دیونایزر چیست و چه کاربردی دارد؟

بسیاری از صنایع ، برای ادامه فرآیند های خود نیازمند آب هایی با درصد خلوص بالا هستند. در این شرایط است که دیونایزر ها روی کار می آیند. دیونایزر دستگاهی است که توسط آن آب فوق خالص تولید می شود. از این آب میتوان در آزمایشگاه ها، داروسازی ها و کارخانجات استفاده کرد. در این مقاله درباره دستگاه دیونایزر و نحوه عملکرد آن و همینطور کاربرد رزین های تبادل یونی در دیونایزر ها و عملیات دیونیزاسیون بیشتر آشنا می شویم.

مدت زمان مطالعه: 4 دقیقه

دیونیزاسیون چیست؟

دیونیزاسیون یک فرآیند فیلتراسیون آب بسیار مناسب و مقرون به صرفه برای تولید آب خالص بر اساس تقاضا برای استفاده از آکواریوم یا هیدروپونیک است.دیونیزاسیون با استفاده از رزین های تبادل یونی ، جامدات محلول را از آب خارج می کند و بار الکتریکی یونهای موجود در آب را کنترل می کند.

فرآیند دیونیزاسیون آب

در میان تمام روشهای متداول فیلتراسیون آب، فرایندی که برای حذف کلیه نمک های محلول از آب استفاده می شود به عنوان یونیزاسیون شناخته می شود . یونیزاسیون به معنای حذف یون ها است که در آب یافت می شوند و دارای بار منفی یا مثبت هستند.این فرآیند ،آب با خلوص بالا تولید می کند که به طور کلی مشابه آب مقطر است،اما در مقایسه با تقطیر، یونیزاسیون بسیار سریع تر،کم مصرف تر و مقرون به صرفه است.

 دیونایزر چیست؟

دیونایزر (Deionizer) دستگاهی شامل یک ستون کاتیونی دارای رزین کاتیونی و یک ستون آنیونی دارای رزین آنیونی است که آب فوق خالص یا آب بدون یون با هدایت الکتریکی بسیار کم تولید می­کند. ستون کاتیونی دیونایزر شامل یون­ های سدیم، کلسیم، پتاسیم و منیزیم و ستون آنیونی شامل یون­ های سولفات، کلرید، کربنات، سیلیکات و نیترات است.

ظرفیت دیونایزر ها را بسته به سختی آب ورودی، درخواست خریدار، مدت زمان کار کردن دستگاه و دبی آب مورد نیاز طراحی می­ کنند.

دیونایز کردن یا یون­ زدایی ، یک فرآیند شیمیایی است که با استفاده از رزین های سختی گیر ، یون­ های هیدروکسید و هیدروژن، با مواد معدنی آب مبادله می­ شوند. دیونایز کردن مولکول­ های آلی بدون بار، باکتری­ ها و ویروس ­ها را به خوبی از بین نمی­برد.

کاربرد رزین تبادل یونی در دیونایزر ها

رزین ها به دو صورت رزین کاتیونی و رزین آنیونی تقسیم می شوند. کاربرد رزین سختی گیر در دیونایزر و تصفیه آب بستگی به نوع ذرات استفاده شده دارد. در بیشتر موارد تصفیه آب از رزین های کاتیونی اسید ضعیف برای حذف یون های دو ظرفیتی مرتبط با قلیایی استفاده می شود. رزین های کاتیونی اسید ضعیف وقتی بهترین عملکرد را دارند که آب ، نسبت سختی و قلیایی 1: 1 یا بالاتر داشته باشد.

فرآیند یونیزاسیون از هر دو مدل رزین تبادل یونی استفاده می کند که دارای بارهای مخالف هستند – کاتیونی (منفی) و آنیونی (مثبت). رزین کاتیونی حاوی گروه های اسید سولفونیک با بار منفی است که از قبل با یون های هیدروژن شارژ می شوند. این رزین یون های مثبت را در آب جذب می کند (کلسیم ، منیزیم ، سدیم و …) و مقدار یون هیدروژن (H +) آزاد می کند. رزین آنیونی دارای بار مثبت است که یون های منفی (فلوراید ، کلرید ، سولفات و غیره) را جذب کرده و مقدار معادل هیدروکسید (OH-) آزاد می کند،سپس یون های هیدروژن و هیدروکسید با هم ترکیب شده و آب تشکیل می دهند.

تفاوت آب دیونیزه با آب مقطر

اگر چه ممکن است این دو آب از لحاظ اسمی در بازار یا آزمایشگاه یکی خوانده شوند،اما به دو روش کاملاً متفاوت تولید می شوند.آب مقطر می تواند خالص تر از آب دیونیزه باشد اما این لزوما 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 می­ شود. منظور از آب فوق خالص، آبی است که عاری از هرگونه ناخالصی مانند یون­ ها و ذرات معلق باشد و خالص ­تر از آب مقطر است. برای تولید آب مقطر، آب را می­جوشانیم و بخار آب را به ظرف دیگری منتقل می­کنیم.

عوامل موثر بر افزایش کیفیت آب دیونایزر

عوامل مختلفی مانند نوع چیدمان و ترتیب قرارگیری ستون­ ها، نوع و ظرفیت رزین تبادل یونی مصرفی، غلظت یون­ های موجود در آب خام و نوع و میزان احیا کننده­ ی مصرفی در رزین­ ها در کیفیت آب موثر است.

کاربرد آب دیونیزه

امروزه با پیچیده­ تر شدن سیستم­ های تحقیقاتی و اختصاصی شدن کاربردهای آن­ ها در مراکز تحقیقاتی، کارخانجات داروسازی و آزمایشگاه­ های کنترل استفاده از آب دیونیزه به میزان زیادی افزایش یافته است. کاربرد این سیستم­ ها از لحاظ صحت و دقت، تکرارپذیری، سرویس و نگهداری، کالیبراسیون دوره­ ای و تضمین کیفیت محصولات تولیدی در گرو استفاده از آب دیونیزه است.

این دستگاه تجهیزات جانبی دیگری دارد که در زیر اشاره شده است:

• مخزن سود و اسید
• مخزن ذخیره
• پمپ تزریق
• پمپ آب خام
• پمپ آب یون ­زدایی شده
• شیر فشارشکن
• کنتور
• هدایت سنج
• pH سنج

مکانیزم خالص ­سازی آب 

خالص ­سازی آب در دیونایزر از یک ترتیب کلی پیروی می­کند که شامل 4 مرحله است:

1- اسمز معکوس (Reverse Osmosis)

برای ایجاد فشار مثبت در ابتدا آب ورودی به وسیله­ یک پمپ برقی از کارتریج RO عبور می­کند. در این مرحله توسط مکانیزم اسمز معکوس حدود 99 درصد ذرات ارگانیک میکروبی و 95 درصد یون­ ها از آب جدا می­شوند.

2- تبادل یونی (Ion Exchange)

در ادامه آب وارد کارتریج با رزین کربن فعال (Activated Carbon) می­شود. سپس تبادل یونی اتفاق می­افتد تا 5 درصد باقیمانده یون ­ها، آلکالوئیدها و ذرات جامد معلق در آب حذف شود.

3- استریلیزاسیون (Sterilization)

آب در معرض تابش مستقیم اشعه ماوراء بنفش(UV) با طول موج nm  185-254 قرار می­گیرد تا فرآیند اکسیداسیون نوری اتفاق بیفتد. در این مرحله علاوه بر استریلیزاسیون و میکروب­زدایی، شاخص TOC آب به ppb  5-10 می­رسد.

4- فیلتراسیون نهایی در دیونایزر

در انتها آب به هنگام خروج از دستگاه دیونایزر، از فیلتر غشایی UF به قطر منافذ 0.22 میکرومتر که به End Polisher معروف است، عبور می­کند. در این مرحله در اثر فرآیند Ultrafiltration و Microfiltration آب از هر گونه آنزیم و ذرات باردار پاک شده و آماده مصرف می­باشد.

نکته: در صورت عدم استفاده فوری و همزمان با خروج از دستگاه دیونایزر، آب فوق خالص، گاز Co2 و میکروارگانیسم­ های موجود در هوا را جذب می­کند و با تغییر پارامترهای کیفی و کمی، خلوص خود را از دست می­دهد و کیفیت آب فوق خالص را ندارد. این آب برای آزمایش ­های حساس قابل استفاده نیست اما برای مصارف عمومی آزمایشگاهی مانند شست و شوی ظروف و تجهیزات آزمایشگاه مناسب است.

تفاوت دستگاه دیونایزر و آب شیرین کن صنعتی

دستگاه­ های آب شیرین­ کن با استفاده از روش ­های مبتنی بر اسمز معکوس، افزایش فشار جریان ورودی آب­ هایی با دبی 5 متر مکعب در شبانه روز را به آب شرب تبدیل می­کنند. این دستگاه­ ها توانایی تصفیه آب­هایی با TDS تقریبا ppm 35000 را دارند. دستگاه دیونایزر برای تولید آب فوق خالص در دبی پایین کاربرد دارد.

برای خرید رزین سختی گیر  و همینطور خرید رزین آنیونی میتوانید از فروشگاه آنلاین ایران کنفتک استفاده کنید.

منبع: ScienceDirect