تصفیه آب صنعتی

مقدمه

تصفیه آب صنعتی - رایمون

تصفیه آب صنعتی ، مجموعه فرآیند هایی است که طی آن آب صنعتی تولید می شود. آب صنعتی به آبی گفته می شود که در صنایع مختلف مانند صنعت الکترونیک و صنعت داروسازی استفاده می شود. آب فوق خالص (Ultra Pure Water) زیر مجموعه ای از آب صنعتی و گاها همان آب صنعتی می باشد. آب فوق خالص آبی است که تا حد زیادی خالص شده و TDS آن برابر صفر می باشد. در واقع این آب تنها از یون های H+ و OH تشکیل شده است.

عبارت “آب فوق خالص” تاکید بر این نکته دارد که این آب پس از گذراندن مراحل تصفیه، عاری از هر گونه ترکیبی مانند مواد آلی و غیر آلی، مواد محلول و ذره ای، فرار و غیر فرار، واکنش پذیر و بی اثر، آب دوست و آب گریز و همچنین گاز های حل شده می باشد.

 

تصفیه آب صنعتی - رایمون

مراحل و روش های تصفیه

مراحل تصفیه آب صنعتی شامل: هوادهی، زلالسازی، فیلتراسیون، نرم سازی، تبادل یون (Ion exchange) و استفاده از سیستم های غشایی (Membrane Systems) می باشد. در واقع برای تصفیه ی آب صنعتی، علاوه بر روش های متعارف تصفیه، از روش های غشایی مثل اسمز معکوس (Reverse Osmosis) و فرآیند تبادل یون کمک گرفته می شود. پیشرفت در تکنولوژی فرآیند های تصفیه آب صنعتی را نیز تحت تاثیر قرار داده است. امروزه از ازن ژنراتور ها و یا الکترودیالیز نیز در تصفیه آب صنعتی استفاده می شود. حذف مواد معدنی آب نیز توسط روش Electrodeionization انجام می گیرد. در زیر به توضیح دو روش IE و RO می پردازیم.

 

تصفیه آب صنعتی - رایمون

فرآیند تبادل یون (IE)

پدیده ی تبادل یون یا تعویض یون، ترکیبی از پدیده ی جذب سطحی و فرآیند نفوذ می باشد. این پدیده می تواند با استفاده از رزین ها که به صورت جامدات نامحلول در آب مورد استفاده قرار می گیرند انجام شود. عامل کنترل کننده ی سرعت این واکنش، فرآیند انتقال جرم است. زیرا انتقال جرم سبب رسیدن یون ها از سطح سیال به سطح رزین و انتقال آن ها از رزین به سیال می باشند. رخ دادن پدیده ی تبادل یون به دلیل وجود نیرو های الکترواستاتیک است.

جهت تولید آب بدون یون از رزین های آنیونی و کاتیونی استفاده می شود. به طور کلی رزین های مورد استفاده در تبادل یونی به سه دسته ی: رزین های آنیونی، رزین های کاتیونی و رزین های تبادل یونی ویژه بستر مختلط تقسیم می شوند. هر کدام از رزین های آنیونی و کاتیونی نیز به دو دسته ی رزین های قوی و ضعیف تقسیم می شوند.

 

تصفیه آب صنعتی - رایمون

رزین های کاتیونی در ترکیب خود دارای عامل اسیدی می باشند. رزین های کاتیونی قوی دارای گروه سولفونیک اسید بوده و رزین های کاتیونی ضعیف گروه کربوکسیلیک اسید دارند.

رزین های آنیونی به جای گروه اسید دارای گروه های بازی می باشند. گروه های بازی از آمونیاک و یا یک آمین ایجاد می شوند.

رزین های با بستر مختلط نیز مخلوطی از رزین های آنیونی و کاتیونی هستند. رزین های مختلط زمانی که هدف حذف همزمان کاتیون ها و آنیون های موجود در آب باشند استفاده می شود.

 

 

 

تصفیه آب صنعتی - رایمون

فرآیند اسمز معکوس (RO)

اسمز معکوس یکی از شیوه های جداسازی است که کاربرد های گوناگونی دارد. اسمز معکوس یکی از مهم ترین روش های شیرین سازی آب می باشد که مانند روش های تقطیر، الکترودیالیز، بدون یون سازی و … به کار گرفته می شود. به طور خلاصه منظور از خاصیت اسمزی، انتقال جرم از یک محیط به محیط دیگر در اثر اختلاف غلظت می باشد. اما در روش اسمز معکوس، با اعمال فشاری بیشتر از فشار اسمزی، جهت این انتقال را عوض می کنیم و به این ترتیب عملیات شیرین سازی آب صورت می گیرد.

هرچه میزان املاح موجود در آب افزایش یابد، فشار اسمزی نیز بالا می رود. در این روش از غشاهای نیمه تراوا استفاده می شود. نکته ی قابل توجه این است که قبل ار استفاده از این روش، آب باید مراحل تصفیه ای را گذرانده باشد تا بتوان آن را از غشا عبور داد. این روش ها شامل: جداسازی جامدات معلق ورودی، حذف میکروارگانیسم ها، تنظیم دما و تنظیم ph می باشد. با توجه ریز بودن منافذ غشا، عدم حذف جامدات معلق موجب گرفتگی زود هنگام غشا و عدم کارایی روش می شود. همچنین حضور میکروارگانیسم ها در آب ورودی به سیستم RO، باعث رشد میکروارگانیسم ها بر روی غشا شده و تشکیل توده های بیولوژیک را به دنبال دارد.

تصفیه آب صنعتی - رایمون

کاربرد

آب صنعتی ممکن است برای فرآوری، شستشو، رقیق سازی، خنک سازی و یا تولید و ساخت یک محصول استفاده شود. علاوه بر صنایع داروسازی و الکترونیک، صنایع دیگری نیز ممکن است از آب صنعتی یا نیمه صنعتی استفاده نمایند. برای مثال صنایع آبکاری و صنایعی که در آن ها از بویلر ها استفاده می شود، از آبی با خلوص بالا استفاده می نمایند.

آب صنعتی به طور گسترده ای در صنایع داروسازی مورد استفاده قرار می گیرد. آب در این صنعت می تواند به عنوان ماده ی اولیه، حلال و طی مراحل مختلف پردازش و تولید دارو استفاده شود. در واقع آبی که تنها تصفیه ی متعارف را گذرانده باشد ممکن است موجب بروز اختلال در ترکیبات اصلی دارو ها شود. زیرا املاح موجود در آب می توانند با ترکیبات اصلی دارو ها واکنش دهند و خاصیت اصلی دارو را تغییر دهند.

استفاده از آب حاوی املاح در بویلر ها باعث ایجاد رسوباتی در دیواره و کف دیگ های بخار می شود. همین امر باعث مصرف انرژی بیشتری (نسبت به حالت بدون رسوب) برای گرم کردن آب داخل دیگ بخار می گردد. این موضوع به مرور زمان باعث سوراخ شدن دیگ بخار و آسیب رسیدن به تاسیسات می شود. همچنین وجود املاح در آب ممکن است به لوله ها و اتصالات آسیب برساند و باعث خوردگی شود.