1398/02/07 بدون نظر تصفیه خانه, دستگاه گندزدایی آب
دستگاه گندزدای الکترولیز نمک

دستگاه گندزدایی آب چیست؟

گندزدایی آب به معنی حذف، غیرفعال سازی و یا کشتن میکروارگانیسم‌های پاتوژنیک است. میکروارگانیسم‌ها در نتیجه ازببن بردن رشد و تولید غیر فعال یا نابود می شوند. زمانی که میکروارگانیسم ها از آب آشامیدنی حدف نشده اند، استفاده از آب آشامیدنی ممکن است منجر به این شود که مردمی که از آن آب استفاده می کنند بیمار شوند. استریل کردن فرآیندی است که وابسته به گندزدایی است. به حهر حال در حین فرایند استریل کردن یا ضدعفونی کردن تمام میکروارگانیسم ها از قبیل خطرناک و بی خطر کشته می شوند.

 گندردایی آب چیست؟

گندزداها و روش های گندزدایی

گندزدایی می تواند از طریق دو روش گندزدایی شیمیایی و گندزدایی فیزیکی انجام گیرد. عوامل جداسازی آلودگی های ارگانیک را از آب جدا می کنند. آبی که به عنوان مواد مغزی و یا پناهگاه برای میکروارگانیسم ها عمل می کند. گندزداها نباید فقط میکروارگانیسم ها را بکشند. این گندزداها همچنین باید یک تاثیر ماندگار از خود ایجاد کنند. به این معنی که بعد از گندزدایی تاثیر آنها در آّ باقی بماند. زیرا یک گندزدا باید از رشد میکروارگانیسم ها ر لوله کشی بعد از گندزدایی جلوگیری کنند و مانع آلودگی دوباره آب شوند.

برای گندزدایی آب به روش شیمیایی این گندزدا ها پیشنهاد می شوند.

  • کلرین (CL2)
  • کلر دی اکسید (CLO2)
  • هیپو کلریت (ClO)
  • اوزون (O3)
  • هالوژن ها شامل برم (Br2) و ید (I2)
  • نقره و مس
  • پتاسیم پر منگنات
  • فنول ها
  • الکل ها
  • دترجنت ها و صابون ها
  • هیدروژن پراکساید
  • بعضی از اسیدها و بازها

برای گندزدایی به روش فیزیکی از گندزداهای زیر استفاده می شود.

  • استفاده از اشعه یو وی (UV)
  • تابش الکترونی
  • اشعه گاما
  • صدا
  • گرما

گندزدایی چگونه عمل می کند.

غیرفعالسازی شیمیایی آلودگی میکروبیولوژیکی در آب طبیعی یا تصفیه نشده معمولا یکی از مراحل نهایی در کاهش میکروارگانیسم های پاتوژنیک در آب آشامیدنی است. ترکیب مراحل تصفیه آب (اکسیداسیون، لخته سازی، ته نشینی، گندزدایی، فیلتراسیون) باعث ایمن شدن آب آشامیدنی بعد از تولید می شود. به نوان یک اندازه گیری مضاف، بسیاری از کشورها گندزدایی را در دو مرحله در انتهای فرایند تصفیه آب انجام می دهند تا از آلودگی های میکروبیولوژیک در شبکه های توزیع آب جلوگیری کند. معمولا در این دو مرحله یکی از روش متمایزی نسبت به گندزدای دیگر استفاده می کند. گندزدایی دوم این اطمینان را ایجاد می کند که باکتری در شبکه های توزیع آب به تکثیر ادامه نمیدهد. باکتری می تواند بعد از گندزدایی اول در آب باقی مانده و یا از طریق بکفلاش آب آلوده از بین برود (این عامل می تواند مانند باکتری های آب یر زمینی باقی مانده باشد و باعث ایجاد ترک در لوله کشی ها شود).

مکانیسم گندزدایی

گندزدایی معمولا به دلیل خوردگی دیواره ها و به دلیل سلولهای میکروارگانیسم ایجاد می شوند. یا از طریق تغییرات در عبور سلول یا فعالیت آنزیم ها باشد ( به دلیل تغییر ساختار در آنزیم ها). این اختلال در فعالیت سلول منجر به  این می شود که میکروارگانیسم ها دیگر قادر به تکثیر نباشند. در نتیجه منجر به کشته شدن میکروارگانیسم ها می شود. اکسید شدن گندزداها همچنین می تواند مواد آلی را در آب از بین ببرد و مواد غذایی میکروارگانیسم ها را نابود کند.

برای مطالعه بیشتر به سایت لنتک مراجعه نمایید.


دستگاه الکترولیز آب ژاول
دستگاه الکترولیز آب نمک

گندزدایی آب با استفاده از روش الکترولیز آب نمک

نمک از گذشته به عنوان یک گندزدای قوی، به عنوان ماده ای ضد عفونی کننده و برای ماندگاری مواد غذایی استفاده می شد. امروزه نمک به راحتی در دسترس همگان است. هزینه این ماده بسیار پایین است و همه می توانند از آن استفاده کنند. درست است که مصرف زیاد این ماده در مواد غذایی بدون انجام تحرکات کافی ممکن است باعث ایجاد سرطان های مختلف شود اما نبود آن نیز ضررهای بسیار زیادی دارد.

در اینجا از سیستمی ساخته شده است که با استفاده از نمک کار گندزدایی را انجام میدهد. این ماده معدنی خواص فوق العاده ای دارد که با استفاده از آن در ساخت دستگاه گندزدای آب توانسته برتری‌های بسیار زیادی برای این سیستم تصفیه ایجاد کند.

نمک طعام یا همان نمک معمولی که از فرمول شیمیایی NaCl تشیل شده است، هنگام حل شدن در آب کاتیون سدیم و کلر را آزاد می کند و محلول الکترولیتی از آب ایجاد می کند که کاتیون ها و آنیون ها در آن شناور هستند. در اینجا عنصر کل می تواند نقش یک گندزدا را به صورت کاتیون در آب ایجاد کنند. عنصر کل می تواند از طریق حل کردن هر گونه ماده کلر داری در آب آزاد شود. مانند اسیدکریدریک یا جوهر نمک.

کلر از نظر شیمیایی بعد از فلور الکترونگاتیوترین عنصر جدول تناوبی است و این ویژگی برای آن خواص منحصر به فردی ایجاد کرده است.

یکی از راه های گندزدایی آب استفاده از گاز کلر است. اما کلر بسیار سمی بوده و در صورت کنترل اشتباه مصرف آن خطرات جبران ناپذیری را به همراه دارد. لذا استفاده از نمک طعام برای گندزدایی آب می تواند راه مناسب تری برای گندزدایی باشد.

آب نمک محلولی است که از دیرباز همگان به آن آشنا هستند و از نظر ایمنی مشکلی ایجاد نمی کند. یک فکر هوشمندانه برای گندزدایی آب می تواند ساخت دستگاهی برای استفاده از نمک برای کنترل و گندزدایی آب باشد. شرکت شالوه آب با بهره گیری از علم مهندسی شیمی و تصفیه و گندزدایی آب دستگاهی را ارایه نموده است که با آن می توان به گندزدایی آب با استفاده از آب نمک پرداخت.

مکانیسم شیمیایی دستگاه گندزدایی با الکترولیز آب نمک

در این دستگاه ابتدا آب و نمک محلول آب نمک را تشکیل می دهند. سپس با استفاده از جریان الکتریکی، آنیون هیپوکلریت تولید می شود و هیدروژن به عنوان یک گاز آزاد می گردد. تئوری شیمیایی این واکنش بسیار ساده است و معادلات آن در اینجا آورده شده است.


آب+ نمک+ انرژی الکتریکی————————-> ماده گندزدا

NaCl+H2O+2e————————->NaOCl+H2

Salt+Water+Electrical energy————————->Sodium Hyopclorite + Hydrogen


در این کرا آب ژاول با استفاده از محلول آب نمک، آب و جریان الکتریکی تولید می گردد. میزان کلر فعال تولید شده در این فرایند به عواملی چون غلظت نمک، ولتاژ سل و جریان عبوری بستگی دراد. محلول تولیدی نهایی می تواند بین 4000PPM تا 6000PPM غلظت داشته باشد.

تولید هیپو کلریت

سدیم هیپوکلریت صنعتی از طریق واکنش گاز کلر و سود سوزآور رقیق تهیه می گردد. واکنش در ستون تماس طراحی شده ویژه ای انجام می گیرد و تولید می تواند به صورت پیوسته یا بچ انجام گیرد.

تولید هیپوکلریت از آب دریا و نمک

هیپوکلریت به دلیل سم بودن بسیار کم، قدرت بوزدایی، تاثیر بلند مدت، کمنترل ایمنی و امکانات ذخیره سازی، به صورت وسیعی به عنوان متداول ترین گندزدای شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته است. این میکروب گش قوی برای بسیاری از موارد کاربرد دارد که از استفاده های خانگی روزانی (سفید کننده، پاک کننده ها و گندزداها و …) تا کاربردهای عظیم صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. موارد استفاده ها صنعتی این ماده عبارتند از:

  • جلوگیری از رشد باکتری و جلبک
  • استریل کردن آب آشامیدنی
  • گندزدایی فاضلاب
  • کنترل رسوب در سیتم های  خنک کننده آب
  • تصفیه پسماند صنعتی
  • گندزدایی استخرها

امروزه صنعت تولید مواد شیمیایی در دنیا سالانه بیشتر از 40 میلیون تن از گاز کلر تولید می کند، که تقریبا 5 درصد آن در صنعت کنترل رسوب در صنعت تولید نیروی الکتریکی استفاده می شود.

در سالهای اخیر، استفاده از کلر برای کنترل رسوب های بیولووژیک در سیتسم های خنک کننده آب در پلنت های تولید برق در دنیا به مقدار زیادی مورد استفاده قرار گرفته است. استفاده از هیپوکلریت به این دلایل در سیستم های کندانسور خنک کننده ترجیح داده می شود:

  • این ماده به صورت کاملا مناسبی برای کنترل رسوبات بیولوژیک در غلظت های معمول موثر است.
  • این ماده به قیمت مناسبی در دسترس است
  • سیستم های ساده و قابل کنترل برای تولید این ماده با هزینه راه اندازی کم در دسترس است.
  • هزینه نگهداری از این سیستم ها پایین است.
  • زمان های پسماند نسبتا کوتاه است.

برتری های استفاده از اکلترولیز آب نمک به صورت مستقیم در برابر گاز کلر

تولید مستقیم هیپوکلریت نیاز به حمل و نقل ها خطرناک و گران و همچنین سیلندرهای نگهداری کلرین را از بین می برد. هیپوکلریت به مقدار رقیق ، بی خطر و مطلوب تولید می گردد. تولید هیپوکلریت یا آب ژاول با استفاده از الکترولیز PH آب نمک را با برتری های زیر افزایش می دهد:

  • خوردگی کمتر فلزات
  • بازده بیشتر و ماندگاری تاثیر گندزدایی طولانی تر

زمانی که کلرین در آب حل می شود، هیپوکلریت و هیدروکلریک اسید تولید می شود. از آنجایی که هیپوکلریت یک آینون غیرپایدار در حالت اسیدی است، به سرعت و تجزیه می شود. در سلول الکترولیز، سودای خورنده (Caustic Soda) یا سدیم هیدروکسید به مقدار جزیی در کنار هیپوکلریت تولید می شود، که در تماس با باکتری ها تجزیه می شود و بنابرین آب را استریل می کند.

ماندگاری اثر گندزدایی بسیار مهم است، مخصوصا برای کاربردهایی که مربوط به آب آشامیدنی است که زمان ماندگاری آب آشامیدنی در لوله های ممکن است زیاد باشد.

ایمنی محیط زیست با استفاده از الکترولیز.

در طول استریل کردن، هیپوکلریت اکسیژن آزاد می کند (که یک عامل استریل بسیار قوی است) و دوباره به فرم اول سدیم کلرید تبدیل می شود.

2NaOCl————->2NaCl + O2

به صورت مشابه اثرات نور UV، دما، و وجود انتقال یون های فلزی هرگونه هیپوکلریت اضافی را تجزیه می کند که در نتیجه آن هرگونه اثر باقی مانده مضر در آب تصفیه شده حذف می شود.

 تشریح فرایند تولید مستقیم هیپوکلریت

مراحل انجام فرایند عبارتند از:

  1. الکترولیز جزئی سدیم کلرید موجد در آب نمک که توسط دو الکترود شامل آند و کاتد انجام می شود که در یک الکترولیز کننده متصل به یک منبع جریان الکتریکی است
  2. واکنش دهنده های شیمیایی که در یک الکترولیز کننده بین کلر و سدیم رخ می دهد.

مکانیسم واکنش تولید آب ژاول یا هیپوکلریت

جریان مستقیم از آب نمکی که در مخزن الکترولیز جریان دارد عبور می کند، که در نتیچه آن سدیم کلرید به صورت کامل به کاتیون سدیم (Na) و آنیون کلر (Cl) تجزیه می شود، که طی واکنشگر های اصلی  شیمیایی و الکتروشیمیایی انجام می گیرد.

واکنش انجام گیرنده در آند، تولید کلر

2Cl———->Cl2+2e

واکنش انجام گیرنده در کاتد: تولید هیدروژن و تشکیل یون هیدروکسید.

2H2O+2e———–>H2+2OH

واکنش شیمیایی: کلر و یون های هیدروکسید در مخزن الکترولیز واکنش می دهند تا هیپوکلریت تشکیل شود.

Cl2+2OH————–>Cl+ClO+H2O

 معادله تعادل جرم کلی: تولید هیپوکلریت

NaCl+H2O=NaClO+H2

واکنش‌های فرعی:

در کنار واکنش های ارایه شده در بالا، واکنش های فرعی شیمیایی و الکتروشیمیایی ممکن است رخ دهد که عبارتند از:

تجزیه حرارتی هیپوکلریت

2ClO———->2Cl+O2

اکسیداسیون هیپوکلریت

3ClO———-> ClO3+2Cl

تولید اکسیژن در آند

4OH———–>2H2O+O2+4e

کاهش هیپوکلریت در کاتد

ClO+H2O+2e——->Cl+2OH

شرایط عملیاتی باید طوری انتخاب شوند که این واکنش های فرعی کمتر رخ دهد و به حداقل برسد. به هرحال، تاثیرات این واکنش های فرعی بر روی بازده موجود، باعث می شود که حجم جریان مورد نیاز برای تولید کلرین فعال بیشتر شود، و این بر حضور مقادیر کم اکسیژن در هیدروژن تولید شده اثر می گذارد. به علاوه ، بعضی از کاتین ها که در آب موجود هستند، مانند کلسیم، منیزیم و فلزات سنگین ممکن است هیدروکسید ها و کربنات ها را به فرم اجسام معلق تشکیل دهند، که با جریان خروجی آب دور ریخته می شوند، ولی بعضی از اثرات بر روی الکترودها باقی می ماند. این تاثیرات به راحتی با استفاده از پاشش الکترولیز با محلول هیدروکلریک اسید از برطرف می شود.

برای اطلاعات بیشتر به سایت SESPI مراجعه نمایید.


 

 مقایسه سیستم الکترولیز آب نمک با پودر کلر برای گندزدایی آب

بهترین پودر کلر مورد استفاده در گندزدایی آب دارای خلوص 63% است. این به آن معنا است که 37% باقی پودر کلر دارای ناخالصی است که این ناخالصی باعث ایجاد رسوب می گردد.  این رسوبات نه تنها ممکن است کیفیت آب را کاهش دهند همچنین ممکن است که برای  سلامتی خطرناک باشند. از ضعف های استفاده از رسوب پودر کلر عبارتند از:
  • کاهش کیفیت آب آشامیدنی
  • کاهش جریان آب عبوری و کاهش قطر درونی لوله ها
  • گرفتگی خط تزریق
  • بیشتر شدن  هزینه های تعمیرات
  • آسیب دیدن پمپ ها
  • ایجاد اخلال در فرایند گندزدایی آب

استانداردهای گندزدایی آب

گندزدایی آب آشامیدنی

برای دهه ها، کلر نقش بسیار مهمی را در تصفیه آب داشته است. کلر وسیع ترین ماده مورد استفاده برای گندزدایی است. برتری کلر این است که می تواند به راحتی تولید شود و هزینه تولید آن نسبتا ارزان تر است. کلر برای کشتن پاتوژن ها بسیار موثر است. کلر در تولید آب آشامیدنی از آب های سطحی مشارکت زیادی دارد. قرص های کلر برای گندزدایی آب در محل مورد استفاده قرار می گیرند. معمولا این قرص ها در جاهایی که آب آشامیدنی جمع نمی شوند قرار می گیرند. بعد از کشف محصولات جانبی کلر، استفاده از گندزداهای جایگزین بیشتر شده است.

استانداردهای گندزدایی آب در اروپا

پیشرفت گندزدایی آب آشامیدنی در اروپا  دقیقا همان استانداردی است که در آمریکا استفاده می شود. بیشتر کشورهای اروپایی گندزدایی را در اواخر قرن 19 و اوایل قرن بیستم شروع کرده اند. معمولا کلر برای این هدف استفاده شده است. قدیمی ترین کاربرد گندزدایی آب آشامیدنی در اروپا اضافه کردن سفید کننده کلرینات در بلژیک بوده است. در سال 1905، اداره آبهای زیرزمینی لندن شروع به اعمال گندزدایی آب بعد از تحقیقات در مورد مکانیسم کلر در گندزدایی آب آشامیدنی کرد. این سازمان بر این عقیده بود که گندزدایی با کلر جایگزین مناسبی برای ذخیره آبهای خام است. هنگام زخیره سازی باکتری های پاتوژنیک به صورت طبیعی می میرند.

در اروپا، اکثر شرکت های تولید کننده آب آشامیدنی از کلر به عنوان یک گند زدا استفاده م یکنند. این ماده به صورت گاز کلر، کلسیم هیپوکلریت یا سدیم هیپوکلریت به آب اضافه می گردد. ازن برای کنترل بو و طعم به آب اضافه شده است. برای تهیه آب آشامیدنی از آب های سطحی، کلر به عنوان گندزدای اولیه در بیشتر موارد مورد استفاده قرار می گیرد. برای تصفیه آب های زیر زمینی، که یک فرایند ساده تر است، کلر معمولا تنها گندزدای مناسب است.

اروپا از گندزدایهای جایگزین برای گندزدایی آب آشامیدنی استفاده می کند. به جدول زیر دقت کند. به عنوان مثال فرانسه، قاعدتا از ازن استفاده می کند. در سال 1906، استفاده از ازن برای گندزدایی آب آشامیدنی آعاز گردید.  ایتالیا و آلمان از ازن یا دی اکسید کلر به عنوان اکسید کننده اولیه و گندزدا استفاده م ی کنند. کلر برای گندزدایی باقی ممانده استفاده می گردد. بریتانیا کی از معدود کشورهایی است که برای گندزدایی پسماند از کلرامین در شبکه های توسعه و پخش و برای جداسازی محصولات جانبی گندزدایی استفاده می کند. فنلاند، اسپانیا و سوئد از کلرامین برای گندزدایی در بعضی موارد استفاده می کنند.

 

روش های گندزدایی در اروپا، در سال 1988و 1) بسیار مورد استفاده، 2) استفاده معمول، 3)استفاده کم
کشورکلردی اکسید کلرکلر آمینازنیو وی (UV)
استرالیا1333
بلژیک1333
دانمارک
فنلاند13333
فرانسه222
آلمان1123
بریتانیا13333
یونان1
ایرلند13
ایتالیا113
لوکسمبورگ
هلند2213
پرتقال1
اسپانیا1322
سوئد132

دستورالعمل آب آشامیدنی اروپا (98/83/EC)

در سال 1998 اتحادیه اروپا دستورالعمل آب آشامیدنی به شماره EC/83/98 را تصویب کرد. این دستورالعمل چهارچوب کیفیت آب آشامیدنی برای اروپا است. ضمایم شامل پارامترهایی است که برای آب آشامیدنی باید بررسی گردد. کشورهای اروپایی اتحادیه اروگا می توانند اقتضائات خود را به این ضمایم اضافه کنند.

دستورالعمل تولیدات بیوسیدال

در سال 1998، دستورالعمل محصولات بیوسیدال پیاده سازی شد. یک محصول بیوسیدال، ماده ای فعال یا آماده فعال شدن است که برای کشتن و یا بی اثر کردن میکروارگانیسم های ناخواسته، با استفاده از منابع شیمیایی یا بیولوژیکی یه کار می رود. گندزداهای شیمیایی برای گندزدایی آب نیز زمانی که یک محصول بیوسیدال به صورت غلط استفاده می شود به عنوان محصولات بیولوژیک رده بندی می شوند که ممکن است به انسان ها، حیوانات یا گیاهان یا طبیعت و محیط زیست صدمه وارد کند. هر شرکتی که قصد استفاده از یک محصول بیوسیدال را دارد باید طبق تقاضا نامه ای به دولت کشور مورد نظر درخواست خود را برای استفاده از این ماده کتبی کند تا اجازه استفاده از آن توسط دولت صادر گردد.


دیاگرام تولید هیپو کلریت یا آب ژاول با استفاده از روش الکترولیز آب نمک

 

روش تولید آب ژاول با الکترولیز آب نمک
دیاگرام تولید هیپوکلریت آب ژاول
برچسب ها

ارسال نظر شما

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *