سیستم تولید آب مقطر یکی از مهمترین تجهیزاتی می باشد که نمک های یونی محلول و مواد معدنی را از محلول با استفاده از سیستم دیونیزه کننده از فرآیند تبادل یونی را حذف می کند. دستگاه آب مقطر اغلب با سیستم های مورد استفاده برای تصفیه آب شور یا دریا مانند سیستم های اسمز معکوس ro استفاده میشوند.
دستگاه تولید آب مقطر فرایند تبادل یونی را در بر می گیرد. در این دستگاه آب حاوی یون های متفاوت اعم از کاتیونی و آنیونی، با قرارگیری در مسیر رزینهای آنیونی و کاتیونی یون های خود را با یون های موجود در رزین تعویض میکنند. این تعویض باعث حذف شدن یون های اضافی آب می باشد.
دیونایزر چیست؟
در واقع دیونایزر دستگاهی شامل یک ستون کاتیونی دارای رزین کاتیونی و یک ستون آنیونی دارای رزین آنیونی است.
که آب خیلی خالص :(آبی خالص‌تر از آب مقطر و کاملا بدون یون و بدون مواد جامد محلول) با هدایت الکتریکی بسیار کم تولید میکند. ستون کاتیونی دیونایزر شامل یونهای سدیم، کلسیم، پتاسیم و منیزیم و ستون آنیونی شامل یون های سولفات، کلرید، کربنات، سیلیکات و نیترات است و به این صورت کلیه کاتیونها و آنیونها حذف می شوند.
این دستگاه شباهت بسیار زیادی به دستگاه آب شیرین کن صنعتی دارد که البته دستگاه آب مقطر گیری دقت بسیار بالاتری دارد و مهمترین وظیفه آن تولید آب مقطر با درجه خلوص بسیار بالا است. همچنین دستگاه‌های آب شیرین کن صنعتی با استفاده از روشهای مبتنی بر اسمز معکوس، افزایش فشار جریان ورودی آب هایی با 5 (لیتر)متر مکعب در شبانه روز را به آب شرب تبدیل میکنند. بر عکس دستگاه آب مقطر گیری توانایی تصفیه آبهایی با TDS تقریبا 35000ppm را دارند. دستگاه تولید آب مقطر برای تولید آب خیلی خالص در لیتر پایین کاربرد دارد.
اغلب دستگاه‌های آب مقطر گیری آزمایشگاهی، آبی با هدایت الکتریکی زیر 1 میکرو زیمنس تولید میکنند. برای جلوگیری از آسیبهای زیست محیطی، دستگاه آب مقطر گیری یک حوضچه خنثی سازی دارد. این حوضچه در كنار تجهيزات يون زدايی آب نصب میشود تا پساب حاصل از احياء ستونهای كاتيونی و آنيونی محيط را آلوده نكند. همچنین عوامل مختلفی مانند نوع چیدمان و ترتیب قرارگیری ستون ها، نوع و ظرفیت رزین تبادل یونی مصرفی، غلظت یونهای موجود در آب خام و نوع و میزان احیاء کننده مصرفی در رزینها در کیفیت آب موثر است.
از آب مقطر برای کاربردهای پزشکی، تمیز کردن ظروف، ساخت جلبک، ساخت آب خالص بالا، استاندارد کالیبراسیون، حلال برای تهیه محلول و پاک سازی کامل تجهیزات استفاده میشود.
فرآیند دیونیزاسیون چیست؟
دیونیزاسیون فرآیندی است که طی آن یونهای دارای بار مثبت و بار منفی (به ترتیب کاتیونها و آنیونها) و کلیه نمکهای محلول از آب حذف میشوند. این یونها آلاینده محسوب میشوند و نتایج نادرستی را در آزمایشهای علمی ارائه می‌دهند و همچنین برای فلزات و آلیاژهای فلزی هستند.
یونها، مولکول‌هایی هستند که تعداد پروتونها و الکترونهای متفاوتی دارند. اگر یک مولکول بیشتر از پروتون، الکترون داشته باشد، یک یون با بار منفی وجود دارد. به همین ترتیب، اگر یک مولکول پروتون بیشتری نسبت به الکترون داشته باشد، یک یون با بار مثبت وجود دارد.
در این فرآیند، آب با خلوص بالا تولید میشود که به طور کلی مشابه آب مقطر است، اما در مقایسه با تقطیر، فرایند دیونیزاسیون بسیار سریعتر،کم مصرف‌تر و مقرون به صرفه است. فرآیند دیونیزاسیون با استفاده از رزینهای تبادل یونی، جامدات محلول را از آب خارج میکند و بار الکتریکی یونهای موجود در آب را کنترل میکند.
آب مقطر میتواند خالص‌تر از آب دیونیزه باشد اما الزاما به معنای بهتر بودن آن نیست. استفاده از آب دیونیزه در مقابل آب مقطر برای فرآیندهای خاص، مزایا و معایبی دارد. در واقع آب مقطر آبی است که ناخالصی آن با فرآیند تقطیر گرفته میشود. برای تولید آب مقطر، آب را جوشانده و بخار آب را به ظرف دیگری انتقال می‌دهند.
آب دیونیزه چیست؟
آب دیونیزه آبی است که تمام یونهای معدنی آن حذف شده باشند. منظور از یونهای معدنی کاتیون‌هایی از قبیل سدیم، کلسیم، آهن و مس و آنیون‌هایی مانند کلرید و سولفات است. آب دیونیزه، هدایت الکتریکی بسیار کم در حدود 0.056 میکرو زیمنس دارد. در این حالت مقاومت الکتریکی آب برابر 18MΩ است.
تجهیزات دستگاه تولید آب مقطر
دستگاه آب مقطر گیری برای تولید آب دیونیزه تجهیزات جانبی دارد که عبارت است از:
- کنتور
- pH سنج
- پمپ تزریق
- هدایت سنج
- مخزن ذخیره
- پمپ آب خام
- شیر فشارشکن
- مخزن سود و اسید
- پمپ آب یون زدایی شده
نحوه خالص سازی آب توسط دستگاه دیونایزر
با توجه به موارد مصرف آب خالص و نیاز به حذف تمام مواد زائد و یونها و مواد آلی موجود در آن، فرآیند تولید آب خالص با دستگاه دیونایزر شامل چند گام مهم میباشد که عبارت است از:
حذف ذرات جامد و فلزات سنگین موجود در آب
در اولین گام با عبور آب از فیلترهای کربن فعال و فیلترهای رسوب گیر نسبت به حذف فلزات سنگین و مواد جامد نامحلول با اندازه بیش از یک میکرون و گازهای محلول در آب اقدام میشود. خروجی آب حاصل از این گام دارای یون و نمک بوده و با فیلترهای کربن فعال و فیلترهای سختی گیر قابل حذف نمیباشند. به همین خاطر وارد مرحله بعد دستگاه دیونایزر میشوند.
حذف نمک‌ها و یونها توسط سیستم اسمز معکوس (RO)
اسمز معکوس که یکی از روشهای بسیار کاربردی در تولید آب خالص میباشد، قابلیت حذف یونهای تک ظرفیتی و چند ظرفیتی را دارا میباشد. علاوه براین، با این روش میتوان ذرات جامد نامحلول باقی مانده از گام قبل که بیشتر از 0.0001 µm میباشند را حذف کرد. در این مرحله آب با فشار پمپ برقی از کارتریجهای سیستم RO عبور میکند. در نهایت تا 95 درصد از یونها و حدود 99 درصد ذرات میکروبی موجود در آب حذف میشوند. خروجی دستگاه آب مقطر گیری باید فاقد هرگونه یون در آب باشد و به همین خاطر آب حاصل از این گام از کارتریجهای رزین فعال شده عبور کرده و در نهایت 5 درصد یون باقی مانده نیز حذف می شود.
فرآیند استریلیزاسیون
به منظور حذف تمام میکروارگانیسمها (شامل میکروب و ویروس‌های موجود در آب)، لازم است اشعه (UV) با طول موج 185-254NM به آن تابیده شود تا فرآیند اکسیداسیون نوری اتفاق بیفتد. در این مرحله شاخص TOC آب به 5-10 ppb میرسد.
فیلتراسیون نهایی آب در دستگاه آب مقطر گیری
در انتها آب با عبور از فیلتر غشایی UF به قطر منافذ 0.22 میکرومتر و تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون از هرگونه آنزیم های باردار شده و میکروب عاری میشود. آب تولید شده در آخرین مرحله دیونایزر به آب فوق خالص شهرت دارد و از هر گونه آنزیم و ذرات باردار پاک شده است که بیشتر در مصارف پزشکی و آزمایشگاهی مورد استفاده و بهره برداری قرار می‌گیرد.
