آب دیونیزه چیست و از کاربردهای آن چه می دانید؟

آب دیونیزه یا آب DI را گاهی اوقات به عنوان آب بدون مواد معدنی یا آب DM می نامند و آبی است که یشتر یونها در آن حذف شده است. یون ها اتم ها یا مولکول هایی هستند که دارای تعداد الکترون بیشتر یا کمتر نسبت به تعداد پروتون خود می باشند.

آب لوله کشی طبیعی مملو از یونهایی است که از محیط طبیعی ، لوله ها و منابع دیگر به دست می آیند. به طور معمول این یون ها ممکن است شامل سدیم (Na) ، کلسیم (Ca) ، آهن (Fe) و مس (Cu) باشند. فرآیند دیونیزاسیون این یونهای معدنی را از بین می برد و یکی از جنبه های مهم تصفیه آب برای کاربردهای مختلف است.

آب انواع مختلفی دارد مانند آب مقطر ، آب تصفیه شده و آب قلیایی  چند نوع از اقسام آب می باشد. نوع دیگری از آب که در مصارف صنعتی و فرآیندهای تولید استفاده می شود آب دیونیزه است. اگر از خود می پرسید آب دیونیزه چیست در ادامه با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید. در این مقاله به آب دیونیزه ، آنچه در آن وجود دارد ، نحوه تولید ، فواید و معایب آن پرداخته خواهد شد.

آب دیونیزه چیست؟

بسیاری از افراد نمی دانند که آب خالص بسیار  نادر است. به عنوان مثال ، آب لوله کشی حاوی یون است. این یونها ممکن است مانند کلسیم و سدیم از خاک آمده باشند یا از لوله های آب مانند مس و آهن به وجود آمده باشند. فرمول آب دیونیزه با آب معمولی تفاوتی ندارد.

آب دیونیزه (DI) به معنای حذف یونهایی است که در آب وجود دارد. روشهای زیادی برای حذف یونها از آب وجود دارد مانند فرآیند دیونیزاسیون یا فیلتراسیون. آب DI را می توان به عنوان نوعی آب خالص در نظر گرفت زیرا فاقد یون است. این همچنین بدان معنی است که آب DI هیچ هزینه ای اضافی برای دستگاه های مورد استفاده شما ندارد.

از آنجا که آب DI بسیار خالص است و هیچ خاصیت مخربی  ندارد به همین دلیل بسیاری از صنایع و تولیدکنندگان آن را با ارزش می دانند. این روزها ، تولید مقادیر زیادی آب DI با چندین روش انجام می شود. فرق آب مقطر با آب دیونیزه در خلوص آنهاست.

آب دیونیزه چگونه تولید می شود؟

آب DI عمدتا توسط فرایندی به نام دیونیزاسیون تولید می شود که یک فرآیند شیمیایی است که معمولاً از رزین های تبادل یونی استفاده می کند. این رزین های تخصصی دارای یونهای بار منفی و مثبت هستند که با عبور آب از رزین ها ، یون های موجود در آب با یون های موجود در رزین جفت می شوند. در نتیجه همه یونها در اخر از آب حذف می شوند. در حال حاضر سه نوع فرآیند دیونیزاسیون وجود دارد که عبارتند از:  بستر مخلوط ، جریان مستقیم و جریان متقابل.

بستر مخلوط

در این فرایند دو قسمت مساوی رزین با بار مثبت و منفی را در یک ستون ترکیب می کنند. این فرایند پیچیده و گران قیمت می باشد. از این رو تنها در مواردی استفاده می شود که فرد به خالص ترین شکل آب DI احتیاج داشته باشد.

جریان مستقیم

این فرآیند مستلزم استفاده از مواد شیمیایی بازیابی کننده است که همراه با آب از بالای  ستون وارد می شود و سپس در پایین آن خارج می شود.در بالای ستون می توان از رزینی با بار مثبت یا منفی استفاده کرد. این فرآیند نسبت به بستر مخلوط کم هزینه تر  می باشد ، اما آب تولید شده دارای خلوص کمتری است. همچنین گرانتر از روش جریان متقابل است زیرا از مواد شیمیایی بازیابی کننده بیشتری استفاده می شود.

جریان متقابل

این فرایند نیاز به ورود آب در انتهای متفاوت ستون دارد ، در حالی که مواد شیمیایی بازیابی کننده در انتهای مخالف آن وارد می شوند. اگر به روش مقرون به صرفه ای برای تولید آب DI نیاز دارید ، این روش ترجیح داده می شود. از طرف دیگر ، کیفیت آب در مقایسه با سایر فرآیندها از کمترین میزان خلوص برخوردار است.

طرز تهیه آب دیونیزه

الکتروديونيزاسيون

الکتروديونيزاسيون (EDI) شامل استفاده از برق است. در این فرآیند از غشاهای تبادل یونی و رزین های دیونیزاسیون نیز استفاده می شود. آب از بین آند مثبت و کاتد منفی عبور داده می شود. از طریق غشاهای ویژه انتخابی یونی برای جداسازی یونهای دارای بار مثبت که به کاتد با بار منفی جذب می شوند و یون با بار منفی که به سمت آند مثبت جذب می شوند ، استفاده می شود. دیونیزاسیون خازنی (CDI) نوعی EDI است.

بعضي از سيستم هاي EDI به عنوان سيستم های الکتروديونيزاسيون مداوم (CEDI) شناخته مي شوند زيرا جريان الکتريکي مسئول بازیابی مداوم توده رزين مورد نياز است.

دیونیزاسیون با اسمز معکوس

دیونیزاسیون اغلب بعد از عبور آب از سیستم اسمز معکوس (RO) صورت می گیرد. اسمز معکوس می تواند تا ۹۹.۹٪ آلودگی ها را از بین ببرد. این روش تنها روشی می باشد که کوچکترین ذرات باقی مانده برای فیلتر شدن از طریق غشاهای دیونیزاسیون و رزین استفاده می شود. این فرآیند منجر به تولید آب با خلوص بالا می شود.

ساخت آب دیونیزه در خانه

دستگاه آب دیونیزه ساز برای مصارف خانگی به راحتی در دسترس هستند. برخی از آنها برای کاربردهای خاص مانند نظافت (مثلاً اتومبیل) یا آکواریوم طراحی شده اند. در ساده ترین این سیستم ها معمولاً از دو محفظه پر از رزین های باردار مثبت و منفی استفاده می شود که مسئول فرآیند دیونیزاسیون هستند. آب خروجی حاوی سطوح بسیار کمتری از مواد معدنی محلول است.

چگونه می توان اثر فرآیند دیونیزاسیون را ارزیابی کرد؟

اکثر مردم می دانند که آب رسانای خوبی برای برق است. دلیل این امر به دلیل وجود مقدار زیادی یون است که در آب شناور است. هر چه یون های موجود در آب کمتر باشد ، رسانایی آن کمتر می شود. از این رو ، برای سنجش اثر بخشی فرآیند دیونیزاسیون ، برق به آب وارد می کنند. هرچه رسانایی کمتری داشته باشد ، کیفیت خلوص آب DI بیشتر است.

مصارف معمول آب دیونیزه

به دلیل کیفیت خالص آب DI ، برای صنایع خاص بسیار ارزشمند است. در ادامه چند استفاده از آب DI آورده شده است.

تست های آزمایشگاهی

هنگامی که به بالاترین دقت نتایج آزمایشگاه نیاز باشد، باید از خالص ترین شکل آب DI استفاده کنند تا از آلودگی جلوگیری شود. اگر آلاینده های کافی در آب وجود داشته باشد ، نتایج آزمایشگاه  به احتمال زیاد اشتباه می شود. به همین دلیل برای جلوگیری از آلودگی ، از آب DI برای تمیز کردن تجهیزات آزمایشگاهی استفاده می شود. آب دیونیزه برای ضدعفونی نیز استفاده می شود.

به عنوان پاک کننده

از آنجا که هیچ یونی در آب DI وجود ندارد می تواند به آهنربایی برای یون ها دیگر تبدیل شود. همچنین هیچ آلودگی و کثیفی حاوی یونی در آب DI وجود ندارد. در نتیجه  آب DI به یک ماده تمیز کننده بسیار خوب تبدیل می شود. به خصوص در تمیز کردن آینه ها ، چوب ها ، پنجره ها و سایر سطوح صاف بسیار موثر است زیرا پس مانده ای باقی نمی گذارد. همچنین ، آب DI در پاک کردن سطوحی که ممکن است با محلول های تمیز کننده دیگری پاک شده باشد بسیار عالی است زیرا بقایای شیمیایی را نیز از بین می برد.

وسایل نقلیه خودرو

آب DI به دلایل مختلفی  برای سیستم های خنک کننده خودرو و باتری های موتور استفاده می شود. از آنجا که آب DI بسیارخالص می باشد  ، تشکیل رسوبات معدنی را در موتور و باتری ها به حداقل می رساند. این امر به ویژه در خودرو بسیار مهم می باشد زیرا گرما می تواند روند کلسیفیکاسیون را تسریع کند. دلیل دیگر این است که DI رسانای ضعیفی برای گرما می باشد. از این رو ، کمک بزرگی برای هر سیستم خنک کننده خواهد بود

حفاری های باستان شناسی

باستان شناسان به طور منظم از آب DI به عنوان راهی برای از بین بردن کلریدهای متصل به مصنوعات استفاده می کنند. این امر به ویژه در مورد یافته های زیر آب صدق می کند ، باستان شناسان همچنین از آب DI برای حمام های صحنه ای استفاده می کند  که نوعی پیشرفته برای تمیز کردن مصنوعات است.

مخازن ماهی

برای مخازن ماهی آب شیرین ، استفاده از آب DI یک اتفاق معمول است. دلیل این امر به دلیل خلوص آب DI است. به دلیل آلودگی های موجود در آب غیر تصفیه شده ، افزایش میزان تجمع جلبک ها معمولاً اتفاق می افتد. چنین سناریویی اغلب بر سلامت زندگی دریایی در مخزن تأثیر منفی خواهد گذاشت.

صنایع آرایشی و بهداشتی

آب DI به دلیل خلوص بالا ، معمولاً برای ایجاد محصولات آرایشی و بهداشتی استفاده می شود. استفاده از آب معمولی می تواند مشکلات بی شماری ایجاد کند. به عنوان مثال می تواند ماندگاری محصول را کاهش دهد و یا ممکن است به دلیل آلودگی ها اثرات نامطلوبی را برای مصرف کننده ایجاد کند. به همین دلایل و دلایل بسیار دیگر ، DI آب استانداردی است که برای تولید محصولات بهداشتی و آرایشی با کیفیت بالا استفاده می شود. خواص آب دیونیزه برای پوست مانند آب نرم است و به شفافیت پوست کمک می کند.

ماشین آلات صنعتی

آب DI برای ماشین آلات صنعتی به مقدار زیادی استفاده می شود. این آب می تواند به روغن کاری ، خنک سازی و تمیز کردن ماشین آلات سنگین کمک کند. آب DI مانند آب معمولی خوردگی ایجاد نمی کند. همچنین از زنگ زدگی و تجمع مواد معدنی جلوگیری می کند. بنابراین  آب DI می تواند باعث افزایش طول عمر ماشین آلات شود.

سایر کاربرد های آب دیونیزه

آب با خلوص بالا اغلب در شیمی و کاربردهای آزمایشگاهی مورد نیاز است. نتایج آزمایش دقیق را تنها زمانی می توان بدست آورد که خلوص آب مورد استفاده در آزمایشات به طور قابل اعتماد و شناخته شده باشد. برای تمیز کردن تجهیزات آزمایشگاهی و عقیم سازی ، آب کاملاً خالص مورد نیاز است.

فرایندهای صنعتی

صنایع مختلف از آب خالص و دیونیزه استفاده گسترده می کنند. آنها شامل صنایع شیمیایی ، پتروشیمی ، دارویی ، صنایع نیرو ، مواد غذایی و آشامیدنی می باشند.

برنامه های خنک کننده

آب لوله کشی معمولا حاوی سطوح مختلفی از آلاینده های محلول ، از جمله مواد معدنی است. اینها به هدایت الکتریکی آب کمک می کنند که آن را برای بسیاری از کاربردهای خنک کننده نامناسب می کند. این مواد معدنی محلول همچنین به ایجاد خوردگی و فرسایش کمک می کنند. از این رو آب دیونیزه در این کاربردها ترجیح داده می شود زیرا دارای رسانایی الکتریکی بسیار پایین تری است و منجر به خوردگی ها و فرسایش ناخواسته نمی شود.

طراحی سیستم های خنک کننده برای به حداقل رساندن یا جلوگیری از هرگونه خرابی نیاز به توجه ویژه ای دارد. چنین سیستم هایی برای اطمینان از حفظ دمای مورد نیاز به کنترل دقیق و نظارت مداوم بر هدایت آب خنک کننده یونیزه شده نیاز دارند.

خوراک دیگ بخار

آب تغذیه شوفاژ، آبی است که به دیگ بخار پمپ می شود و به بخار تبدیل می شود. اگر این آب حاوی مواد معدنی محلول قابل توجه باشد ، مقادیر زیادی رسوب در دیگ ایجاد می شود.

کیفیت آب خوراک شوفاژ بسیار مهم است زیرا بر عملکرد دیگ بخار ، رسوب و خوردگی تأثیر می گذارد. از آب دیونیزه معمولاً استفاده می شود زیرا این امر به حداقل رساندن این مسائل و طولانی شدن عمر دیگ کمک می کند.

اطفا حریق ها

هدایت الکتریکی پایین آب دیونیزه باعث می شود که استفاده از آن در برنامه های خاموش کننده تجهیزات برای تجهیزات الکتریکی ایمن تر باشد.

مزایای آب دیونیزه

خلوص بالا – شاید تمیزترین آبی باشد که بشر می تواند ایجاد کند.

غیر خورنده – از آنجا که مواد معدنی حذف می شوند ، آب DI با فلزات واکنش نمی دهد به گونه ای که منجر به خوردگی شود.

بدون پس مانده – از آنجا که آب DI آلودگی ندارد ، با خشک شدن چیزی از آن باقی نمی ماند. این همچنین بدان معنی است که رسوبات معدنی و کلسیفیکاسیون را به حداقل می رساند.

هدایت کم – آب DI حاوی یون های بسیار کم تا صفر است. بنابراین ، جریان الکتریکی را به خوبی هدایت نمی کند.

رقیق کننده خوب – به دلیل خلوص آب DI ، رقیق کننده خوبی است زیرا آلودگی را در هر مکانی که مخلوط شود به حداقل می رساند.

تولید سریع – اگرچه روند تولید آب DI ممکن است پیچیده باشد ، اما تولید آن در مقایسه با سایر انواع آب سریعتر است.

معایب آب دیونیزه

آب DI مضرات زیادی ندارد مگر اینکه بخواهید چیزی دقیقاً برعکس آنچه ارائه می دهد باشد. به عنوان مثال ، اگر چیزی می خواهید که رسانای خوب گرما و برق باشد ، پس این نوع آب همان چیزی نیست که شما نیاز دارید. اگر می خواهید فلزات دچار خوردگی شوند ، آب DI بدترین نوع استفاده است. جدا از آن ، شاید مضرترین قسمت آب DI این است که برای مصرف انسان توصیه نمی شود.

آب معمولی دارای مواد معدنی مانند کلسیم و منیزیم است که بدن به آن نیاز دارد. آب DI نمی تواند چنین چیزی به شما بدهد. علاوه بر این به دلیل ویژگی تبدیل شدن به آهن ربا یونی  می تواند چندین مشکل ایجاد کند. به عنوان مثال ، ممکن است مواد معدنی موجود در بافت ها و سلول ها را به محض ورود به بدن انسان جذب کند.

یکی دیگر از مشکلات احتمالی  آب DI در مورد اثرات سلامتی است. به عنوان مثال ، ممکن است یونهای فلزی را از لوله کشی و ظرف جذب کند ، که در صورت مصرف منجر به سمیت فلز می شود. شستن مواد غذایی با آب DI نیز توصیه نمی شود زیرا ممکن است مواد مغذی حیاتی مواد غذایی شما را جذب کند.

آب دیونیزه را از کجا بخریم؟

از آنجا که در حال حاضر سیستم های تولید آب دیونیزه شده وجود دارد که برای استفاده تجاری در دسترس هستند ، مکان های زیادی برای تهیه آب DI وجود دارد. با این حال ، شما باید یک شرکت معتبر و صادق را پیدا کنید. به این دلیل که جعل آب DI آسان است زیرا از نظر ظاهری شبیه آب معمولی به نظر می رسد. قیمت آب دیونیزه با توجه به اندازه ظرف آن متفاوت است.