ممکن است مفاهیم آب یونیزه و آب نرم شده را شنیده باشید. آیا در مقطعی به این سؤالات فکر کرده‌اید: آب دیونیزه چیست و آب نرم چیست؟ چه تفاوتی بین آنها وجود دارد؟
در این مقاله، نگاهی عمیق به تعاریف آب دیونیزه و آب غیر معدنی به شما خواهیم داد. در ضمن به معرفی نحوه ساخت و کاربرد آنها می‌پردازیم.
آب دیونیزه و آب نرم چیست؟
آب دیونیزه: معمولاً آب آشامیدنی باکیفیت با غلظت کم یا وجود نداشتند آلاینده‌های یونی است. اساساً آب دیونیزه شده از طریق فرایندی به نام دیونیزاسیون تولید می‌شود که مواد معدنی را از آب خام ریشه کن می‌کند. با توجه به نیازهای مختلف کیفیت آب و استفاده، مقاومت آب خروجی را می‌توان بین 1 ~ 18MΩ.cm کنترل کرد.
دیونیزه کردن بیشتر مواد آلی را حذف می‌کند، بنابراین در کاربردهای صنعتی بسیار مورد استفاده است. آب دیونیزه شده به ندرت دارای ارزش غذایی است زیرا بیشتر مواد جامد معلق و مواد معدنی خارج می‌شوند. با این حال، ممکن است دارای بو یا طعم خاصی باشد.
آب نرم: همچنین به عنوان آب غیر معدنی شناخته می‌شود. این آب فاقد مواد معدنی سختی مانند کلسیم، منیزیم، آهن و آهک است. نرم شدن آب از تجمع رسوبات روی لوله‌ها، آبگرم کن‌ها و سایر تجهیزات آب جلوگیری می‌کند. همچنین باعث از بین رفتن طعم‌ها و بوهای خاص می‌شود. سختی آب بر اساس غلظت مواد معدنی سختی در هر میلیون درجه بندی می‌شود.
تفاوت بین آب دیونیزه و آب نرم چیست؟
آب نرم بر اساس یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب محاسبه می‌شود و سیستم نرم کننده آب نمی‌تواند میزان نمک کل آب را کاهش دهد. تجهیزات آب دیونیزه می‌توانند تمام یون‌های فلزی موجود در آب را حذف کنند. آب یونیزه شده بر اساس میزان مواد معدنی موجود در آب محاسبه می‌شود.
بنابراین تفاوت این دو در این است که آب نرم شده محصول کاهش سختی آب خام پس از فراوری توسط تجهیزات است. آب دیونیزه ایده آل دارای خلوص بالاتر، نمک‌های محلول کمتر در آب است و کیفیت آب به استاندارد آب خالص می‌رسد.
چگونه آب دیونیزه (DI) تولید می‌شود؟
کاربردهای پیچیده صنعتی، آزمایشگاهی و دارویی نیاز به آب تصفیه شده با کیفیت بالا و عاری از آلودگی یونی دارد. این اغلب با استقرار سیستم‌های دیونیزاسیون که عمدتاً از تبادل یونی استفاده می‌کنند، به دست می‌آید. در برخی زمینه‌ها از اسمز معکوس نیز برای تولید آب دیونیزه استفاده می‌شود.
تبادل یون
تبادل یونی به سادگی یک فرآیند تصفیه آب است که آلاینده‌های یونی قابل اعتراض را با یون‌های اعتراض پذیر کمتر در یک فرایند برگشت‌پذیر جایگزین می‌کند. تبادل یونی توسط رزین های تبادل یونی تسهیل می‌شود که برای تبادل یونی بهینه نیاز به بازسازی مکرر دارند. اصولاً دو نوع رزین تبادل یونی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- رزین‌های تبادل کاتیونی
- رزین‌های تبادل آنیونی
رزین‌های تبادل آنیونی یون‌هایی مترادف با بارهای منفی مانند هیدروکسیل (OH-) را در خود جای می‌دهند که در ازای آلاینده‌های آنیونی موجود در آب تغذیه آزاد می‌کنند. از سوی دیگر، رزین‌های تبادل کاتیونی، آلاینده‌های کاتیونی موجود در آب تغذیه را با کاتیون‌های مطلوبی مانند هیدروژن (H+) جایگزین می‌کنند.
استقرار رزین‌های تبادل کاتیونی و آنیونی، تبادل پایه و مهار آلی را تسهیل می‌کند و در نتیجه آب محصول با عیار بالا عاری از همه آلاینده‌های یونی تولید می‌شود.
فرآیند دیونیزاسیون دو بستر
سیستم‌های دیونیزاسیون دو بستر معمولی هم به رزین‌های تبادل آنیونی و هم به رزین‌های تبادل کاتیونی مجهز هستند. ابتدا آب تغذیه به مخزن تبادل کاتیونی تزریق می‌شود و در آن رزین‌ها یون‌های هیدروژن را تخلیه می‌کنند که آلاینده‌های کاتیونی را در آب تغذیه پراکنده می‌کند.
کاتیون‌های دو ظرفیتی مانند منیزیم و کلسیم با 2 یون هیدروژن مبادله می‌شوند در حالی که کاتیون‌های تک ظرفیتی مانند سدیم با یک یون هیدروژن برای حفظ تعادل الکتریکی جایگزین می‌شوند.
سپس آب از ظرف کاتیونی از طریق رزین‌های آنیونی عبور داده می‌شود. در اینجا، یون‌های هیدروکسید رزین‌ها آزاد می‌شوند و با آلاینده‌های آنیونی موجود در آب مبادله می‌شوند.
فرآیند دیونیزاسیون میکس بد
بر خلاف سیستم دیونیزاسیون دو بستر، واحدهای با بستر مخلوط دارای رزین‌های تبادل یونی هستند که در یک ظرف واحد (هر دو رزین آنیونی و کاتیونی) ترکیب شده‌اند. به این ترتیب، کیفیت آب دیونیزه شده تولید شده توسط یک سیستم دیونیزاسیون با بستر مخلوط نسبت به یک واحد دیونیزاسیون دو بستر برتری دارد.
در نتیجه، دیونیزاسیون با بستر مخلوط اغلب به عنوان یک فرآیند پس از درمان در سیستم‌های اسمز معکوس و سیستم‌های دو بستر استفاده می‌شود. از نظر فنی، آب تولید شده از طریق دیونیزاسیون دو بستر را تصفیه می‌کند.
الکترودیونیزاسیون
الکترودیونیزاسیون یک فناوری دیونیزاسیون معاصر است که به جای یون‌های شیمیایی با انرژی DC کار می‌کند. به دلیل اثربخشی و کارایی آن توسط بسیاری به عنوان جایگزین ایده آل برای دیونیزه کردن بستر مخلوط معرفی شده است.
الکترودیونیزاسیون آلاینده‌های یونی آب خام را بدون اینکه لزوماً با مواد معدنی کمتر قابل اعتراض جایگزین کند، خلاص می‌کند. به تدریج در صنایع و آزمایشگاه‌ها مطرح می‌شود؛ زیرا فاضلاب آلوده‌ای تولید نمی‌کند.
سیستم اسمز معکوس
فرآیند سیستم اسمز معکوس یک فرآیند فیلتراسیون فیزیکی است. آب ورودی تحت فشار زیاد وارد سیستم می‌شود و آب خام را از طریق غشا فشار می‌دهد. این سیستم از یک غشای اسمز معکوس با منافذ به اندازه نانومتر استفاده می‌کند، بنابراین می‌تواند مواد جامد معلق، کلوئیدها، مواد آلی، ویروس‌ها و باکتری‌ها و همچنین نمک‌های محلول از جمله یون‌های معدنی را از آب حذف کند.
بنابراین آب خام پس از عبور از سیستم اسمز معکوس به دو نوع جریان آب تقسیم می‌شود که یک طرف آن آب خالص و طرف دیگر آب نمک با غلظت بالا است. آب تولید شده از کیفیت بالایی برخوردار است و در نتیجه به هدف دیونیزاسیون دست می‌یابد.
چگونه آب نرم تولید می‌شود؟
فرآیندهای اصلی برای تصفیه آب نرم شامل روش دوز، روش آهک، روش الکترومغناطیسی، روش جداسازی غشایی و روش تبادل یونی است. در اینجا ما به طور عمده دو نوع تجهیزات نرم کننده آب، نرم کننده‌های آب مبتنی بر نمک و نرم کننده‌های آب بدون نمک را مورد بحث قرار می‌دهیم.
مبدل یون سدیم
هنگامی که آب خام با سختی از سختی گیر آب حاوی لایه رزین عبور می‌کند، یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب به دلیل اصل تبادل یونی توسط رزین مبادله و جذب می‌شوند و یون‌های سدیم در همان زمان آزاد می‌شوند. از آنجایی که یون‌های سدیم جایگزین یون‌های کلسیم و منیزیم در آب خام می‌شوند، سختی آب کاهش می‌یابد.
این فرآیند تشکیل رسوب کربنات و رسوبات سولفات در آب را دشوار می‌کند و در نتیجه آب نرم شده به دست می‌آید. آب نرم شده می‌تواند تشکیل رسوب را کاهش دهد، عمر دستگاه‌ها را افزایش دهد و طعم آب را بهبود دهد. آب نرم شده را می‌توان برای کاربردهای آب در گردش در صنایع غذایی، شیمیایی، دارویی و سایر صنایع استفاده کرد. لازم به ذکر است زمانی که رزین مقدار مشخصی یون کلسیم و منیزیم را جذب می‌کند به حالت اشباع می‌رسد و باید احیا شود.
نرم کننده آب بدون نمک
نرم شدن بدون نمک فرآیندی است که می‌تواند جایگزین رزین تبادل کاتیونی برای نرم شدن شود. کل فرآیند برای دستیابی به اثر جلوگیری از رسوب و رسوب زدایی نیازی به شستشو با نمک ندارد. این ویژگی‌ها فاقد شستشوی معکوس، عدم بازسازی، عدم تغییر در مقدار PH، عدم تولید فاضلاب، هزینه عملیاتی “0”، TDS بدون تغییر (کل مواد جامد محلول) و زمان تماس کوتاه است.
مزایای آب دیونیزه و آب نرم شده
در کاربردهای پیچیده صنعتی، دارویی یا آزمایشگاهی، استفاده از آب خام تصفیه نشده با غلظت‌های بالا به عنوان یک ماده یا عامل پاک کننده می‌تواند کل فرآیند را در معرض خطر قرار دهد. برای کاهش آلودگی محصولات یا خدمات ضروری، سیستم‌های دیونیزاسیون و نرم کننده آب برای تأمین آب نرم شده درجه یک یا آب دیونیزه شده استفاده می‌شود.
چرا آب دیونیزه مهم است؟
آب دیونیزه شده هیچ ناخالصی ندارد، بنابراین خطر آلودگی داروها یا محصولات حساسی را که به عنوان یک ماده مورد استفاده قرار می‌گیرد، ندارد. مزایای کلیدی استفاده از آب دیونیزه شده در زیر آمده است.
- تجمع نمک‌ها و سایر ناخالصی‌ها روی تجهیزات حیاتی و لوله‌های توزیع را کاهش می‌دهد. در این حالت، از آسیب زودرس به تجهیزات جلوگیری می‌کند و در نتیجه در هزینه‌های تعمیر و/یا تعویض کاربران صرفه جویی می‌کند.
- هنگامی که آب دیونیزه شده به عنوان یک عنصر در تولید لوازم آرایشی یا فرآوری مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، این اطمینان وجود دارد که محصول نهایی فاقد آلودگی است.
- هنگامی که پزشکان تجویز می‌کنند، آب دیونیزه می‌تواند برای کمک به سم زدایی بدن مصرف شود. مصرف آب دیونیزه تنها باید با تجویز کارشناسان بهداشتی باشد زیرا مصرف آن می‌تواند برای بیماران مبتلا به کمبود مواد معدنی خطراتی برای سلامتی ایجاد کند.
چرا نیاز به استفاده از آب نرم دارید؟
- آب نرم باعث کاهش یا جلوگیری از تشکیل رسوب می‌شود.
- به افزایش طول عمر لوازم خانگی کمک می‌کند.
- کیفیت آب خوب است، طعم بهتری دارد و برای بدن انسان مفید است.
- مناسب برای شستشو و حمام کردن
- اجتناب از مسائلی مانند اتلاف انرژی و کاهش راندمان تجهیزات آب.
- نرم کننده آب خنک کننده صنعتی با هزینه کمتر.
از آب دیونیزه و آب نرم شده در کجا می‌توان استفاده کرد؟
رشد صنعتی شدن در سراسر جهان باعث تقاضای نجومی برای سیستم‌های دیونیزاسیون شده است زیرا صنایع به دنبال تولید آب یونیزه‌شده برای تولید محصولات هستند. آب با کیفیت بالا یک نیاز اساسی در اکثر فرآیندهای صنعتی است، از این رو تقاضای نامحدود برای آب دیونیزه و نرم است. در زیر، صنایع کلیدی هستند که در حال حاضر از آب دیونیزه در کاربردهای مختلف استفاده می‌کنند.
تولید دارو
تولید محصولات دارویی مانند داروها و آب تزریقی مستلزم سطوح بالای بهداشت و استفاده از آب بدون آلاینده است. این سیستم‌ها به داروها کمک می‌کنند تا با از بین بردن 99.9 درصد ناخالصی‌های یونی موجود در آب لوله‌کشی، به آب تصفیه‌شده با کیفیت بالا که برای فرآیندهای ضروری لازم است، دست یابند.
آب دیونیزه شده را می‌توان با استفاده از سایر فرآیندهای تصفیه آب مانند اولترافیلتراسیون، اسمز معکوس و تابش فرابنفش برای برآورده کردن نیازهای کیفیت تعیین شده توسط USP، JP یا Eur پرداخت. موارد زیر کاربردهای رایج آب دیونیزه در کاربردهای دارویی است.
- تأمین آب با کیفیت بالا جهت نظافت تجهیزات و لوازم دارویی.
- تولید مواد کمکی برای فرمولاسیون دارویی
- حلال ایمن برای رقیق کردن محلول‌های دارویی مانند شربت.
- تأمین آب تزریقی با درجه دارویی (WFI).
آزمایشگاه‌ها
آزمایشگاه‌های مختلف از جمله بیمارستان‌ها، تحقیقات دانشگاهی و آزمایشگاه‌های صنعتی و کشاورزی عمدتاً با استفاده از آب بسیار تصفیه شده کار می‌کنند. استفاده از آب لوله کشی معمولی در آزمایش‌ها یا فعالیت‌های مختلف آزمایشگاهی می‌تواند نتایج آزمایش را تغییر دهد. به دلیل حساسیت آزمایشات بیولوژیکی، شیمیایی یا کشاورزی، آب خالص مانند آب دیونیزه در آزمایشگاه‌ها ضروری است. کاربردهای متداول آب دیونیزه در آزمایشگاه‌ها شامل دستگاه تمیز کردن، آب کردن محلول‌های غلیظ و مخلوط کردن محلول‌های مختلف است.
تغذیه دیگ بخار
برای افزایش طول عمر تجهیزات آب تغذیه دیگ بخار، از آب دیونیزه یا نرم شده استفاده می‌شود؛ زیرا فاقد مواد معدنی سختی است. استفاده از آب خام تصفیه نشده، دیگ بخار شما را در معرض رسوب گذاری بالقوه و در نهایت رسوب گیری قرار می‌دهد. استفاده از آب دیونیزه در خوراک دیگ ثابت کرده است که می‌تواند عمر دستگاه را طولانی‌تر کند و از آسیب زودرس جلوگیری کند.
لباسشویی‌ها
استفاده از آب سخت در لباسشویی منجر به استفاده بیش از حد از مواد شوینده و همچنین کثیفی می‌شود که اساساً به این معنی است که لباس‌های رنگ روشن شما لک خواهند داشت. برای جلوگیری از همه این موارد، آب در نظر گرفته شده برای استفاده در برنامه‌های شستشو ابتدا با استفاده از تبادل یونی، نرم کننده آهک، اسمز معکوس، تقطیر و استفاده از عوامل کلیت نرم می‌شود.
سایر کاربردهای آب دیونیزه و نرم شده عبارت‌اند از:
- شستشوی نهایی در کارواش
- اطفای حریق
- فرآوری مواد غذایی
- تولید لوازم آرایشی و بهداشتی
نتیجه
به طور خلاصه، آب نرم و آب دیونیزه دو نوع آب بسته به ترکیب شیمیایی آنها هستند. تفاوت اصلی بین آب نرم و آب دیونیزه در این است که آب نرم آبی است که برای کاهش غلظت مواد معدنی محلول، عمدتاً یون‌های کلسیم و منیزیم، تصفیه شده است، در حالی که آب دیونیزه آبی است که تقریباً تمام یون‌های معدنی آن حذف شده است.
