تصفیه الکترونیکی آب با سختی گیر مغناطیسی در حرارت و برودت

تصفیه الکترونیکی آب با سختی گیر مغناطیسی در حرارت و برودت

تصفیه الکترونیکی آب با سختی گیر مغناطیسی در حرارت و برودت

چکیده

تصفیه آب به روش يون سازي يكي از شیوه های نوین جهت حذف میکروارگانیزمهای موجود در آب مانند ميكروبها، ویروسها و باکتري ها است. هرچند خاصیت ميكروب زدایی فلزاتی چون نقره و مس از زمانهای قدیم بر انسانها پوشیده نبوده است ولی از ظهور اولین سیستمهای تجاری تا کنون زمان زیادی نمیگذرد .

در چند دهه اخیر تکنولوژی سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی در صنایع مختلف و به خصوص در حرارت و برودت جایگاه مناسبی پیدا کرده است به طوریکه در بسیاری از موارد جایگزین روشهای دیگر که عمدتا شیمیایی هستند ، شده است.

این روشها برای اولین بار توسط موسسات تحقیقاتی فضایی بعنوان روشی جهت جایگزینی کلر در تصفیه آب استفاده شده ولی به مرور زمان و با توجه به مزایای فراوانی که نسبت به روشهای معمول گند زدایی در این تکنولوژی وجود دارد ، جایگاه مناسبی در بازار تجاری برای آن لحاظ شده و به سرعت در حال گسترش میباشد .

هم اکنون از کلر به عنوان ماده ضدعفونی کننده استفاده میشود که این ماده علاوه بر مضر بودن برای سلامتی انسان توانایی حذف همه ميكرو ارگانیزم ها را دارا نمی باشد. تصفیه الکترونیکی آب با سختی گیر مغناطیسی ، آب علاوه بر دارابودن محاسن کلر از برتری هاي چون حذف تمامی ميكرو ارگانيزم ها ، سازگاری با محیط زیست ، نصب و راه اندازی و نگهداری آسان ، کنترل دقیق عملكرد و هزینه های اقتصادی کم تر نصبت به روشهای معمول نیز برخوردار است.

سختی گیر مغناطیسی

سختی گیر مغناطیسی

مقدمه

انسان از دیر باز با مشكل آلودگی آب روبرو بوده است . بنا به اسناد تاریخی یونانیان باستان برای نخستین بار به خاصیت گندزدایی مس پی بردند. مصریان نیز آب مصرفی خود را برای مدت طولانی در ظرف های نقره نگهداری ميكردند و یا در میان قشر فقیر با قرار دادن سکه های نقره در داخل ظرف حاوی آب شرب از فساد آن جلوگیری ميكردند که این امر حاکي از آشنایی انسان با خاصیت پاک کنندگی مس و نقره است  امروزه مس به عنوان بهترین نابود کننده جلبك و خزه شناخته شده است . از اکسید مس و سولفات مس در صنعت به عنوان ضد خزه و نابود کننده قارچ استفاده ميشود  با اضافه کردن مس به رنگ و محافظ چوب ، خاصیت ضد قارچ و ضد خزه به آن داده میشود.

استفاده از خاصیت ضد عفونی  نقره نیز بسیار متداول است معمولا  از سکه های نقره ای برای جلوگیری از فساد شیر استفاده میشود فلز نقره به عنوان يك ضد باکتری قوی در افرادی که در معرض سوختگی قرار گرفته اند استفاده میشود و چند قطره از محلول نیترات آن میتواند از چشم نوزادان در مقابل اثرات عفونت ناشی از بیماری سوزاک جلوگیری کند .

آب مهمترین سیال در حرارت و برودت است که وظیفه انتقال گرما در مبدلهای حرارتی را به عهده دارد . در برجهای خنک کن ، بویلرها و چیلرها وکولینگ تاورها از آب به عنوان مایع مبدل استفاده می شود به طوریکه گردش آب موجب تبادل حرارتی می گردد . معمولا آب استفاده شده در کاربردهای حرارتی و برودتی از نوع آب سخت است ، آبهای سخت تشکیل پوسته کربنات کلسیم می دهند که مشکلات متعددی را بوجود می آورد . این پوسته به شکل رسوب بر روی سطوح داخلی لوله های حامل آب باعث کاهش ظرفیت انتقال جریان آب و انتقال جریان حرارت می شود . هنگامی که آبهای سخت حرارت داده می شوند تشکیل پوسته، خیلی سریعتر انجام می گیرد که مشکلات زیادی را به وجود می آورند.

یک پوسته به قطر یک میلیمتر بر روی سطوح گرم کننده بصورت عایق حرارتی عمل کرده و در نتیجه تقریبا ۱۰% افزایش هزینه به وجود خواهد آمد. معمولا کاتیونهای کلسیم و منیزیم در آب عامل رسوب هستند کاتیون کلسیم صرف نظر از نمک های آن که شامل سولفات کلسیم ، کلرور کلسیم و سایر نمکهای کلسیم می شود سختی کلسیم را تشکیل می دهند . همچنین کاتیون منیزیم باعث سختی منیزیم می گردد و چون عامل اصلی سختی آب ترکیبات معدنی این دو عنصر است لذا بطور کامل فرض می گردد که سختی کل آب از سبک کردن به کمک آب آهک و خاکستر کربنات سدیم و سبک کردن با استفاده از مبادله کننده های یونی به وجود می آید .

سختی گیر مغناطیسی

سختی گیر مغناطیسی

روشهای دیگری مانند الکترو دیالیز ، تقطیر ، انجماد و اسمز معکوس وجود دارد که به علت پیچیدگی و گران بودن فقط در شرایط خاص بکار برده می شود . در روشهای معمول از مواد افزودنی استفاده می شود که علاوه بر پایین بودن بازدهی مشکلات زیست محیطی نیز ایجاد می گردد . در حال حاضر سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی به عنوان یک روش غیر شیمیایی و بدون نیاز به مواد شیمیایی افزودنی به آب و سازگار با محیط زیست با خواص بسیار مفید دیگر برای صنایع مختلف همواره به عنوان جایگزین مناسبی برای روشهای پیشین مطرح است .

گندزدایی و تصفیه الکترونیکی آب

هنگامی که یون های نقره و مس در آب آزاد می شوند تبدیل به ذرات کاتیونی می شوند که نقش يك ویروس کش و ميكروب کش قوی با قابلیت نابودی فراوان را بازی مي كنند.  عمل گند زدایی زمانی اغاز می شود که سطح خارجی میکرو ارگانیزمها که ذاتاً دارای بار منفی هستند بعلت پدیده الکترواستاتیکی توسط یونهای مس و نقره محاصره مي شوند اين فرایند مانع از ادامه فعالیت زیستی ميکروبها ، باکتري ها و ویروسها شده و به تدریج آنها را از بین میبرد.

در عمل برای ایجاد فرایند یونیزاسیون از الكترودهايي استفاده میشود که از ترکیب نقره و مس ساخته شده اند با قرار گرفتن این الكترود ها در مسیر حرکت آب و ایجاد اختلاف پتانسیل در دو سر الكترود ،جریان بسیار کمی از میان دو الكترود عبور ميكند که این پدیده موجب جدا شدن یونها از الكترود و افزوده شدن آن به آب است در صورت تداوم این عمل میتوان با کنترل مقدار جریان عبوری از الكترود ها میزان یونهای مس و نقره را در آب کنترل نمود البته باید توجه نمود که میزان یونها نباید از سطوح استاندارد برای آب شرب افزایش پیدا کند . بنا به استاندارد موسسه (EPA) مقدار مس مجاز در آب ۳/۱ ذره در میلیون و مقدار نقره مجاز یکدهم مقدار مس یعنی ۱۰۰ ذره در میلیارد است برای تنظیم سطوح یونهای مس و نقره در آب باید میزان آنها در آب را بصورت الکترونیکی یا شیمیایی اندازه گیری شود.  

معمولاً نسبت بین یونهای مس و نقره در کاربردهای مختلف متفاوت است ولی عموماً به صورت يك به ده در نظر گرفته میشود . ترتیب نسبت الكترود ها به گونه ای است که اولاً آب از میان آن عبور ميكند ثانیاً در صورت لزوم تمیز شده یا تعویض گردد. با عبور آب از میان الكترود ها و با برقراری جریان الکتریکی سطحی تر ين لایه الكترود به صورت یون مثبت آزاد شده و در آب رها میشود در صورتيكه این یون با باکتری ها ، ویروسها و ميكروبها برخورد کند به علت نیروی الكترو مغناطیسی جذب آنها میشود و با محاصره کامل آنها فرایند گند زدایی کامل میشود. 

معمولاً خزه ها و جلبك ها توسط یونهای مس از بین میروند و باکتریها و ویروسها توسط  یون نقره از بین میروند .

معمولاً میزان جریان توسط يك سیستم الکترونیکی کنترل میشود که توسط آن میتوان با توجه به مشخصات آب تحت فرایند، مانند میزان ناخالصی و هدایت آب مقدار جریان را تنظیم نمود که این اطلاعات در قسمت کنترل ثبت و نمایش داده میشود . همچنین در صورت قطع جریان آب نیز باید الكترود ها از مدار خارج شوند . با توجه به اين که یون ایجاد شده در آب خارجی ترین سطح الكترود ها است و با توجه به اين که جریان الکتریکی از آند به سمت کاتد هدایت میشود لذا پیش بینی میشود که يكي از الكترود ها سریعتر از دیگری تحلیل میرود برای جلوگیری از این فرایند قسمت کنترل با ترتیب خاص محل الكترودهاي مثبت  و منفی را تعویض ميكند تا ميزان  تحلیل هر دو به يك صورت انجام شود. 

مزایای گند زدایی الکترونیکی آب

از مهمترین مزایای این روش حذف کامل ویروس ، باکتری وخزه و جلبک به شکل همزمان است که این اهداف با هیچ یک از روشهای کنونی قابل اجرا نمی باشد .

همانطور که اشاره شد با آزاد سازی یونهای مس و نقره در آب به علت مثبت بودن بار الکتریکی این یونها و همچنین پلاریته منفی غشاء سلولي میکرو ارگانیزم های موجود در آب توسط یونهای مثبت احاطه میشوند که این امر از روند طبیعی جریان حیات این سلولها جلوگیری کرده باعث از بین رفتن ان ها میشود . در مورد جلبكها و خزه ها نیز یونهای مس و نقره به امینو اسيدهاي حاوي گوگرد در پروتئینهای لازم در فرایند فتو سنتز هجوم برده باعث اختلال در این فرایند شده و مرگ زود هنگام سلولهای خزه و جلبك را باعث میشود .

يكي دیگر از مزایای گند زدایی به روش الکترونیکی خاصیت ماندگاری اثر ضد عفونی است که تقریباً هیچ يك از روشهای معمول چنین خاصیتی ندارد .

با آزاد شدن یونها در آب و تکمیل فرایند گند زدایی ، سیستم الکترونیکی همچنان به تولید یونهای تازه و ارسال آن به آب ادامه میدهد که این امر باعث ماندگاری عمل گند زدایی است از دیگر مزایای این روش میتوان به نگهداری آسان ، فاقد هر گونه ضرر برای سلامت انسان و عدم استفاده از سموم و آسانی نصب و راه اندازی و 

کاربرد های گند زدایی الکترونیکی

این روش تصفیه الکترونیکی آب با سختی گیر مغناطیسی در تمامی مواردی که از کلر استفاده میشود قابل جایگزینی است ، با این تفاوت که قابلیت حذف ویروسها نیز به آن اضافه میشود زیرا در روش کلر زنی ویروسها حذف نمی شوند پس در استخر ها بهتر است از روش گند زدایی الکترونیکی استفاده شود زيرا تمام مزایای کلر زنی را دارد ولی مضران کلر از جمله : سمی بودن حساسیت ارگانهاي بدن انسان مانند پوست و چشم به آن ، بوی بد و نگهداری دشوار ان ، کنترل میزان آن در آب و… را ندارد .

در صنعت هر جا نیاز به حذف جلبك و خزه و يا باکتری و ویروس باشد مانند سیستم توزیع و نگهداری آب ، سیستم های موتورخانه ای بخصوص بویلر ها ، چیلر ها و از همه مهمتر برجهای خنک کن که مشكل خزه و جلبك در آنها حاد است به راحتی قابل استفاده است .در آب و فاضلاب از آن میتوان به عنوان يك ضد عفونی کننده بسیار قوی استفاده کرد که کاربرد زیادی در روشهای پیش تصفیه آب دارد از انواع کوچک و کم هزینه ان میتوان به عنوان يك ميكروب زدا استفاده کرد. همچنین از این روش میتوان به عنوان يك راه حل مناسب برای پس آبهای صنعتی و حذف میکرو ارگانیزمها ی ناشی از آن استفاده کرد که لزوم آن در آبهای بیمارستانی بیش از پیش حس میشود و تقریباً تنها روش مقابله با آلودگی ناشی از آن است . 

مزاياي استفاده از دستگاه آيونايزور همراه با سختي گير الكترونيكي

  • حذف مواد شيميايي استفاده شونده به سيستم
  • كاهش قابل توجه در مصرف آب
  • حذف كامل ميكروارگانيزم ها از آب و اثرات مضر آن
  • كاهش اثرات رسوب و حذف رسوبات پيشين
  • حذف باكتري هاي مضر بخصوص  باكتري مولد بيماري شرونيزر
  • امكان استفاده از آبهاي سخت در حرارت و برودت
  • حذف و افزايش بازدهي مبدلهاي حرارتي
  • كاهش و حذف زمانهاي لازم جهت سرويس و نگهداري
  • كاهش قابل توجه در انرژي راه بردي
دیدگاه‌ها ۰

*
*