مقارنة بين التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات وتقنية عملية التبادل الأيوني التقليدية

1. ما هو التبادل الإلكتروني للبيانات؟

الاسم الكامل للتبادل الإلكتروني للبيانات هو تأين القطب الكهربائي ، والذي يترجم إلى تحلية كهربائية ، والمعروفة أيضا باسم تقنية التأين الكهربائي ، أو غسيل الكلى الكهربائي المعبأ.
تجمع تقنية التأين الكهربائي بين التبادل الأيوني وغسيل الكلى الكهربائي. إنها تقنية تحلية تم تطويرها على أساس غسيل الكلى الكهربائي. إنها تقنية معالجة المياه التي تم استخدامها على نطاق واسع وحققت نتائج جيدة بعد راتنجات التبادل الأيوني.
إنها لا تستخدم فقط مزايا التحلية المستمرة لتكنولوجيا الغسيل الكهربائي ، ولكنها تستخدم أيضا تقنية التبادل الأيوني لتحقيق تحلية المياه العميقة.
إنه لا يحسن فقط عيب انخفاض كفاءة التيار عند معالجة المحاليل منخفضة التركيز في عملية الغسيل الكهربائي ، ويعزز نقل الأيونات ، ولكنه يتيح أيضا تجديد المبادلات الأيونية ، ويتجنب استخدام عوامل التجديد ، ويقلل من التلوث الثانوي الناتج أثناء استخدام عوامل تجديد الحمض القاعدي ، ويحقق عملية إزالة الأيونات المستمرة.


يشمل المبدأ الأساسي لإزالة الأيونات من التبادل الإلكتروني للبيانات العمليات الثلاث التالية:
1. عملية غسيل الكلى الكهربائي
تحت تأثير مجال كهربائي خارجي ، يهاجر المنحل بالكهرباء في الماء بشكل انتقائي عبر راتنج التبادل الأيوني في الماء ويتم تفريغه بالماء المركز ، وبالتالي إزالة الأيونات الموجودة في الماء.

2. عملية التبادل الأيوني
يتم تبادل أيونات الشوائب في الماء ودمجها مع أيونات الشوائب في الماء من خلال راتنج التبادل الأيوني ، وبالتالي تحقيق تأثير إزالة الأيونات في الماء بشكل فعال.

3. عملية التجديد الكهروكيميائية
يتم استخدام H + و OH- الناتج عن استقطاب الماء في واجهة راتنج التبادل الأيوني لتجديد الراتنج كهروكيميائيا لتحقيق التجديد الذاتي للراتنج.

02 ما هي العوامل التي تؤثر على التبادل الإلكتروني للبيانات وما هي تدابير الرقابة؟

1. تأثير موصلية المياه الداخلة
تحت نفس تيار التشغيل ، مع زيادة الموصلية للمياه الخام ، ينخفض معدل إزالة التبادل الإلكتروني للبيانات للإلكتروليتات الضعيفة ، وتزداد أيضا موصلية النفايات السائلة.
إذا كانت الموصلية للمياه الخام منخفضة ، فإن محتوى الأيونات منخفض أيضا ، والتركيز المنخفض للأيونات يجعل تدرج القوة الدافعة الكهربائية المتشكل على سطح الراتنج والغشاء في غرفة المياه العذبة كبيرا أيضا ، مما يؤدي إلى درجة معززة من تفكك الماء ، وزيادة في التيار المحدد ، وعدد كبير من H + و OH- ، بحيث يكون تأثير التجديد لراتنجات الأنيون والتبادل الكاتيوني المملوءة في غرفة المياه العذبة جيدا.
لذلك من الضروري التحكم في موصلية المياه الداخلة بحيث تكون موصلية مياه مدخل التبادل الإلكتروني للبيانات أقل من 40US / cm ، والتي يمكن أن تضمن الموصلية المؤهلة للنفايات السائلة وإزالة الإلكتروليتات الضعيفة.

2. تأثير جهد العمل والتيار
مع زيادة تيار العمل ، تستمر جودة المياه المنتجة في التحسن.
ومع ذلك ، إذا زاد التيار بعد الوصول إلى أعلى نقطة ، بسبب الكمية الزائدة من أيونات H + و OH- التي تنتجها تأين الماء ، بالإضافة إلى استخدامها لتجديد الراتنج ، فإن عددا كبيرا من الأيونات الفائضة تعمل كأيونات حاملة للتوصيل. في الوقت نفسه ، بسبب تراكم وانسداد عدد كبير من الأيونات الحاملة أثناء الحركة ، يحدث الانتشار العكسي ، مما يؤدي إلى انخفاض جودة المياه المنتجة.
لذلك ، من الضروري تحديد جهد العمل والتيار المناسبين.

3. تأثير مؤشر التعكر والتلوث (SDI)
تمتلئ قناة إنتاج المياه لمكون التبادل الإلكتروني للبيانات براتنج التبادل الأيوني. سيؤدي التعكر المفرط ومؤشر التلوث إلى سد القناة ، مما يؤدي إلى ارتفاع فرق ضغط النظام وانخفاض إنتاج المياه.
لذلك ، مطلوب المعالجة المسبقة المناسبة ، والنفايات السائلة RO تلبي عموما متطلبات مدخل التبادل الإلكتروني للبيانات.

4. تأثير الصلابة
إذا كانت الصلابة المتبقية للمياه الداخلة في التبادل الإلكتروني للبيانات مرتفع جدا, سوف يتسبب في تحجيم سطح الغشاء لقناة المياه المركزة ، ويقلل من معدل تدفق المياه المركز ، ويقلل من مقاومة المياه المنتجة، تؤثر على جودة المياه المنتجة ، وفي الحالات الشديدة ، تسد قنوات تدفق المياه المركزة والمياه القطبية للمكون ، مما يتسبب في تدمير المكون بسبب التسخين الداخلي.
يمكن تليين مياه مدخل التناضح العكسي ويمكن إضافة القلويات مع إزالة ثاني أكسيد الكربون ؛ عندما تحتوي المياه الداخلة على نسبة عالية من الملح ، يمكن إضافة ترشيح RO أو نانو من المستوى الأول مع تحلية المياه لضبط تأثير الصلابة.

5. تأثير TOC (إجمالي الكربون العضوي)
إذا كان المحتوى العضوي في المادة المؤثرة مرتفعا جدا ، فسوف يتسبب ذلك في تلوث عضوي للراتنج والغشاء الانتقائي المنفذ ، مما يؤدي إلى زيادة جهد تشغيل النظام وانخفاض جودة المياه المنتجة. في الوقت نفسه ، من السهل أيضا تكوين غرويات عضوية في قناة المياه المركزة وسد القناة.
لذلك ، عند المعالجة ، يمكنك الجمع بين متطلبات الفهرس الأخرى لزيادة مستوى R0 لتلبية المتطلبات.

6. تأثير أيونات المعادن مثل الحديد والمنگنزيد
ستسبب أيونات المعادن مثل الحديد والمنگنزيد "تسمم" الراتنج ، وسيؤدي "تسمم" الراتنج المعدني إلى التدهور السريع لجودة النفايات السائلة EDI ، وخاصة الانخفاض السريع في معدل إزالة السيليكون.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن التأثير التحفيزي التأكسدي لمعادن التكافؤ المتغيرة على راتنجات التبادل الأيوني سيسبب تلفا دائما للراتنج. بشكل عام ، يتم التحكم في الحديد لتأثير التبادل الإلكتروني للبيانات ليكون أقل من 0.01 مجم / لتر أثناء التشغيل.

7. تأثير ثاني أكسيد الكربون في التأثير
HCO3- الناتج عن ثاني أكسيد الكربون2 في المادة المؤثرة هو إلكتروليت ضعيف ، يمكنه بسهولة اختراق طبقة راتنج التبادل الأيوني ويؤدي إلى انخفاض جودة المياه المنتجة. يمكن استخدام برج التفريغ لإزالته قبل التأثير.

8. تأثير محتوى الأنيون الكلي (TEA)
سيقلل ارتفاع TEA من مقاومة المياه المنتجة EDI ، أو يتطلب زيادة في تيار تشغيل التبادل الإلكتروني للبيانات. سيؤدي تيار التشغيل المفرط إلى زيادة تيار النظام وزيادة تركيز الكلور المتبقي في ماء القطب ، وهو أمر غير جيد لعمر غشاء القطب.

بالإضافة إلى العوامل المؤثرة الثمانية المذكورة أعلاه ، درجة حرارة الماء الداخل وقيمة الأس الهيدروجيني SiO2 والأكاسيد لها أيضا تأثير على تشغيل نظام التبادل الإلكتروني للبيانات.

03 خصائص التبادل الإلكتروني للبيانات
تم استخدام تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات على نطاق واسع في الصناعات ذات متطلبات جودة المياه العالية مثل الكهرباء والصناعات الكيماوية والطب.
تظهر أبحاث التطبيق طويلة المدى في مجال معالجة المياه أن تقنية معالجة التبادل الإلكتروني للبيانات لها الخصائص الستة التالية:
1. جودة مياه عالية وإخراج مياه مستقر
تجمع تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات بين مزايا التحلية المستمرة عن طريق الغسيل الكهربائي والتحلية العميقة عن طريق التبادل الأيوني. تظهر ممارسة البحث العلمي المستمر أن استخدام تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات لتحلية المياه يمكن أن يزيل الأيونات في الماء بشكل فعال وينتج ناتجات مياه عالية النقاء.

2. ظروف تركيب المعدات المنخفضة والبصمة الصغيرة
بالمقارنة مع أسرة التبادل الأيوني ، فإن أجهزة التبادل الإلكتروني للبيانات صغيرة الحجم وخفيفة الوزن ، ولا تتطلب صهاريج تخزين حمضية أو قلوية ، والتي يمكن أن توفر المساحة بشكل فعال.
ليس ذلك فحسب ، فإن جهاز التبادل الإلكتروني للبيانات عبارة عن هيكل مسبق الصنع مع فترة بناء قصيرة وعبء عمل صغير للتركيب في الموقع.

3. تصميم بسيط ، سهل التشغيل والصيانة
يمكن إنتاج أجهزة معالجة التبادل الإلكتروني للبيانات في شكل معياري ، ويمكن تجديدها تلقائيا وبشكل مستمر ، ولا تتطلب معدات تجديد كبيرة ومعقدة ، ويسهل تشغيلها وصيانتها بعد تشغيلها.

4. تحكم آلي بسيط في عملية تنقية المياه
يمكن لجهاز التبادل الإلكتروني للبيانات توصيل وحدات متعددة بالنظام بالتوازي. الوحدات آمنة ومستقرة ، بجودة موثوقة ، مما يجعل تشغيل وإدارة النظام سهل التنفيذ للتحكم في البرنامج والتشغيل المريح.

5. لا نفايات الأحماض والنفايات السائلة القلوية ، وهو أمر مفيد لحماية البيئة
لا يتطلب جهاز التبادل الإلكتروني للبيانات تجديدا كيميائيا حمضيا وقلويا ، ولا يتطلب تصريف النفايات الكيميائية بشكل أساسي
.
6. ارتفاع معدل استرداد المياه. يصل معدل استخدام المياه لتقنية معالجة التبادل الإلكتروني للبيانات بشكل عام إلى 90٪ أو أكثر

باختصار ، تتمتع تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات بمزايا كبيرة من حيث جودة المياه والاستقرار التشغيلي وسهولة التشغيل والصيانة والسلامة وحماية البيئة.
ومع ذلك ، فإن لديها أيضا بعض أوجه القصور. تتمتع أجهزة التبادل الإلكتروني للبيانات بمتطلبات أعلى لجودة المياه المؤثرة ، واستثمارها لمرة واحدة (تكاليف البنية التحتية والمعدات) مرتفع نسبيا.
وتجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من تكلفة البنية التحتية والمعدات EDI أعلى قليلا من تكلفة تقنية السرير المختلط ، بعد النظر بشكل شامل في تكلفة تشغيل الجهاز ، لا تزال تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات تتمتع بمزايا معينة.
على سبيل المثال ، قارنت محطة المياه النقية تكاليف الاستثمار والتشغيل للعمليتين. بعد عام واحد من التشغيل العادي ، يمكن لجهاز التبادل الإلكتروني للبيانات تعويض فرق الاستثمار مع عملية السرير المختلط.



04 التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات مقابل التبادل الأيوني التقليدي

1. مقارنة الاستثمار الأولي للمشروع
فيما يتعلق بالاستثمار الأولي للمشروع ، في نظام معالجة المياه بمعدل تدفق مياه صغير ، فإن عملية التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات تقضي على نظام التجديد الضخم الذي تتطلبه عملية التبادل الأيوني التقليدية ، وخاصة التخلص من صهريجي تخزين الأحماض وخزاني تخزين القلويين ، مما لا يقلل بشكل كبير من تكلفة شراء المعدات ، ولكنه يوفر أيضا حوالي 10٪ إلى 20٪ من مساحة الأرضية ، وبالتالي تقليل تكلفة الهندسة المدنية وتكلفة اقتناء الأراضي لبناء المصنع.

نظرا لأن ارتفاع معدات التبادل الأيوني التقليدية يزيد بشكل عام عن 5 أمتار ، في حين أن ارتفاع معدات التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات في حدود 2.5 متر ، يمكن تقليل ارتفاع ورشة معالجة المياه بمقدار 2 إلى 3 أمتار ، وبالتالي توفير 10٪ إلى 20٪ أخرى من استثمار الهندسة المدنية للمصنع.

بالنظر إلى معدل استرداد التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات ، يتم استرداد المياه المركزة للتناضح العكسي الثانوي والتبادل الإلكتروني للبيانات بالكامل ، ولكن يجب تصريف المياه المركزة للتناضح العكسي الأولي (حوالي 25٪) ، ويجب زيادة ناتج نظام المعالجة المسبقة وفقا لذلك. عندما يتبنى نظام المعالجة المسبقة عملية التخثر والتوضيح والترشيح التقليدية ، يجب زيادة الاستثمار الأولي بحوالي 20٪ مقارنة بنظام المعالجة المسبقة لعملية التبادل الأيوني.
مع أخذ جميع العوامل في الاعتبار ، فإن الاستثمار الأولي لعملية التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات في نظام معالجة المياه الصغير يعادل تقريبا الاستثمار في عملية التبادل الأيوني التقليدية.

2. مقارنة تكاليف التشغيل
كما نعلم جميعا ، من حيث استهلاك الكاشف ، فإن تكلفة التشغيل لعملية التناضح العكسي (بما في ذلك جرعات التناضح العكسي ، والتنظيف الكيميائي ، ومعالجة مياه الصرف الصحي ، وما إلى ذلك) أقل من تكلفة عملية التبادل الأيوني التقليدية (بما في ذلك تجديد راتنج التبادل الأيوني ، ومعالجة مياه الصرف الصحي ، وما إلى ذلك).
ومع ذلك ، من حيث استهلاك الطاقة ، واستبدال قطع الغيار ، وما إلى ذلك ، فإن عملية التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات أعلى بكثير من عملية التبادل الأيوني التقليدية.
وفقا للإحصاءات ، فإن تكلفة تشغيل عملية التناضح العكسي بالإضافة إلى عملية التبادل الإلكتروني للبيانات أعلى قليلا من تكلفة عملية التبادل الأيوني التقليدية.
مع أخذ جميع العوامل في الاعتبار ، فإن تكلفة التشغيل والصيانة الإجمالية للتناضح العكسي بالإضافة إلى عملية التبادل الإلكتروني للبيانات أعلى بنسبة 50٪ إلى 70٪ من تكلفة عملية التبادل الأيوني التقليدية.

3. التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات لديه قدرة قوية على التكيف ، ودرجة عالية من الأتمتة ، وتلوث بيئي منخفض
تتميز عملية التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات بقدرة قوية على التكيف مع محتوى الملح في الماء الخام. يمكن استخدام عملية التناضح العكسي لمياه البحر والمياه قليلة الملوحة ومياه تصريف المناجم والمياه الجوفية ومياه الأنهار ، في حين أن عملية التبادل الأيوني ليست اقتصادية عندما يكون المحتوى الصلب المذاب للمياه المؤثرة أكبر من 500 مجم / لتر.
لا يتطلب التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات تجديدا للأحماض والقلويات ، ولا يستهلكان كمية كبيرة من الأحماض والقلويات ، ولا ينتجان كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي الحمضية والقلوية. مطلوب فقط كمية صغيرة من الأحماض والقلويات ومثبطات الترسبات الكلسية وعامل الاختزال.
من حيث التشغيل والصيانة ، يتمتع التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات أيضا بمزايا درجة عالية من الأتمتة وسهولة التحكم في البرنامج.

4. معدات التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات باهظة الثمن ، يصعب إصلاحها ، ويصعب معالجتها في محلول ملحي
على الرغم من أن عملية التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات لها العديد من المزايا ، إلا أنه عند فشل الجهاز ، خاصة عند تلف غشاء التناضح العكسي وكومة غشاء التبادل الإلكتروني للبيانات ، لا يمكن إغلاقها إلا للاستبدال. في معظم الحالات ، يطلب من الفنيين المحترفين استبداله ، وقد يكون وقت الإغلاق طويلا.
على الرغم من أن التناضح العكسي لا ينتج كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي الحمضية والقلوية ، إلا أن معدل استرداد التناضح العكسي من المستوى الأول هو بشكل عام 75٪ فقط ، مما ينتج عنه كمية كبيرة من الماء المركز. سيكون محتوى الملح في الماء المركز أعلى بكثير من محتوى الماء الخام. لا يوجد حاليا إجراء معالجة ناضج لهذا الجزء من المياه المركزة ، وبمجرد تصريفه ، سوف يلوث البيئة.
في الوقت الحاضر ، يتم استخدام استعادة واستخدام محلول ملحي بالتناضح العكسي في محطات الطاقة المنزلية في الغالب لغسل الفحم وترطيب الرماد. تجري بعض الجامعات أبحاثا حول عمليات تنقية تبخر المحلول الملحي وتبلوره، لكن التكلفة مرتفعة والصعوبة كبيرة، ولم يتم استخدامها على نطاق واسع في الصناعة.
تكلفة معدات التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات مرتفعة نسبيا ، ولكنها في بعض الحالات أقل من الاستثمار الأولي لعملية التبادل الأيوني التقليدية.
في أنظمة معالجة المياه واسعة النطاق (عندما ينتج النظام كمية كبيرة من الماء) ، يكون الاستثمار الأولي لأنظمة التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات أعلى بكثير من عمليات التبادل الأيوني التقليدية.
في أنظمة معالجة المياه الصغيرة ، فإن عملية التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات تعادل تقريبا عملية التبادل الأيوني التقليدية من حيث الاستثمار الأولي.
باختصار ، عندما يكون ناتج نظام معالجة المياه صغيرا ، يمكن إعطاء الأولوية لعملية معالجة التبادل الإلكتروني للبيانات بالتناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات. هذه العملية لها استثمار أولي منخفض ، ودرجة عالية من الأتمتة ، وتلوث بيئي منخفض.

للحصول على أسعار محددة ، يرجى الاتصال بنا！