جستجو
این کادر جستجو را ببندید.

88888938 021

برای مشاوره تماس بگیرید

دیونایزر صنعتی

دیونایزر

دیونایزهای صنعتی با هدف کاهش یا حذف یونهای محلول در آب یا محلولهای صنعتی طراحی و ساخته می شوند. کاهش یونهای محلول در آب، حذف انتخابی یونها، تولید آب فوق خالص و غیره از کاربردهای دیونایزرهای صنعتی به شمار می رود.

دیونایزهای صنعتی با بهره گیری از رزین های تبادل یونی و مبادله یونهای کاتیونی و آنیونی، یونهای محلول در آب یا محلول های صنعتی را کاهش یا حذف می نمایند. در مقاصد تصفیه آب، دیونایزهای صنعتی آب دیونیزه(Deionized Water) را تولید می کنند.

آب دیونیزه به آبی گفته می شود که تمامی یا بخشی از یونهای آن حذف شده باشد. منظور از یونهای موجود در آب، کاتیون ها مانند سدیم، کلسیم، منیزیم و غیره و آنیون ها همچون کلرید، سولفات، کربنات و غیره می باشد. در فرایند یون زدایی(Deionization) یونهای محلول در آب با یونهای هیدروکسید و هیدروژن حاضر در رزین ها جایگزین می شوند.

دیونایزر صنعتی

دیونایزهای صنعتی با هدف کاهش یونهای محلول در آب یا هدایت الکتریکی آب در قیاس صنعتی طراحی و ساخته می شوند. در این تجهیزات مبادله کننده یون، یونهای محلول باردار اعم از کاتیون ها و آنیون ها از آب جداسازی می شوند. از اینرو این تجهیزات برای مقاصد ضدعفونی آب مناسب نیستند، زیرا دیونایزرهای صنعتی قابلیت حذف کامل ویروس ها، مولکول های آلی بدون بار و باکتری ها را ندارند. بنابراین دیونایزرهای صنعتی به هیچ وجه جایگزین فرایندهای ضدعفونی نیستند.

دیونایزرهای صنعتی عموماً برای تولید آب فوق خالص(Ultra-pure water) مورد استفاده قرار می گیرند. یونهای محلول در آب فوق خالص(TDS) تا کمتر از یک میلی گرم بر لیتر و هدایت الکتریکی(Conductivity) آن به کمتر از یک میکرو زیمنس بر سانتیمتر کاهش پیدا می کند.

میزان خلوص مورد نیاز آب تصفیه شده در دستگاه دیونایزر تعیین کننده طراحی دستگاه می باشد. دیونایزرها به صورت تک مرحله ای، دو مرحله ای و یا بستر مختلط(Mixed Bed) طراحی می شوند.


شرکت مهندسی فران طراح و تولید کننده دیونایزرهای صنعتی برای تولید آب فوق خالص و آب خالص است.


دیونایزر تک مرحله ای

برای مصارفی همچون رسوب زدایی یا قلیاییت زدایی که آب تنها حاوی کاتیون یا آنیون است، آب تنها از یک ستون تبادل یونی عبور داده می شود. در دیونایزرهای تک مرحله ای، ستون های تبادل یونی شامل رزین های کاتیونی قوی یا رزین آنیونی قوی یا ترکیبی از رزین آنیونی قوی و ضعیف یا ترکیب رزین کاتیونی قوی و ضعیف می باشد.

دیونایزر دو مرحله ای

در فرایندهایی همچون فرایند املاح زدایی(Demineralization) که آب حاوی آنیون و کاتیون است، آب ابتدا از یک ستون حاوی رزین های کاتیونی و سپس از ستون حاوی رزین های آنیونی عبور می کند. در این طراحی امکان تولید آب فوق خالص وجود دارد.

دیونایزر بستر مختلط پولیشینگ

اغلب به منظور تولید آبی با هدایت الکتریکی کمتر از یک دهم میکروزیمنس بر سانتمیتر از بسترهای مختلط استفاده می شود. این ستون حاوی ترکیبی از رزین آنیونی قوی و رزین کاتیونی قوی است. در این بستر آب املاح زدایی شده وارد بستر می شود و پس از گذر از مخلوط رزین های آنیونی و کاتیونی، یونهای باقی مانده در آن حذف شده و آبی عاری از هرگونه یون(Deionized Water) تولید می شود.

کاربرد دیونایزر صنعتی

آب خالص تولید شده توسط دیونایزر از اهمیت بسیار بالایی در صنایع متفاوت برخوردار است. نمونه ای از کاربردهای دیونایزر به شرح زیر است.

کاربردهای فرایندیکاربردها در صنعت
تصفیه آب شربتولید دارو و مصارف آزمایشگاهی
پولیشینگ آب خروجی از دستگاه اسمز معکوسپوشش پودری و رنگ
شستشو قطعاتتولید قطعات الکترونیکی
پولیشینگ آب خوراک بویلرهاآبکاری فلزات

دیونایزر بستر آکنده(Packed Bed)

بیش از ۳۰ سال است که دیونایزرهای بستر آکنده به عنوان فرایند پیشرو در یون زدایی و املاح زدایی آب استفاده می شوند. این فرایند میزان مصرف مواد شیمیایی و دبی دورریز را کاهش داده و منجر به افزایش کیفیت محصول شده است.

مشخصات دیونایزرهای بستر آکنده شرکت مهندسی فران به شرح زیر است:

  • مخازن کم حجم
  • فناوری مخازن دارای محفظه رزینی تکی/ دوتایی/ سه تایی
  • فناوری احیا ناهمسو
  • فرایند مقرون به صرفه
  • دورریز پایین / بازیابی بسیار زیاد آب
  • قابلیت اطمینان بالا

انواع طراحی دیونایزرهای بستر آکنده

دیونایزرهای صنعتی با توجه به جهت جریان فرایندی، جهت جریان احیا و ترکیب رزین های کاتیونی و آنیونی در قالبهای مختلفی طراحی می شوند:

جریان فرایندی رو به پایین

در این طراحی جریان فرایندی رو به پایین و جریان احیا رو بالا خواهد بود. رزین ها مابین دو صفحه نازل به همراه فضای خالی مکفی قرار می گیرند. در این طراحی تغییر دبی محصول امکان پذیر است و همچنین قابلیت شستشوی خودکار راندمان سیستم را افزایش می دهد. قرارگیری رزین ها به صورت لایه ای(بستر لایه ای) نیز در این قالب امکان پذیر است.

بازدهی دیونایزرهای صنعتی را می توان با بکارگیری همزمان رزین های کاتیونی/آنیونی اسیدی ضعیف و قوی در یک مخزن بهبود بخشید. استفاده از رزین های قوی و ضعیف در بسترهای لایه ای در یک مخزن، به طور چشمگیری منجر به کاهش هزینه های سرمایه گذاری اولیه و بهره برداری می شود.

جریان فرایندی رو به بالا

در این طراحی جریان فرایندی رو به بالا و جریان احیا رو به پایین خواهد بود. رزین ها مابین دو صفحه نازل به همراه فضای خالی مناسب قرار می گیرند. امکان تنظیم مدت زمان فرایند احیا در این طراحی وجود دارد. در صورت نیاز می توان یک تانک شستشوی معکوس خارجی نیز برای این سیستم تعبیه نمود.

استفاده همزمان از رزین های کاتیونی/آنیونی اسیدی و بازی ضعیف و قوی در یک مخزن در مقایسه با بسترهای حاوی رزین آنیونی بازی قوی/کاتیون اسید قوی به تنهایی، ظرفیت تبادل یونی دیونایزر را افزایش می دهد. زیرا رزین های آنیونی بازی ضعیف و کاتیونی اسیدی ضعیف، ظرفیت تبادل یون بیشتر و بازدهی بهتری در فرایند احیا نسبت به رزین های آنیونی بازی قوی/کاتیونی اسیدی دارند. علاوه بر این می توان از مواد شیمیایی احیاکننده رزین های قوی جهت احیای رزین های ضعیف نیز استفاده نمود، بنابراین مصرف مواد شیمیایی و هزینه های بهره برداری بهینه می شود.

طراحی ترکیبی

این طراحی به گونه ای است که نقاط قوت دو سیستم پیشین را با یکدیگر ترکیب کرده تا بهترین نتیجه و کیفیت حاصل شود.

در طراحی ترکیبی، مخزن دوم تبادل یونی از رزینهای آنیونی بازی ضعیف و قوی به طور همزمان متشکل شده است که ظرفیت تبادل یون و هزینه های سرمایه گذاری اولیه و بهره برداری بهینه شود. در بسترهای لایه ای مشابه بستر دوم به دلیل تفاوت چگالی و اندازه ذرات رزین های قوی و ضعیف، طی فرایند تصفیه، این دو رزین با یکدیگر به مقدار کمی مخلوط می شوند. ولی فرایند شستشوی معکوس موجب جداسازی لایه های رزینی باز قوی و ضعیف می شود.

دیونایزر بستر مختلط پولیشینگ(Polishing Mixed Bed)

بسترهای مختلط اساسا به منظور پولیشینگ آب یون زدایی شده به کار گرفته می شوند. بسترهای مختلط آبی  با خلوص بالا تولید می کند، راه اندازی آن آسان و هزینه های بهره برداری آن نسبت به سیستم های دیگر کمتر است. در این سیستم آب از یک ستون حاوی رزین های آنیونی و کاتیونی که با یکدیگر مخلوط شده اند عبور می کند. اختلاط این رزین ها و قرارگیری تنگاتنگ ها در کنار یکدیگر موجب کاهش نشت سدیم می گردد؛ زیرا اسید رقیق تولید شده در حین فرایند تبادل کاتیونی به سرعت توسط رزین آنیونی خنثی می شود. پیش از شروع فرایند احیا، رزین های آنیونی و کاتیونی، که در چگالی و اندازه ذرات تفاوت دارند، باید به وسیله ی شستشوی معکوس(Backwash) در دو لایه مجزا قرار بگیرند.

طراحی فرایندی دیونایزر

هدف از فرایند تبادل یونی(Ion Exchange)، کاهش یونهای محلول(TDS) یا هدایت الکتریکی آب تا میزان مشخص برای مصارف صنعتی، دارویی یا آزمایشگاهی است.

مراحل طراحی فرایندی یک دیونایزر به شرح زیر است:

تهیه آنالیز فیزیکی و شیمیایی آب

  • محاسبه میزان اکی والان یونهای آلاینده
  • برگزیدن رزین(های) فعال در فرایند یون زدایی بر اساس نوع آلودگی آب
  • محاسبه حجم رزین مصرفی
  • برگزیدن عمق بستر طبق دستورالعمل شرکت سازنده رزین و نوع ساختار دیونایزر(بستر آکنده، بستر لایه ای و بستر مختلط)
  • محاسبه قطر دیونایزر با استفاده از میزان دبی ورودی به بستر و سرعت خطی(وابسته به افت فشار و نوع رزین)
  • محاسبه حجم دیونایزر

در صورت اشباع شدن رزین ها، انجام فرایند احیا در دیونایزر الزامی است. نوع، غلظت و مقدار مواد شیمیایی مصرف شده در این فرایند وابسته به نوع و حجم رزین به کار رفته در دیونایزر است.

یک چرخه فرایندی یون زدایی به شرح زیر است:

  1. فرایند یون زدایی/ اشباع رزین
  2. شستشو معکوس بستر رزینی
  3. احیا رزین
  4. شستشو رزین

شاخص جذب رزین(Resin Selectivity)

این شاخص نشان دهنده میزان تمایل یک رزین به جذب آنیون/کاتیون مشخصی است. به طور مثال تمایل رزین کاتیونی قوی به جذب یون کلسیم(+Ca2) نسبت به جذب یون هیدروژن(+H) بیشتر است، به همین دلیل هنگام در تماس قرار گرفتن آب حاوی یون کلسیم و رزین کاتیونی فرم هیدروژنی، رزین یون کلسیم را جذب کرده و یون هیدروژن را در آب آزاد می کند. این پارامتر یکی از جنبه های طراحی فرایند یون زدایی و مشخص کننده نوع سیستم و رزین فعال در فرایند تصفیه می باشد. جدول زیر تمایل رزین های کاتیونی و آنیونی به جذب برخی کاتیون ها و آنیون ها به ترتیب از بیشترین به کمترین نمایش داده می شود.

رزین کاتیونیرزین آنیونی
+Ca2-SO42
+Mg2-NO3
+K-Cl
+Na-HCO3
+H-HSiO3
-OH

ظرفیت تبادل یون رزین

شاخص ظرفیت تبادل یون رزین، به توانایی و پتانسیل تبادل یون رزین مربوط می شود. ظرفیت تبادل یونی کل(Total Capacity) و ظرفیت تبادل یون عملیاتی(Operating Capacity)، ظرفیت های یک رزین تبادل یونی می باشند که ظرفیت عملیاتی قسمتی از ظرفیت تبادل یون فعال یک رزین است که در فرایند تبادل یون شرکت می کند. ظرفیت عملیاتی یکی از جنبه های طراحی فرایند یون زدایی و دیونایزرهای صنعتی است و به عوامل زیر بستگی دارد:

  • ترکیب آب خام
  • دبی خوراک
  • مدت زمان فرایند یون زدایی
  • ظرفیت کل رزین و سلامت رزین
  • خصوصیات آب تصفیه شده
  • نوع و غلظت ماده شیمیایی احیا کننده
  • حدود احیا شیمیایی
  • مدت زمان تماس
  • محدودیت های اقتصادی طراحی

توجه: به منظور کاهش هزینه های سرمایه گذاری اولیه و بهره برداری می توان از راهکارهای زیر استفاده کرد:

  • استفاده از گاز زدا(Degasser) پس از ستون کاتیونی و پیش از ستون آنیونی
  • استفاده از رزین کاتیونی ضعیف پیش از رزین کاتیونی قوی
  • استفاده از رزین آنیونی ضعیف پیش از رزین آنیونی قوی

طراحی مکانیکی دیونایزر

دستگاه دیونایزر صنعتی مجموعه ای از تجهیزات مانند رزین، مخزن، ابزار دقیق کنترلی و … است.

طراحی مکانیکی مختص ۳ بخش اصلی دیونایزر شامل مخازن، شیرها و لوله کشی و اتصالات و تجهیزات داخلی مخزن می باشد.

واحد مهندسی شرکت فران با استناد به آنالیز آب، ابتدا طراحی فرایندی دیونایز را انجام می دهد. سپس با توجه به نتایج طراحی فرایند و معیارهای طراحی مکانیکی، نسبت به طراحی مخزن، پمپ و سایر متعلقات دیونایزر صنعتی اقدام می کند.

طراحی مخزن بخش اصلی طراحی مکانیکی دیونایزر به شمار می رود. معمولاً جنس مخزن دیونایزر از جنس FRP/استنلس استیل بوده و در صورت نیاز پوشش داخلی ضد اسید و قلیا نیز اعمال می گردد.

تجهیزات داخلی مخزن بنابر آنالیز آب خام ورودی متغیر می باشند. معمولا رزین ها پس از اشباع شدن نیاز به فرایند احیا دارند. معمولاً در فرایند احیا، ابتدا فرایند شستشو معکوس(Backwash) توسط هوای پر فشار صورت می پذیرد. این هوا توسط نازل های واقع بر صفحات کف مخزن تامین می شود. سپس نیاز به تزریق اسید یا باز به منظور احیا رزین های کاتیونی یا آنیونی می باشد که این مواد توسط پخش کننده(Distributor) به داخل ستون وارد می شوند.

به منظور جلوگیری از خروج رزین ها از داخل مخزن به لوله ها و اتصالات، از فیلتر(صافی) استفاده می شود. سایز مِش های این فیلترها بر اساس اندازه رزین های به کار رفته در فرایند تصفیه متغیر است.

دستگاه دیونایزر بستر مختلط پولیشینگ شرکت مهندسی فران متشکل از تجهیزات زیر است:

  1. پمپ خوراک(اختیاری)
  2. مخزن بستر مختلط به همراه متعلقات داخلی
  3. ابزار دقیق سنجش رسانایی الکتریکی
  4. شیرآلات و اتصالات الکتریکی
  5. تابلو برق

تجهیزات مورد نیاز جهت احیا(در محل)

  1. ایستگاه تزریق اسید
  2. ایستگاه تزریق کاستیک
  3. پمپ رقیق سازی

 

شرکت مهندسی فران با سابقه بیش از ۱۵ سال در صنعت تصفیه آب صنعتی، طراح و تولید کننده دیونایزرهای صنعتی برای کاربردهای متنوع است. جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه دیونایزرهای صنعتی و فرایندهای یون زدایی با کارشناسان ما تماس بگیرید.

Prepared by: Negin Shahinejad

4.9/5 - (7 امتیاز)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *