه ماوراءبنفش (UV) میکروب‌زدایی میشود. منافذ غشای RO بسیار ریز است (حدود 0.0003 میکرون) و قادر به حذف ناخالصی‌های محلول میباشد.
تفاوت تست‌های کیفی آب دی مینرال و آب تصفیه شده
هر دو نوع آب باید تحت آزمایش‌های کنترل کیفیت قرار بگیرند، اما استانداردهای آن‌ها متفاوت است:
برای آب دی‌مینرال تنها دو تست لازم است:
- تست سختی آب
- تست pH
برای آب تصفیه‌شده آزمایش‌های متنوع‌تری انجام میشود، از جمله:
- بررسی ویژگی‌های ظاهری، pH و محدودیت میکروبی
- آزمایش هدایت الکتریکی، سختی و سایر تست‌های تکمیلی
معایب استفاده از آب دمینرالیزه
آب دمینرالیزه از نظر فنی عاری از تمام مواد معدنی و آلاینده‌هاست، اما همواره مقادیر بسیار ناچیزی از مواد محلول ممکن است در آن باقی بماند.
با این حال، با پیشرفت مداوم فناوری‌های نوین، روشهای دمینرالیزه کردن امروزی می‌توانند آب باکیفیت و خلوص بسیار بالا فراهم کنند.
تفاوت آب دیونیزه (Demineralized) و آب مقطر (Distilled)
سوالی که اغلب مطرح میشود این است که تفاوت اصلی میان آب دیونیزه و آب مقطر چیست؟
هر دو روش تقطیر (Distillation) و دیونیزه‌کردن، شیوه‌های مؤثری برای تصفیه آب هستند، اما روش انجام و نتیجهٔ نهایی آن‌ها با یکدیگر تفاوت دارد. در فرایند دیونیزه، مواد معدنی از آب حذف می‌شوند و تنها آب خالص باقی می‌ماند؛ با این حال امکان باقی‌ماندن باکتری‌ها و ویروس‌ها وجود دارد.
در مقابل، در آب مقطر ذرات معلق، مواد آلی، باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر ناخالصی‌ها نیز حذف می‌شوند. بنابراین تقطیر روشی مؤثرتر برای تصفیه آب است، هرچند دیونیزه کردن می‌تواند عناصر ریز و بسیار جزئی را که ممکن است از فرایند تقطیر عبور کنند، جدا کند.
به همین دلیل بسیاری از صنایع برای دستیابی به خالص‌ترین آب، ترکیبی از هر دو روش دیونیزه و تقطیر را به کار می‌برند.
آیا نوشیدن آب دیونیزه توصیه میشود؟
مصرف آب دیونیزه توصیه نمی‌شود؛ زیرا متخصصان سلامت گزارش کرده‌اند که نوشیدن آب بسیار خالص می‌تواند خطر کمبود چندین مادهٔ معدنی در بدن را افزایش دهد.
بهترین منبع آب آشامیدنی، آب چشمهٔ طبیعی است. اما همه به این منبع دسترسی ندارند و گاهی نیز این آب برای نوشیدن از طریق شیر آب خانگی به اندازه کافی بهداشتی نیست. بنابراین بهترین گزینهٔ جایگزین، آب مقطر تولیدشده توسط دستگاه تقطیر یا آب مقطر بسته‌بندی است.
اگر آب دیونیزه تنها منبع نوشیدنی شماست، باید مطمئن شوید که مواد معدنی مورد نیاز بدن را از منابع دیگر دریافت کرده و در صورت لزوم از مکمل‌های هیدراتاسیون یا مواد معدنی کمیاب استفاده کنید.
کاربردهای آب دیونیزه
به دلیل نبود ناخالصی‌های فلزی، آب دیونیزه در بسیاری از کاربردهای صنعتی استفاده میشود، زیرا احتمال خوردگی یا آلودگی سایر مواد و تجهیزات را به حداقل می‌رساند.
کاربردهای آزمایشگاهی
- حلال برای تهیه محلول‌ها و بافرها
- رقیق کردن غلظت مواد شیمیایی
- استفاده در اتوکلاو برای افزایش عمر محفظه‌ها
- به عنوان پاک‌کننده تجهیزات و ظروف، به ویژه شیشه آلات
کاربردهای خودرویی
- باتری‌های سرب–اسیدی
- موتورهای توربین گازی
- سیستم‌های خنک‌کننده خودروها و هواپیماها
صنایع داروسازی
- به عنوان مادهٔ اولیه، ترکیب یا حلال در ساخت و فرمولاسیون محصولات دارویی
- در تولید لوازم آرایشی برای کنترل کیفیت و ایمنی ترکیبات
الکترونیک
- شست‌وشوی بردهای الکترونیکی
سایر کاربردها
- سیستم‌های برش لیزری و خنک‌سازی
- کپسول‌های آتش‌نشانی
- محصولات شست‌وشوی شیشه‌های تجاری
- آکواریوم‌ها برای کنترل سطح pH
- کاربردهای بخار (مانند اتو بخار)
- برج‌های خنک‌کننده
- تأمین آب بویلرهای پرفشار در نیروگاه‌ها و پالایشگاه‌ها
جمع‌بندی
آب دیونیزه از طریق فرایندهای مبتنی بر یون برای حذف مواد معدنی و سایر ناخالصی‌های آب تولید میشود. نبود فلزات ناخالص در این آب، آن را برای کاربردهای گستردهٔ صنعتی ازجمله حوزه‌های پزشکی، دارویی و خودروسازی مناسب می‌سازد.
