الکترودیالیز

پکیج یون زدایی مناسب داروسازی

معرفی الکترودیالیز

  • در فرآیندهای مختلف، آب با میزان مختلفی از املاح و یون مورد استفاده میشود
  • برای تهیه آب بدون یون، راهکارهای مختلفی موجود است
  • یکی از راه های اصلی آن، پکیج الکترودیالیز است
  • الکترودیونیزاسیون روشی نو است که استفاده از آن هر روز بیشتر میشود

فرآیند الکترودیونیزاسیون در الکترودیالیز

  • یک چمبر از سلول های رزینی در دستگاه تعبیه شده
  • قطب های مثبت و منفی در سلولها قرار دارند
  • میدان الکتریکی، قطب های مثبت و منفی ایجاد می کند
  • با اعمال میدان الکتریکی به آب، می توان یون ها را از آن جدا کرد
  • بدینوسیله آب با EC کم بدست می آید

الکترو دیونایزر یا الکترودیالیز

الکترودیونایزر چگونه کار میکند
الکترودیونایزر چگونه کار میکند

پکیج الکترودیالیز کجا کاربرد دارد

  • پتروشیمی ها و پالایشگاه ها
  • کارخانه های فولاد و مس
  • نیروگاه ها
  • داروسازی ها
  • آزمایشگاهها
  • صنایع آبکاری

بازده الکترودیالیز

  • عامل جداسازی یونها در الکترودیالیز، جریان الکتریسیته DC یا مستقیم است.
  • هر چه فاصله سل ها کمتر باشد، مقاومت الکتریکی کمتر شده و برق کمتری مصرف میشود.
  • هر چه فاصله سل ها کمتر باشد، به تعداد سل های بیشتری نیاز خواهد شد.

اجزای سیستم الکترودیالیز

  • غشا Membrane که باردار و کاتیونی آنیونی هستند
  • الکترود مثبت و منفی Electrodes معمولا از جنس فلزاتی چون تیتانیوم کوت دار هستند
  • مش Spacer که غشا ها را از هم جدا میکند
  • پمپ Pump معمولا از پمپ های انتقال استفاده میشود
  • سل Cell مجموعه ای است از یک غشای آنیونی، یک غشای کاتیونی، و مش بین آنها
  • الکترودیالیز با علامت مخففED  نشان داده می شود
  • یک فرآیند جداسازی غشایی می باشد که در آن از اختلاف پتانسیل الکتریکی به عنوان نیروی محرکه جهت انتقال یون ها استفاده می گردد
  • بیشترین کاربرد این روش در تهیه آب آشامیدنی یا آب صنعتی از آب هایی با TDS کمتر از 5000PPm می باشد

اگر آند به یک منبع برق مستقیم وصل شوند ، اختلاف ولتاژ آند و کاتد باعث می شود که کاتیون ها به طرف کاتد و  آنیون ها به سمت آند حرکت کنند . فضای شامل دو غشاء ( ممبرین – ممبران )  غیر همنام (آنیونی و کاتیونی) را یک سل می نامند.

اگر سل شامل غشاء ( ممبرین – ممبران ) های (۱)و(۲) را در نظر بگیریم ،کاتیون باید به سمت راست حرکت کند در طرف راست این سل غشاء ( ممبرین – ممبران )  آنیونی است که یون مثبت نمی تواند از آن عبور کند . بنابراین کاتیون ها در سل باقی می مانند . از طرفی آنیون های این سل باید به طرف آند حرکت کنند ولی در طرف چپ با غشاء ( ممبرین – ممبران )  کاتیونی بر خورد می کنند که به آنیون ها اجازه عبور نمی دهد بنابراین از یون های آب خام ورودی به این سل نه فقط هیچ یونی کم نمی شود بلکه آنیون های سل مجاور ،یعنی سل شامل غشاء ( ممبرین – ممبران ) های (۲) و (۳) وارد سل مورد نظر می شود.

اگر سل شامل غشاء ( ممبرین – ممبران ) های (۲) و (۳) را در نظر گرفته ،مشاهده می شود که آنیون های آب داخل این سل به طرف سمت چپ حرکت می کنند و چون غشاء ( ممبرین – ممبران )  (۲) آنیونی است و بالطبع آنیون ها را از خود عبور می دهد پس آنیون ها وارد محلول سل مجاور می شوند و به همین صورت کاتیون های این سل به سمت راست حرکت کرده و با غشاء ( ممبرین – ممبران )  کاتیونی برخورد می کنند که می توانند از آن غشاء ( ممبرین – ممبران )  عبور کرده و وارد محلول سل مجاور شوند .

بنابراین دیده می شود که در الکترودیالیز،از یون های آب بعضی از سل ها کاسته شده و آب تصفیه می شود ولی در سل مجاور آن ،به یون ها آب خام افزوده می شود و محلول غلیظ از یون ها حاصل می شود نکات قابل توجه در الکترودیالیز عبارتند از :

  • عامل تصفیه در الکترودیالیز جریان برق مستقیم است.
  • هر چه فاصله سل کمتر باشد مقاومت الکتریکی کمتر می شود و در نتیجه در هزینه برق صرفه جویی می شود .
  • هر چه فاصله سل ها کمتر باشد برای تصفیه مقدار معینی آب به تعداد سل های بیشتری نیاز است در عمل نیز یک دستگاه االکترودیالیز ممکن است تا حدود ۵۰۰ جفت سل داشته باشد.
  • هر چه تعداد یون ها آب تصفیه شده کمتر باشد (آب خالص تر باشد)مقاومت الکتریکی بیشتر می شود و هزینه برق افزایش می یابد بنابراین تهیه آب کاملا خالص و بدون یون نا خالصی با الکترودیالیز عملا اقتصادی می باشد زیرا که مقاومت الکتریکی آب مقطر بسیار زیاد است .
  • در الکترودیالیزفقط می توان یون های آب را کاهش داد. بنابراین ذرات معلق بدون بار و یا رنگ آب را نمی توان با الکترودیالیز بهبود بخشید.
  • شدت جریان لازم در الکترودیالیز مستقیمأ بستگی به تعداد یون هایی دارد که از غشاء ( ممبرین – ممبران ) ها عبور می کند .
  • باید توجه داشت که مقاومت یک جفت سل بستگی به غلظت یون های آب خام و آب تصفیه شده دارد . هر چه تعدا یون های آب تصفیه شده کمتر باشد مقاومت ،بیشتر می شود و مقدار مقاومت  الکتریکی هر جفت سل برای آبهای معمولی حدود ۵-۵۰۰ اهم سانتیمتر مربع است.

اساس فرآیند الکترودیالیز

اساس دستگاه الکترو دیالیز در شکل نشان داده شده است در این سیستم از غشاهای پلیمری حاوی رزین های تبادل یونی استفاده می گردد. این رزین ها بر روی پارچه های پلیمری مانند پلی اتیلن پوشش داده شده اند. پرده های کاتیونی نسبت به کاتیون ها تراوا می باشند و آنیون ها فقط می توانند از غشاهای آنیونی عبور نمایند.

اجزای تشکیل دهنده یک سیستم الکترودیالیز

  •  – غشاء (Membrane): غشاهای سیستم الکترودیالیز از نظر جنس، مشابه رزین های تعویض یون هستند و از انواع کاتیونی و آنیونی می باشند
  • – الکترودها (Electrodes): الکترودها از تیتانیم(Ti) با روپوشی از پالادیوم (pd) یا پلاتین (pt) ساخته می شوند تا در برابر محیط های اسیدی، قلیایی و ولتاژ اعمال شده مقاوم باشند
  • – تورهای پلیمری (spacers): غشاها توسط جدا کننده های پلیمری از یکدیگر مجزا می شوند. به طور معمول ضخامت این توری ها در بین فضای بین غشاها نیم میلی متر و در کنار الکترودها یک میلی متر می باشد
  • – پمپ ها (pumps): پمپ های مورد استفاده در دستگاه های الکترو دیالیز فشار پایین هستند و از انواع معمولی می باشند
  • الکترودیالیز با علامت مخففED  نشان داده می شود
  • یک فرآیند جداسازی غشایی می باشد که در آن از اختلاف پتانسیل الکتریکی به عنوان نیروی محرکه جهت انتقال یون ها استفاده می گردد
  • بیشترین کاربرد این روش در تهیه آب آشامیدنی یا آب صنعتی از آب هایی با TDS کمتر از 5000PPm می باشد

اگر آند به یک منبع برق مستقیم وصل شوند ، اختلاف ولتاژ آند و کاتد باعث می شود که کاتیون ها به طرف کاتد و  آنیون ها به سمت آند حرکت کنند . فضای شامل دو غشاء ( ممبرین – ممبران )  غیر همنام (آنیونی و کاتیونی) را یک سل می نامند.

اگر سل شامل غشاء ( ممبرین – ممبران ) های (۱)و(۲) را در نظر بگیریم ،کاتیون باید به سمت راست حرکت کند در طرف راست این سل غشاء ( ممبرین – ممبران )  آنیونی است که یون مثبت نمی تواند از آن عبور کند . بنابراین کاتیون ها در سل باقی می مانند . از طرفی آنیون های این سل باید به طرف آند حرکت کنند ولی در طرف چپ با غشاء ( ممبرین – ممبران )  کاتیونی بر خورد می کنند که به آنیون ها اجازه عبور نمی دهد بنابراین از یون های آب خام ورودی به این سل نه فقط هیچ یونی کم نمی شود بلکه آنیون های سل مجاور ،یعنی سل شامل غشاء ( ممبرین – ممبران ) های (۲) و (۳) وارد سل مورد نظر می شود.

اگر سل شامل غشاء ( ممبرین – ممبران ) های (۲) و (۳) را در نظر گرفته ،مشاهده می شود که آنیون های آب داخل این سل به طرف سمت چپ حرکت می کنند و چون غشاء ( ممبرین – ممبران )  (۲) آنیونی است و بالطبع آنیون ها را از خود عبور می دهد پس آنیون ها وارد محلول سل مجاور می شوند و به همین صورت کاتیون های این سل به سمت راست حرکت کرده و با غشاء ( ممبرین – ممبران )  کاتیونی برخورد می کنند که می توانند از آن غشاء ( ممبرین – ممبران )  عبور کرده و وارد محلول سل مجاور شوند .

بنابراین دیده می شود که در الکترودیالیز،از یون های آب بعضی از سل ها کاسته شده و آب تصفیه می شود ولی در سل مجاور آن ،به یون ها آب خام افزوده می شود و محلول غلیظ از یون ها حاصل می شود نکات قابل توجه در الکترودیالیز عبارتند از :

  • عامل تصفیه در الکترودیالیز جریان برق مستقیم است.
  • هر چه فاصله سل کمتر باشد مقاومت الکتریکی کمتر می شود و در نتیجه در هزینه برق صرفه جویی می شود .
  • هر چه فاصله سل ها کمتر باشد برای تصفیه مقدار معینی آب به تعداد سل های بیشتری نیاز است در عمل نیز یک دستگاه االکترودیالیز ممکن است تا حدود ۵۰۰ جفت سل داشته باشد.
  • هر چه تعداد یون ها آب تصفیه شده کمتر باشد (آب خالص تر باشد)مقاومت الکتریکی بیشتر می شود و هزینه برق افزایش می یابد بنابراین تهیه آب کاملا خالص و بدون یون نا خالصی با الکترودیالیز عملا اقتصادی می باشد زیرا که مقاومت الکتریکی آب مقطر بسیار زیاد است .
  • در الکترودیالیزفقط می توان یون های آب را کاهش داد. بنابراین ذرات معلق بدون بار و یا رنگ آب را نمی توان با الکترودیالیز بهبود بخشید.
  • شدت جریان لازم در الکترودیالیز مستقیمأ بستگی به تعداد یون هایی دارد که از غشاء ( ممبرین – ممبران ) ها عبور می کند .
  • باید توجه داشت که مقاومت یک جفت سل بستگی به غلظت یون های آب خام و آب تصفیه شده دارد . هر چه تعدا یون های آب تصفیه شده کمتر باشد مقاومت ،بیشتر می شود و مقدار مقاومت  الکتریکی هر جفت سل برای آبهای معمولی حدود ۵-۵۰۰ اهم سانتیمتر مربع است.

اساس فرآیند الکترودیالیز

اساس دستگاه الکترو دیالیز در شکل نشان داده شده است در این سیستم از غشاهای پلیمری حاوی رزین های تبادل یونی استفاده می گردد. این رزین ها بر روی پارچه های پلیمری مانند پلی اتیلن پوشش داده شده اند. پرده های کاتیونی نسبت به کاتیون ها تراوا می باشند و آنیون ها فقط می توانند از غشاهای آنیونی عبور نمایند.

اجزای تشکیل دهنده یک سیستم الکترودیالیز

  •  – غشاء (Membrane): غشاهای سیستم الکترودیالیز از نظر جنس، مشابه رزین های تعویض یون هستند و از انواع کاتیونی و آنیونی می باشند
  • – الکترودها (Electrodes): الکترودها از تیتانیم(Ti) با روپوشی از پالادیوم (pd) یا پلاتین (pt) ساخته می شوند تا در برابر محیط های اسیدی، قلیایی و ولتاژ اعمال شده مقاوم باشند
  • – تورهای پلیمری (spacers): غشاها توسط جدا کننده های پلیمری از یکدیگر مجزا می شوند. به طور معمول ضخامت این توری ها در بین فضای بین غشاها نیم میلی متر و در کنار الکترودها یک میلی متر می باشد
  • – پمپ ها (pumps): پمپ های مورد استفاده در دستگاه های الکترو دیالیز فشار پایین هستند و از انواع معمولی می باشند