الکترو دیالیز در سیستم‌های تصفیه آب

الکترودیالیز که با علامت مخفف ED  نشان داده می شود، یک فرآیند جداسازی غشایی می‌باشد که در آن از اختلاف پتانسیل الکتریکی به عنوان نیروی محرکه جهت انتقال یون‌ها استفاده می‌گردد.

بیشترین کاربرد این روش در تهیه آب آشامیدنی یا آب صنعتی از آب‌هایی باTDS کمتر از 5000PPm می‌باشد.

اساس فرآیند الکترودیالیز :

اساس دستگاه الکترو دیالیز در شکل نشان داده شده است در این سیستم از غشاهای پلیمری حاوی رزین‌های تبادل یونی استفاده می‌گردد. این رزین‌ها بر روی پارچه‌های پلیمری مانند پلی اتیلن پوشش داده شده‌اند. پرده‌های کاتیونی نسبت به کاتیون‌ها تراوا می‌باشند و آنیون‌ها فقط می‌توانند از غشاهای آنیونی عبور نمایند.

اگر در ظرف کمی آب نمک‌دار ریخته دو الکترود در آن گذاشته جریان پیوسته‌ای برقرار می‌شود، یون‌های (Na) که بار الکتریکی مثبت دارند به طرف کاتد (کاتیون‌ها) و یون‌های (Cl) که بار الکتریکی منفی دارند به طرف آند (آنیون‌ها) کشیده می‌شوند. اما اگر در ظرف غشاهای انتخاب کننده قرار دهیم به طوری که بعضی از غشاها، یون‌های منفی و بعضی دیگر یون‌های مثبت را متوقف کنند آب در سلول های 2 و 4 نمک زدایی می‌شود در حالی که غلظت در قسمت 3 افزایش می یابد و در نزدیکی الکترودها کلر از آند و هیدروژن از کاتد آزاد می‌شود.

بطور معمول در هر دستگاه حدود 300 الی 500 غشای کاتیونی و با تعداد مساوی غشای آنیونی وجود دارد. در بین غشاها توری‌های پلیمری تحت عنوان جدا کننده وجود دارد. این سیستم دارای الکترودهای مثبت (آند) و منفی (کاتد) می‌باشد و ایجاد میدان الکتریکی موجب حرکت یون‌های محلول به سوی الکترودها می‌گردد و محلول از بین غشاها عبور می‌کند. به عبارت دیگر با اتصال الکترودهای آند و کاتد به یک منبع جریان مستقیم و برقراری اختلاف پتانسیل مناسب، یک میدان الکتریکی بین الکترودها به وجود می‌آید. وجود میدان الکتریکی و نیروی محرکه ناشی از آن موجب حرکت کاتیون‌ها به سمت الکترود منفی (کاتد) و حرکت آنیون‌ها به سمت الکترود مثبت (آند) می‌گردد.

فضای بین دو غشای غیر هم نام سل نامیده می شود. اگر سل شامل غشاهای کاتیونی و آنیونی در نظر گرفته شود، کاتیون‌ها باید به سمت کاتد حرکت کنند، ولی به دلیل وجود غشای آنیونی چنین حرکتی رخ نمی‌دهد و آنیون های این سل باید به طرف آند حرکت کنند که به دلیل وجود غشای کاتیونی سمت چپ این سل متوقف می‌گردند. کاتیون های موجود بین غشاها می توانند به طرف کاتد در سمت راست حرکت کنند و به همین ترتیب آنیون های بین غشای ذکر شده از سمت چپ وارد سل مجاور می‌گردند. بدین ترتیب TDS آب در برخی از سل‌ها کاسته می‌شود و در بقیه افزایش می‌یابد.

به طور معمول آب تولید شده از سیستم‌های الکترو دیالیز خالص نمی‌باشد از این دستگاه‌ها به عنوان سیستم‌های واسطه‌ای استفاده می‌شود.

اجزای تشکیل دهنده یک سیستم الکترودیالیز:

- غشاء (Membrane): غشاهای سیستم الکترودیالیز از نظر جنس، مشابه رزین‌های تعویض یون هستند و از انواع کاتیونی و آنیونی می‌باشند.

- الکترودها (Electrodes): الکترودها از تیتانیم(Ti) با روپوشی از پالادیوم (pd) یا پلاتین (pt) ساخته می‌شوند تا در برابر محیط های اسیدی، قلیایی و ولتاژ اعمال شده مقاوم باشند.

- تورهای پلیمری (spacers): غشاها توسط جدا کننده‌های پلیمری از یکدیگر مجزا می‌شوند. به طور معمول ضخامت این توری‌ها در بین فضای بین غشاها نیم میلی متر و در کنار الکترودها یک میلی‌متر می‌باشد.

- پمپ‌ها (pumps): پمپ‌های مورد استفاده در دستگاه‌های الکترو دیالیز فشار پایین هستند و از انواع معمولی می‌باشند.