الکترو دیانیزاسیون (EDI)

برگه مشخصات
EDI یک فرایند الکترو شیمیایی پیوسته برای تصفیه آب است که در آن یون ها از میان غشاء ها و بسترهای رزینی مختلط و نیز با استفاده از برق DC در ولتاژهای خاص عبور می کنند، این فرآیند جایگزینی برای عملیات احیای استاندارد با استفاده از مواد شیمیایی اسیدی و بازی است.
 

در این شکل تصویری از یک دستگاه EDI ساده نشان داده شده است که دارای دو مدول بوده و در آن از سمت راست به ترتیب شیرهای ورودی و خروجی، دستگاه های فشارسنج، جریان سنج، شیرهای نمونه گیری و نیز یک عدد دستگاه اندازه گیری برای سنجش کیفیت آب نمایان است. این واحد EDI ، دستگاه ساده ای است که در قیاس با سیستم های بدون یون کننده (دمین) با بسترهای رزینی مختلط و اتوماتیک مشابه، فضای کمتری را اشغال می کند. با استفاده از این دستگاه، دیگر نیازی به استفاده از مواد شیمیایی قوی و مراحل خنثی سازی وجود ندارد.

فرآیند EDI

یک واحد از دستگاه EDI ، دارای تعدادی محفظه باریک است که برای انجام فرآیند تصفیه آب، متناوباً از رزین پر می شوند و آب غلیظ که دارای ناخالصی هست از میان آنها عبور می کند. غشاهای مخصوص یونی که در آنها کاتیون ها در یک طرف و آنیون ها در طرف دیگر قرار گرفته اند، این محفظه ها را از یکدیگر جدا می کنند.
یک غشاء کاتیونی مخصوص، فقط اجازه می دهد که یون های دارای بار مثبت عبور کنند و از عبور یون هایی که دارای بار الکتریکی منفی هستند جلوگیری می نماید. غشای مخصوص آنیونی به صورت معکوس عمل می کند. هیچ کدام از این غشاها به آب اجازه عبور نمی دهند.
الکترودهایی که دارای برق DC با ولتاژ بالا هستند در هر دو طرف محفظه هایی که حاوی رزین و آب غلیظ هستند، قرار دارند. بر حسب سلیقه هر شرکت سازنده، در یک سلول EDI، بین 4 تا 10 محفظه ی رزین می تواند قرار بگیرد.
همچنانکه آب شروع به گذشتن از میان سلول می کند، یونهای باردار موجود در آب در داخل محفظه رزینی، توسط رزین تبادل کننده یونی به دام می افتند. زمانی که از برق با ولتاژ 200 تا 400 VDC در درون سلول استفاده می شود، ناخالصی های آنیونی (با بار منفی) و کاتیونی (با بار مثبت) که بدام افتاده اند، در سرتاسر بستر یونی به سمت الکترود مناسب شروع به حرکت می کنند. این یونها سپس از میان غشاهای مخصوص یونی عبور کرده و به سمت محفظه ی آب غلیظ حرکت می کنند. در محفظه آب غلیظ، این یونها بوسیله غشاهایی که دارای بار الکتریکی مخالف هستند و بر روی محفظه رزینی مجاور قرار دارند، نگه داشته می شوند و در نتیجه در جریان مربوط به آب غلیظ به دام می افتند.

استانداردهای لازم برای آب خوراک دستگاه EDI

•    کیفیت آب خوراک RO : 30 ppm یا بهتر
•    سختی آب : 0.1 ppm
•    آهن (Fe+++) : 0.05 ppm
•    کلر / کلرآمین آزاد :‌0.01 ppm
•    حداکثر فشار ورودی :‌80 psi
•    حداکثر دمای ورودی : 90°F

کیفیت آب تولید شده توسط دستگاه EDI معمولی

دستگاه های EDI آبی با کیفیت بالا، معمولاً بین 16 تا 18 Megohms/cm³ ، تولید می کنند.  
توجه: مقدار سیلیس و کربنات موجود در آب خوراک، تعیین کننده کیفیت آب تولید شده می باشد.

پس تصفیه EDI

اگر از آبی با کیفیت 18.3 megohms بخواهیم آب با کیفیت بسیار بالا تولید کنیم، باید از سیستم میکس بد با توان خالص سازی زیاد، بالغ بر 500000 گالن در هر فوت مکعب رزین، قبل از مرحله تبادل استفاده کنیم.

خلاصه
استفاده از مبدلهای بدون یون کننده و قابل حمل که عملیات احیای آنها در خارج از محل انجام می شود، بهمراه دستگاه EDI بسیار جالب می باشد. مهم نیست که آب با چه کیفیتی منظور نظر باشد، و درصورت لزوم همراه با RO/EDI و PEDI ، استفاده کننده مجبور نخواهد بود که با مواد شیمیایی خطرناک سر و کار داشته باشد و با مشکل دورریز پساب حاصل از عملیات احیا مواجه نمی شود. ترکیب این فن آوری ها، روشی مطمئن و مقرون بصرفه می باشد.

کاربردهای EDI

•    نیروگاه / تاسیسات
•    بیوتکنولوژی / داروسازی
•    نیمه هادی ها / الکترونیک
•    پرداخت کردن سطوح ( صنایع خودرو سازی و غیره)
•    کالاهای مصرفی / وسایل تزئینی
•    صنایع معمولی
 

سلول شرکت Electropure

سلول شرکت General Electric

گزینه های مربوط به طراحی سیستم
EDI یک جایگزین بسیار خوب برای دستگاه های بدون یون کننده ای است که در محل احیا می شوند، این دستگاه بدون استفاده از مواد شیمیایی، مواد جامد حل شده موجود در آب تصفیه شده توسط سیستم اسمز معکوس را جدا می کند. EDI هم دارای ایمنی بیشتر بوده و هم مصرف کننده ها رغبت بیشتری در استفاده از آن بجای دستگاه بدون یون کننده دارند، زیرا در این دستگاه ها برای انجام عملیات احیا باید مواد شیمیایی احیا کننده ی قوی همچون اسید سولفوریک و سود سوزآور را ذخیره کرده و مورد استفاده قرار داد.
در دستگاه EDI مقدار بازیابی معمولی 90 درصد است و کیفیت متوسط آب از 17 megohms فراتر است، که این هر دو برای یک دستگاه تصفیه آب بسیار عالی می باشد. اما در مورد کاربردهای خاص و معین، تلاش می شود که طرح اصلی بگونه ای تغییر کند که هر دوی این موارد بهبود یابند.
در ادامه فهرستی از طرح های موجود و طرح های اصلاح شده ای که با موفقیت اجرا شده اند، آورده شده است:
A.    سیستم اصلی
B.    تزریق آب نمک
C.    برگرداندن آب غلیظ
D.    بازیابی آب غلیظ
E.    ترکیب RO/EDI

سیستم اصلی

پایین بودن هزینه و سادگی از ویژگی های طرح اصلی است. اتصالات آب، سیم کشی الکتریکی و بهره برداری از سیستم ساده می باشد. زمانی که اصول بهره برداری از EDI به کاربر تفهیم شود، عملکرد درست و طول عمر طولانی تجهیزات در EDI و اجزای آن تضمین می گردد.

تزریق آب نمک
از محلول آب نمک رقیق بعنوان حلال انتقال دهنده آب غلیظ، برای جدا کردن یونها استفاده می شود. در این ایده از آب نمک کمک گرفته می شود تا به جدا شدن الکترولیتهای ضعیف تر کمک گردیده و کیفیت آب ارتقا یابد.


برگرداندن آب غلیظ  

برگرداندن آب غلیظ همانند تزریق آب نمک، موجب زیادتر شدن TDS محلولی می شود که بعنوان حلال انتقال دهنده آب غلیظ برای جدا شدن یونهای جابجا شده مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین این ایده ای است که در آن با افزایش TDS به حذف الکترولیت های ضعیف تر کمک کرده و کیفیت آب را بهتر می کند.  

بازیابی آب غلیظ
از بازیابی آب غلیظ برای اصلاح آبی استفاده می شود که یونهای حذف شده در دستگاه EDI را حمل می کند. این آب غلیظ متناوباً از آبی که وارد دستگاه RO می شود و قبل از واحد EDI قرار دارد، بهتر می شود. بازیابی آب غلیظ برای دستگاه EDI این امکان را فراهم می کند که پساب تولید نکند و جریان الکترولیت خارج شده معمولاً 1 درصد آب خوراک یا کمتر از آن باشد.

ترکیب RO/EDI

ترکیب سیستم RO و EDI بر روی یک پایه امری عادی است. در مواردی که آب تصفیه شده توسط سیستم RO کیفیت چندان مناسبی ندارد و نیز استفاده از سیستم دمین ضروری است، از این ترتیب قرار گیری بطور گسترده ای استفاده می شود.
ویژگی های استاندارد اخذ شده از بیشتر تولیدکنندگان به قرار زیر می باشد:
•    ظرفیتهای جریانی سلول EDI از 1 تا 20 GPM برای هر مدول
•    یکسو کننده های جریان برق 400 VDC با قابلیت تنظیم
•    اتصالات جوشی سیستم لوله کشی، جریان خوراک، آب تولید شده و حسگرها همگی از نوع Schedule 80 PVC می باشند، گزینه های دیگری نیز برای جنس آنها وجود دارد.   
•    فشارسنج های SS آکنده از مایع
•    نمایشگر هدایت الکتریکی برای نشان دادن کیفیت آب خروجی
•    شیرهای کنترل کننده، فشارسنج ها و روتامتر برای نشان دادن شدت جریان برای مسیر مربوط به پساب و الکترولیت، برای هر سلول بصورت مجزا
•    قاب از جنس کربن استیل با پوشش اپوکسی
•    صفحه کنترل
گزینه های موجود اخذ شده از بیشتر تولیدکنندگان:
•    انتخاب هایی برای دستگاه های EDI به تعداد زیاد: سلول های صنعتی استاندارد، سلول هایی مناسب برای صنایع دارویی
•    یکسو کننده های هوشمند جریان برق 400 VDC
•    نمایشگرهای هدایت الکتریکی دو کاناله برای نشان دادن کیفیت آب ورودی و خروجی
•    کنترل PLC ، برنامه ریزی شده برای بهره برداری خودکار / w / اتصال Ethernet (یکی از فناوریهای مبتنی بر Frame در شبکه‌های رایانه برای شبکه‌های محلی (LAN) می‌باشد)
•    کنترل کننده ها با صفحات نمایشی لمسی
•    قاب و پایه از جنس استیل ضد زنگ یا کربن استیل با پوشش پودری
•    صفحه کنترل با پوشش اپوکسی سفید
•    نمایشگر الکترولیت با صفحه ای که از پشت به آن نور تابانده می شود و قابل روئیت می باشد.
•    جریان سنج های توربینی و پارویی (paddle wheel)
•    حسگرهای دما و فشار
•    چرخش جریان آب غلیظ با حسگرهایی برای هدایت الکتریکی و شدت جریان
•    اتصالات جوشی سیستم لوله کشی، جریان خوراک، آب تولید شده و حسگرها از جنس پلی پروپیلن یا PVDF هستند.  
•    اتصالات بهداشتی از جنس استیل TriClover
•    فشارسنج های SS پر شده با مایع w/ محافظ اندازه گیرها

مزیت های دستگاه EDI

•    اگر دستگاه EDI پس از دستگاه RO قرار بگیرد، بطور مؤثری جایگزین سیستم های بدون یون کننده ای می شود که با استفاده از مواد شیمیایی احیا می شوند و اقدامات مرتبط با مواد شیمیایی و عملیات احیا و همچنین زحمت ناشی از اجرای آنها حذف می گردد.
•    غشاها و جریان الکتریسته جایگزینی برای استفاده از مواد شیمیایی و عملیات تکراری احیا می باشند.  
•    در مقایسه با سیستم های معمولی تبادل کننده یونی با قابلیت احیا، دستگاه های EDI از نظر مکانیکی ساده تر هستند.  
•    دستگاه های EDI می توانند بطور پیوسته هفت روز در هفته و 24 ساعته و بدون وقفه برای انجام عملیات احیا در سیستم بدون یون کننده، مورد استفاده قرار گیرند.
•     تمامی عملیات مربوط به خنثی سازی پساب اسیدی و قلیایی خطرناک که در اثر انجام مراحل احیای شیمایی سیستم بدون یون کننده تولید می شوند، توسط سیستم EDI حذف می گردد زیرا مقدار بسیار زیادی از نمک ها از سیستم تخلیه می گردند.
•    به عنوان یک نتیجه، بکارگیری قوانین مربوط به محل کار و ایمنی از طرف کارفرما، و نیز تقاضای بیشتر برای قوانین دقیقتر مرتبط با سلامت، امنیت و انجام کار، هزینه بهره برداری از دستگاه های بدون یون کننده مبتنی بر استفاده از مواد شیمیایی را بیشتر می کند. استفاده از دستگاه EDI این مشکل را مرتفع می سازد.