دستگاه آب مقطرگیری چیست؟
آب مقطرگیری یا دستگاه دیونایزر (Deionizer) یا همان سیستم تولید آب مقطر یکی از مهمترین تجهیزاتی است که نمکهای یونی محلول و مواد معدنی را از محلول با استفاده از سیستم دیونیزه کننده از فرآیند تبادل یونی حذف میکند. دستگاه آب مقطرگیری همچنین به عنوان مبدلهای یونی شناخته میشوند و اغلب با سیستمهای مورد استفاده برای تصفیه آب شور یا دریا مانند سیستمهای اسمز معکوس استفاده میشوند. اساس کار دستگاه دیونایزر (دستگاه تولید آب مقطر) فرایند تبادل یونی است. در این دستگاه آب حاوی یونهای متفاوت اعم از کاتیونی و آنیونی، با قرارگیری در مسیر رزینهای آنیونی و کاتیونی، یونهای خود را با یونهای موجود در رزین تعویض میکنند. این تعویض باعث حذف شدن یونهای اضافی آب میشود.
در واقع دیونایزر دستگاهی شامل یک ستون کاتیونی دارای رزین کاتیونی و یک ستون آنیونی دارای رزین آنیونی است که آب فوق خالص (آبی است خالصتر از آب مقطر و کاملا بدون یون و بدون مواد جامد محلول) با هدایت الکتریکی بسیار کم تولید میکند. ستون کاتیونی دیونایزر شامل یونهای سدیم، کلسیم، پتاسیم و منیزیم و ستون آنیونی شامل یونهای سولفات، کلرید، کربنات، سیلیکات و نیترات است و به این صورت کلیه کاتیونها و آنیونها حذف میشوند.
قیمت دستگاه دیونایزر تابعی از ظرفیت، کیفیت قطعات و سیستمهای کنترلی نصب شده بر روی آن است. این دستگاه از ظرفیت 5 لیتر در ساعت تا 250 لیتر در ساعت تولید میشود. کمترین قیمت دستگاه آب مقطرگیری خانگی حدود 500 دلار است. بیشترین قیمت دستگاه دیونایزر صنعتی هم ممکن است تا 6000 دلار به فروش برسد. جهت آگاهی از قیمت بروز انواع دستگاه آب مقطرگیری میتوانید از طریق صفحه ارتباط با ما، با کارشناسان شرکت مهتاب گستر تماس بگیرید.
دیونایزر چیست؟
این دستگاه شباهت بسیار زیادی به دستگاه تصفیه آب صنعتی (آب شیرین کن صنعتی) دارد که البته دستگاه آب مقطرگیری دقت بسیار بالاتری دارد و مهمترین وظیفه آن تولید آب مقطر با درجه خلوص بسیار بالا است. همچنین دستگاههای آب شیرین کن صنعتی با استفاده از روشهای مبتنی بر اسمز معکوس، افزایش فشار جریان ورودی آبهایی با دبی 5 متر مکعب در شبانه روز را به آب شرب تبدیل میکنند. بر عکس دستگاه آب مقطرگیری توانایی تصفیه آبهایی با TDS تقریبا 35000ppm را دارند.
دستگاه تولید آب مقطر برای تولید آب فوق خالص در دبی پایین کاربرد دارد. اغلب دستگاههای آب مقطرگیری آزمایشگاهی، آبی با هدایت الکتریکی زیر 1 میکرو زیمنس تولید میکنند. برای جلوگیری از آسیبهای زیست محیطی، دستگاه آب مقطرگیری یک حوضچه خنثی سازی دارد. این حوضچه در كنار تجهيزات يون زدايی آب نصب میشود تا پساب حاصل از احياء ستونهای كاتيونی و آنيونی محيط را آلوده نكند.
همچنین عوامل مختلفی مانند نوع چیدمان و ترتیب قرارگیری ستونها، نوع و ظرفیت رزین تبادل یونی مصرفی، غلظت یونهای موجود در آب خام و نوع و میزان احیاء کننده مصرفی در رزینها در کیفیت آب موثر است. از آب مقطر برای کاربردهای پزشکی، تمیز کردن ظروف، ساخت جلبک، ساخت آب خالص بالا، استاندارد کالیبراسیون، حلال برای تهیه محلول و پاک سازی کامل تجهیزات استفاده میشود.
فرایند دیونیزاسیون چیست؟
دیونیزاسیون فرآیندی است که طی آن یونهای دارای بار مثبت و بار منفی (به ترتیب کاتیونها و آنیونها) و کلیه نمکهای محلول از آب حذف میشوند. این یونها آلاینده محسوب میشوند و نتایج نادرستی را در آزمایشهای علمی ارائه میدهند و همچنین برای فلزات و آلیاژهای فلزی خورنده هستند. یونها، مولکولهایی هستند که تعداد پروتونها و الکترونهای متفاوتی دارند. اگر یک مولکول بیشتر از پروتون، الکترون داشته باشد، یک یون با بار منفی است. به همین ترتیب، اگر یک مولکول پروتون بیشتری نسبت به الکترون داشته باشد، یک یون با بار مثبت است.
در این فرآیند، آب با خلوص بالا تولید میشود که به طور کلی مشابه آب مقطر است، اما در مقایسه با تقطیر، فرایند دیونیزاسیون بسیار سریعتر،کم مصرفتر و مقرون به صرفه است. فرآیند دیونیزاسیون با استفاده از رزینهای تبادل یونی، جامدات محلول را از آب خارج میکند و بار الکتریکی یونهای موجود در آب را کنترل میکند. اگر چه ممکن است آب دیونیزه با آب مقطر از لحاظ اسمی در بازار یا آزمایشگاه یکی خوانده شوند، اما به دو روش کاملاً متفاوت تولید میشوند.
آب مقطر میتواند خالصتر از آب دیونیزه باشد اما این لزوماً 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 میشود. برای تولید آب مقطر، آب را جوشانده و بخار آب را به ظرف دیگری انتقال میدهند.
آب دیونیزه چیست؟
آب دیونیزه آبی است که تمام یونهای معدنی آن حذف شده باشند. منظور از یونهای معدنی کاتیونهایی از قبیل سدیم، کلسیم، آهن و مس و آنیونهایی مانند کلرید و سولفات است. آب دیونیزه، هدایت الکتریکی بسیار کم در حدود 0.056 میکرو زیمنس دارد. در این حالت مقاومت الکتریکی آب برابر 18MΩ است.
تجهیزات دستگاه تولید آب مقطر
دستگاه آب مقطرگیری برای تولید آب دیونیزه تجهیزات جانبی دارد که عبارت است از:
- کنتور
- pH سنج
- پمپ تزریق
- هدایت سنج
- مخزن ذخیره
- پمپ آب خام
- شیر فشارشکن
- مخزن سود و اسید
- پمپ آب یون زدایی شده
نحوه خالص سازی آب توسط دستگاه دیونایزر
با توجه به موارد مصرف آب خالص و نیاز به حذف تمام مواد زائد و یونها و مواد آلی موجود در آن، فرآیند تولید آب خالص با دستگاه دیونایزر شامل چند گام مهم است که عبارت است از:
- حذف ذرات جامد و فلزات سنگین موجود در آب
در اولین گام با عبور آب از فیلترهای کربن فعال و فیلترهای رسوب گیر نسبت به حذف فلزات سنگین و مواد جامد نامحلول با اندازه بیش از یک میکرون و گازهای محلول در آب اقدام میشود. خروجی آب حاصل از این گام دارای یون و نمک بوده و با فیلترهای کربن فعال و فیلترهای سختی گیر قابل حذف نیستند. به همین خاطر وارد مرحله بعد دستگاه دیونایزر میشوند.
- حذف نمکها و یونها توسط سیستم اسمز معکوس (RO)
اسمز معکوس که یکی از روشهای بسیار کاربردی در تولید آب خالص است، قابلیت حذف یونهای تک ظرفیتی و چند ظرفیتی را دارا است. علاوه براین، با این روش میتوان ذرات جامد نامحلول باقی مانده از گام قبل که بیشتر از 0.0001 µm میباشند را حذف کرد. در این مرحله آب با فشار پمپ برقی از کارتریجهای سیستم RO عبور میکند و در نهایت تا 95 درصد از یونها و حدود 99 درصد ذرات میکروبی موجود در آب حذف میشوند. خروجی دستگاه آب مقطرگیری باید فاقد هرگونه یون در آب باشد و به همین خاطر آب حاصل از این گام از کارتریجهای رزین فعال شده عبور کرده و در نهایت 5 درصد یون باقی مانده نیز حذف میشود.
- فرآیند استریلیزاسیون
به منظور حذف تمام میکروارگانیسمها (شامل میکروب و ویروسهای موجود در آب)، لازم است اشعه ماورا بنفش (UV) با طول موج 185-254NM به آن تابیده شود تا فرآیند اکسیداسیون نوری اتفاق بیفتد. در این مرحله شاخص TOC آب به 5-10 ppb میرسد.
- فیلتراسیون نهایی آب در دستگاه آب مقطرگیری
در انتها آب با عبور از فیلتر غشایی UF به قطر منافذ 0.22 میکرومتر و تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون از هرگونه آنزیمهای باردار شده و میکروب عاری میشود. آب تولید شده در آخرین مرحله از دیونایزر به آب فوق خالص شهرت دارد و از هر گونه آنزیم و ذرات باردار پاک شده است که بیشتر در مصارف پزشکی و آزمایشگاهی مورد استفاده و بهره برداری قرار میگیرد.
نکات مهم استفاده از آب فوق خالص
آب خالص (آب بدون یون تولید شده با دستگاه دیونایزر) بسیار واکنش پذیر است و به شدت در جذب میکروب و آلودگیهای موجود در محیط و دی اکسید کربن مستعد است. با جذب مجدد این مواد خلوص آب تا حد زیادی کاهش پیدا کرده و برای مصارف پزشکی کمتر مورد استفاده قرار میگیرد. به همین دلیل است که باید آب خالص تولید شده توسط این دستگاه را بلافاصله استفاده کرد تا با تغییر پارامترهای کیفی و کمی، خلوص خود را از دست ندهد و کیفیت آب فوق خالص را داشته باشد.
این آب برای آزمایشهای حساس قابل استفاده نیست اما برای مصارف عمومی آزمایشگاهی مانند شستشوی ظروف و تجهیزات آزمایشگاه مناسب است. لذا اکیداً توصیه میشود که آب فوق خالص به صورت تازه و بلافاصله بعد از خروج از دستگاه مصرف شده و حتی المقدور از نگهداری و ذخیره سازی آن خودداری شود. علاوه بر این، لازم است رزینهای دستگاه بعد از چند ساعت یا چند روز استفاده احیاء شوند. فرآیند احیاء رزینها به این صورت است که رزینهای موجود در ستون کاتیونی از اسیدهایی همچون اسید سولفوریک، اسید کلریک عبور داده میشود. در مقابل، بمنظور احیاء رزین ستون آنیونی دستگاه آب مقطرگیری، هیدروکسید از درون آن عبور داده خواهد شد.
کاربردهای سیستم آب مقطرگیری
امروزه با پیچیدهتر شدن سیستمهای تحقیقاتی و اختصاصی شدن کاربردهای آنها در مراکز تحقیقاتی، کارخانجات داروسازی و آزمایشگاههای کنترل، درخواست برای استفاده از آب دیونیزه به میزان زیادی افزایش یافته است. کاربرد تجهیزات مورد استفاده در این اماکن، از لحاظ صحت و دقت، تکرار پذیری، سرویس و نگهداری، کالیبراسیون دوره ای و تضمین کیفیت محصولات تولیدی در گرو استفاده از آب دیونیزه است.
موارد استفاده آب دیونیزه به شرح زیر است:
- تولید شامپو
- صنعت نانو
- مواد خنک کننده
- عطر سازی
- در باتری ها
- لیزر پزشکی
- میکروبیولوژی
- آماده سازی حلال
- تولید مواد شوینده
- استانداردهای کالیبراسیون
- بسیاری از آزمایشات شیمی
- شستشوی ظروف خصوصا تمیز کردن نهایی
نحوه عملکرد دستگاه دیونایزر
عوامل زیادی در عملکرد صحیح دستگاه آب مقطرگیری تاثیر میگذارند. چنانچه تمامی پارامترهای ورودی و عملکرد دستگاه درست تنظیم یا کنترل شود، مطمئن باشید کیفیت آب خروجی از کیفیت بسیار بالایی برخوردار است. حتما در استفاده از دستگاه دیونایزر آب مقطرگیری، پارامترهای زیر را به طور روزانه چک کنید.
- ظرفیت رزینهای آنیونی و کاتیونی
- غلظت یونهای موجود در آب خام
- نوع رزین مصرفی (با توجه به کاربرد)
- نوع و میزان احیاکنندۀ مصرفی در رزینها
- ترتیب قرارگیری و چیدمان ستونهای دستگاه
ویژگیهای دستگاه آب مقطرگیری شرکت مهتاب گستر
سیستمهای آب مقطرگیری که شرکت مهتاب گستر تولید میکند ما ادعا مینمائیم در ایران نمونه است. شاید اگر بخواهیم بصورت تیتروار مهمترین ویژگیهای این دستگاهها را لیست نمائیم بتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- دارای نمایشگر عملکرد و وضعیت دستگاه
- مجهز به ابزار اندازه گیری پی اچ متر آنلاین
- قابلیت نصب لامپ UV و مخزن خارجی
- مجهز به سیستم شستشوی اتوماتیک فیلترها
- قابلیت کارکرد سیستم به صورت مدام و پیوسته
- دارای هدایت سنج الکتریکی و مخازن پلی اتیلن ذخیره آب تصفیه شده هستند.
- دارای سیستم حفاظتی در مقابل قطع آب و برق
- طراحی دستگاه دیونایزرهای شرکت مهتاب گستر بر اساس آنالیز کامل آب
- لولههای مقاوم در مقابل خوردگی از جنس پیویسی و پلی پروپیلن
- دارای منبع ذخیره خارجی و کنترل سطح اتوماتیک مخزن
- ستونهای کاتیونی و آنیونی از جنس استنلس استیل ۳۱۶ ضد اسید یا کامپوزیت
- ساخته شده از با کیفیتترین فیلترهای موجود و معتبرترین برندهای جهانی
کاربرد رزین تبادل یونی در دستگاههای دیونایزر
رزینها به دو صورت رزین کاتیونی و رزین آنیونی تقسیم بندی میشوند. کاربرد رزین سختی گیر در دیونایزر و تصفیه آب بستگی به نوع ذرات استفاده شده دارد. در بیشتر موارد تصفیه آب، از رزینهای کاتیونی ضعیف برای حذف یونهای دو ظرفیتی مرتبط با قلیایی استفاده میشود. رزینهای کاتیونی ضعیف وقتی بهترین عملکرد را دارند که آب، نسبت سختی و قلیایی یک به یک یا بالاتر داشته باشد.
فرآیند یونیزاسیون از هر دو مدل رزینهای تبادل یونی (آنیونی و کاتیونی) استفاده میکند که دارای بارهای مخالف هستند. رزین کاتیونی حاوی گروههای اسید سولفونیک با بار منفی است که از قبل با یونهای هیدروژن شارژ میشوند. این رزین یونهای مثبت را در آب جذب میکند (کلسیم، منیزیم و سدیم) و مقدار یون هیدروژن آزاد میکند. رزین آنیونی دارای بار مثبت است که یونهای منفی (فلوراید، کلرید و سولفات) را جذب کرده و مقدار معادل هیدروکسید آزاد میکند، سپس یونهای هیدروژن و هیدروکسید با هم ترکیب شده و آب تشکیل میدهند.
مهمترین کاربردهای دستگاه آب مقطرگیر
با توجه به فرآیند خالص سازی آب در دستگاه دیونایزر و خلوص بسیار بالا در خروجی این دستگاه، در مصارف مختلف صنعتی و پزشکی میتوان از آن استفاده نمود. از جمله موارد مصرف دستگاه آب مقطرگیری عبارتند از:
- سرم سازی
- صنایع آبکاری
- آب مقطرگیری
- کارخانجات دارویی
- کارخانجات رنگ سازی
- شستشوی ظروف و وسایل آزمایشگاهی
- شستشوی قطعات و بردهای الکترونیکی
- استفاده در صنایع پزشکی (به عنوان مثال دستگاه دیالیز خون)
- کارخانجات مواد بهداشتی و غذایی و تمام صنایع دارویی
مزیتهای دستگاه دیونایزر مهتاب گستر
اگر بخواهیم از مزایای دستگاههای تولیدی مهتاب گستر توضیح دهیم، آنقدر به تولیداتمان ایمان داریم که باید صفحهها بنویسیم لیکن به چند نمونه از مهمترین آنها اشاره مینمائیم.
- قیمت ارزان با توجه به کیفیت بالا و قابل رقابت با نمونههای خارجی
- بدون تولید پساب
- هزینه نگهداری پایین
- مصرف برق نسبتا پایین
- طول عمر بالای فیلترهای مورد استفاده در ساخت دستگاه
- مجهز به تابلو کنترل هوشمند
- حداکثر میزان جلوگیری از هدر رفت آب
- دارای دستورالعمل راهبری دقیق و بسیار ساده
- تولید آب بدون یون با درجه خلوص بالا (بیش از 99 درصد)
چرا باید از آب خالص استفاده کرد؟
وجود آب خالص در دنیای پزشکی یکی از ملزومات است و از این آب حتی برای ساخت تجهیزات پزشکی نیز استفاده میشود. یکی از مصارف آب خالص در دستگاه دیالیز است. دستگاه دیالیز مواد معدنی مورد احتیاج بدن را در صورتی که میزان آنها در خون زیاد نباشد، وارد خون میکند. به این ترتیب که ابتدا این مواد، در آب خالص حل میشوند و سپس وارد رگهای خونی میشوند. در آزمایشگاههای داروسازی معمولا برای آزمایش انواع داروها لازم است از آبی خالص و بدون هیچ گونه ناخالصی استفاده کرد تا نتیجه آزمایش دقیق باشد. به همین دلیل میتوان آب خروجی از دستگاه آب مقطرگیری را بهترین گزینه در این حوزه معرفی کرد.
علاوه بر این در آزمایشگاهها برای شستشوی ظروف آزمایش نیز از این آب استفاده میکنند چرا که استفاده از آب ناخالص میتواند ذراتی را در این ظروف به جای بگذارد که میتوانند نتیجه آزمایش را تغییر دهند. در صنعت الکترونیک هم برای شستشوی قطعات الکترونیکی و یا خنک کردن قطعات الکترونیکی حساس از آب خروجی این دستگاهها استفاده میکنند. البته استفاده از دیونایزرها محدود به این موضوعات ناست و در صنایع دیگری نیز استفاده میشود. بنابراین استفاده از دستگاه دیونایزر بسیار کاربردی است و در صنایع مختلفی از آن استفاده میشود.
احیاء رزین دستگاه آب مقطرگیری
رزینهای دستگاه دیونایزر پس از مدتی استفاده اشباع میشوند و لازم است احیاء شوند. برای احیای رزین در ستون کاتیونی از اسیدهای پروتن (مانند اسید کلریدریک و اسید سولفوریک) و برای احیاء رزین در ستون آنیونی از بازها یا به عبارتی هیدروکسید مانند سود نمک استفاده میشود. در سیستمهایی که تنها ستون کاتیونی در جریان است، استفاده از نمک طعام برای احیای رزین مرسوم است.
آیا نوشیدن آب مقطر یا آب دیونیزه کار درستی است؟
آب مقطر و آب دیونیزه ساختاری مشابه به هم دارند. در واقع در هر دو فرآیند حذف ناخالصیهای یونی انجام میشود اما با هم یکسان نیستند. اگر چه بسیاری از مردم دوست دارند که آب مقطر یا آب دیونیزه را بنوشند، اما این آب، بهترین انتخاب برای آب نوشیدنی ناست چرا که این آب فاقد مواد معدنی است که در آب شیرین وجود دارد. علاوه بر این، طعم و مزه آب شیرین بهتر است و مواد معدنی و ویژگیهایی که برای سلامتی لازم است را دارا میباشند.
تفاوت دیونایزر صنعتی و آزمایشگاهی
دیونایزر آزمایشگاهی در شرکتهای داروسازی جهت تولید آب دیونیزه در راستای انجام انواع آزمایشهای طبی، تولید آب مقطر و تولید انواع دارو کاربرد دارد اما عمده کاربرد دستگاه دیونایزر صنعتی در تولید آب دیونیزه و آب فوق خالص است. با توجه به ارتباط دستگاه تولید آب مقطر و فیلتر شنی، پیشنهاد مینمائیم از صفحه فیلتر شنی شرکت مهتاب گستر بعنوان بزرگترین تولید کننده سیستمهای تهویه مطبوع شامل برج خنک کننده، چیلر، دستگاههای هواساز و… بازدید فرمائید.
خرید دستگاه آب مقطرگیری
برای خرید دستگاه دیونایزر حتما باید کاربرد مورد نظر خود را با تمام زوایا بشناسید. چرا که اکثر اجزای دستگاه با توجه به سفارش مشتری و طراحی مورد نظر آنها ساخته شده و به فروش میرسند. به عنوان مثال بدنه دستگاههای دیونایزر و كليه شيرها، لولهها، و اتصالات آن، از متریالهایی همانند فولاد ضد زنگ، آهن پوشش داده شده با پیویسی و یا سایر پلیمرها ساخته میشوند. تمام این متریال بسته به طراحی و با سفارش خریدار انتخاب میشوند.
علاوه بر متریال مورد استفاده در ساخت بدنه و قطعات دستگاه، ستونهای کاتیونی و آنیونی دستگاه به صورت تک لایه، دو لایه یا چند لایه بسته به شرایط شیمیایی آب درخواستی ساخته میشود. بنابراین ابتدا نسبت به نوع آب درخواستی و شرایط آن به شکل دقیق اطلاع حاصل کنید. علاوه بر دو عامل ذکر شده در بالا، سختی آب ورودی منطقه، ساعت کاری دستگاه، دبی و ظرفیت آب مورد نیاز نیز اهمیت شایانی در انتخاب و خرید دیونایزر دارند.
نکتۀ مهم دیگری که هنگام خرید دستگاه آب مقطرگیری باید مورد توجه قرار گیرد، گارانتی و خدمات پس از فروش ارائه شده توسط شرکت فروشنده است که از اهمیت بالایی برخوردار است. بدیهی است خرید از شرکتهایی که تعمیر و سرویس دستگاههای آب مقطرگیری مختلف را توسط کارشناسان مجرب انجام میدهند، ارجحیت دارند. مطرحترین برندهای دستگاه آب مقطرگیری خارجی حاضر در ایران GFL آلمان، Hamilton، Fistreem و BIBBY انگلیس هستند.
قیمت دستگاه آب مقطرگیری
دستگاه دیونایزر در انواع ظرفیتهای آزمایشگاهی و صنعتی تولید و عرضه میشود. همچنین برای سهولت در استفاده بسته به نیاز خریدار به دو صورت اتوماتیک و نیمه اتوماتیک طراحی میشوند. قیمت دستگاه دیونایزر به عوامل متعددی از جمله میزان آب ورودی، کیفیت آب ورودی به دستگاه و کیفیت تجهیزات مورد استفاده در ساخت این دستگاه بستگی دارد. ظرفیت دیونایزرها به نسبت درخواست مشتری، میزان سختی آب ورودی، میزان مصرف دستگاه و دبی آب مورد نیاز متفاوت طراحی و تولید میشوند که بالتبع بر روی قیمت دستگاه نیز تاثیر میگذارد. جنس بدنه دیونایزر عموما از متریال زیر ساخته میشود:
- کربن استیل
- استنلس استیل
- فایبرگلاس
در گذشته هزینه تولید آب فوق خالص بسیار بالا بود که همین علت، سبب شد که اغلب صنایع از آب مقطر معمولی برای تغذیه سیستم خود استفاده کنند، اما امروزه با پیشرفت تکنولوژی تصفیه آب و فاضلاب هزینهها کمتر شده و به کمک دستگاههای دیونایزر میتوان با قیمت کمتر آب بسیار خالص به دست آورد. درصورت تمایل به خرید دستگاه آب مقطرگیری، با همکاران من در شرکت مهتاب گستر بزرگترین تولید کننده تجهیزات تهویه مطبوع منجمله برج خنک کن، مبدلهای حرارتی، چیلرهای تراکمی تماس حاصل فرمایید.
سپاس