كيفية تصميم Water Deionizer"Demene

إستخدامات Deionizer

وحدة نزع الأيونات أو الأملاح إنتشر استخدامها في معالجة مياه الخدمات للأغراض الصناعية على سبيل المثال نزع الأيونات من مياه شطف المعادن والحديد قبل الطلاء كما هو الحال في صناعة السيارات واعمدة الكهرباء المعدنية وغيرها.

وتتميز عملية نزع الأيونات بإستخدام ريزن التبادل الايونيION EXCHANGE RESIN  بإمكانية التحكم النسبي في الأس الهيدروجينيPH وهذه الخاصية مطلوبة بشدة في مختلف الصناعات فنجد أن بعض الصناعات تحتاج pH  أقل من 7 وبعض الصناعات تحتاج مياه PH فيا أكثر من 7, دون الحاجة لوحدة حقن كيماويات للتحكم في القلوية او القاعدية.

وطبعا تستخدم DEIONIZERS على سبيل المثال لا الحصر في محطات التناضح العكسي RO PLANT  كمعامل تحسين لمواصفات المياه المنتجة من محطات التناضح العكسي للوصول بالأملاح إلى ما يقرب من صفر جزء في المليون وهي المواصفات المطلوبة لمحطات التحلية المستخدمة في مصانع الأدوية ومستحضرات التجميل والصناعات الإلكترونية.

تستخدم في معالجة مياه التغذية للغلايات ذات الضغط العالي "فوق70 بار" حيث يجب خفض الأملاح إلى أقل من 50 جزء في المليون.

مبدء التبادل الأيوني

تنقسم الأملاح الذائبة إلى أيونات سالبة وأيونات موجبة , تحدث عملية التخلص من الأملاح على مرحلتين، الأولى تتم في فيزل الكاتيونات Cation Resin Tank وفيها يتم إستبدال الايونات الموجبة مثل Na,Ca,Mg,Fe بأيونات الهيدروجين وتصبح المياه ذات حامضية عالية وأس هيدروجيني PH قد ينخفض إلى 2 كما هو موضح في المعادلات التالية على سبيل المثال:

والمرحلة الثانية تتم في فيزل الأنيونات Anion Resin Tankيتم فيها إستبدال الايونات السالبة مثل SO4,CO3,Cl بأيون الهيدروكسيد OH وبذلك تنخفض نسبة الأملاح إلى أقصى درجة ممكنة ويتحد أيون الهيدروجين مع أيون الهيدروكسيد ويتكون الماء.
 وتتوقف حامضية أو قلوية المياه على نسبة الهيدروجين أو الهيدروكسيد المستبدلة

ريزن التبادل الأيوني

الريزن هو مادة كيميائية مخلقة  يتم عليها إستبدال الايونات الموجبة أو السالبة وإستبدالها بأيونات اخري وهي عملية عكسية يتحكم في دقتها وقت التماس أو التلامس  بين المياه والريزن وقوة المادة التي يتم بها التنشيط في مرحلة التنشيط

 لتفاصيل اكثر عن مواصفات وانواع الريزن يرجى التكرم بزيارة مدونتي عن كيفية اختيار نوع وكمية الريزن في تصميم السوفنر في اللينك التالي:

اختيار نوع وكمية الريزن

ووحدة قياس حجم الريزن هي اللتر وذلك لأن درجة لزوجته عالية فهو يباع باللتر , ولكل نوع من أنواع الريزن سعة استبدال معينه EXCHANGE CAPACITYتقابل كمية محددة من الأيونات الذائبة في الماء سواء سالبة او موجبة ، وبعد إستهلاك سعة الإستبدال تلك يكون الريزن بعدها في حاجة إلى إعادة تنشيط وهي عملية تتم في الموقع عن طريق مركبات أحماض أو قلويات قوية أو ضعيفة حسب التصميم والحاجة.

تابعوني في دورة تصميم أنظمة معالجة المياهعلى موقع WWW.UDEMY.COM بخصم 70% على اللينك التالي:

دورة تصميم أنظمة معالجة المياه

 

تحليل العينة

بداية يجب تحديد كمية الاملاح الموجبة والسالبة كلا على حدة ويجب ان تكون مقاسة بالجزء في المليون كالكالسيوم كاربونات ولا يمكن تصميم وحدة ديايونايزر بإستخدام مجموع الأملاح في صورة ملي جرام في اللتر. حيث أن قدرة الريزن وسعته تقاس بكمية الكالسيوم كاربونات التي يمكنه إزالتها وبالتالي يجب أن تكون نسبة الأملاح مقاسة بالبديل كالكالسيوم كاربونات.

يمكن حساب نسبة الأملاح الموجبة والسالبة بتحويل نسب جميع الأيونات من ملي جرام على اللتر الى جزء في المليون كالكالسيوم كاربونات ومن ثم نجمع نسب الأيونات الموجبة علي حدا ونسب الايونات السالبة على حدا.

ويمكن تحويل نسبة اي ايون من ملي جرام في اللتر إلى جزء في المليون كالكالسيوم كاربونات من المعادلة الأتية:

بعد تحديد نسبة الأيونات الموجبة والسالبة نأتي إلى تحديد كمية الريزن.

تحديد كمية الريزن الموجب

·         من معرفة نسبة الأملاح الموجبة ومعدل السريان للمياه في الساعة والكمية المطلوبة يوميا  من المياه على إعتبار أن الوحدة سيتم تنشيطها يوميا. يمكن تحديد كمية الريزن.

·         كل لتر من الريزن يمكنه إستبدال كمية محددة من الأيونات تقاس غالبا بالجرام إكوفالنتgeq من الكالسيوم كاربونات وكل 1geq  يساوي 50 جرام كم الكالسيوم كاربونات

        يعني لو قدرة لتر الريزن هي 2 eq يكون قادر علي استبدال ايونات تكافئ 100 جرام من الكالسيوم كاربونات. 

المعادلتان التاليتان منهما يمكن تحديد كمية الريزن المطلوبة سواء لتانك الريزن الكاتيوني Cation Resin Tank، أو تانك الريزين الأنيونيAnion Resin Tank.

• الكاتيونز هي مجموع الاملاح الموجبة والانبونز هي مجموع الاملاح السالبة.

بعد تحديد كمية الريزن نحدد الوعاء المناسب من حيث الحجم بنفس المعايير التي يتم بها  حساب حجم ومقاس الوعاء في تصميم السوفنر.

تصميم سوفنر

بعد تحديد كمية الريزن والاوعية نبحث عن نظام التحكم المناسب والذي يتوقف علي حجم الوعاء ومعدل سريان المياه في الساعة.

سنتناول فيما بعد تصميم عملية تنشيط الريزن الموجب والسالب بالكيماويات المخصصة فيما بعد في مقال منفصل.