فواید استفاده از آب دیونیزه

آب انواع مختلفی دارد که آب لوله کشی، آب تصفیه شده و آب قلیایی تنها تعدادی از آن ها هستند. با وجود این که بسیاری از آن ها مضراتی برای سلامتی انسان نخواند داشت اما معمولا برای کاربردهای دیگر از جمله شستشو، حلال و مواد تشکیل دهنده (در صنایع غذایی، آرایشی، بهداشتی و پزشکی) مناسب نیستند.

واقعیت امر آن است که آبی که از شیر آب یا سایر منابع جاری می شود دارای یون هایی مانند سدیم، کلسیم، آهن، مس و سایر عناصری است که به طور طبیعی در طبیعت یافت می شوند. با این که این یون ها به سلامت بدن کمک می کنند اما غالبا باعث آلودگی، تداخل و بروز سایر مشکلات در فرآیندهای حساس خانگی و صنعتی خواهند شد.

به عنوان مثال یون‌های موجود در آب می‌ توانند تست های آزمایشگاهی، استریلیزاسیون تجهیزات، تمیز کردن ظروف شیشه ‌ای و سایر فعالیت ‌ها را دستخوش معضلات پیچیده ای کنند. در چنین مواردی باید پیش از استفاده از آب، این یون ها را از آن حذف کنیم. خوشبختانه یک راه حل ساده در این زمینه وجود دارد: استفاده از آب دیونیزه.

سوال اصلی این است که آب DI چیست و چگونه به وجود می آید؟ فواید و مضرات مصرف آب دیونیزه شده چیست؟ آیا نوشیدن آبی که دیونیزه شده بی خطر است؟ در این مقاله از آبین قصد داریم تا به پاسخ تمام این سوالات بپردازیم.

آب دیونیزه چیست؟

آب دیونیزه که با نام آب DI یا غیر معدنی نیز شناخته می شود، تمام یا بخش عمده یون های خود را غالبا از طریق فرآیندهای رزین تبادل یونی از دست داده است.

به خاطر داشته باشید که یون ها ذراتی با بار الکتریکی مثبت یا منفی هستند که در ادامه به آن ها خواهیم پرداخت.

آب DI چگونه تشکیل می شود؟

آب DI با عبور آب ورودی از میان یک یا چند رزین جداگانه با بار الکتریکی تشکیل می شود. اما قبل از عبور آب از سیستم DI، با استفاده از دستگاه RO مورد پردازش قرار می گیرد تا مواد آلی و بسیاری از آلاینده های احتمالی از آن حذف شوند. این فرآیند پیش تصفیه آب را قبل از دیونیزه شدن آن تقریبا پاک می کند.

هنگامی که آب از پیش تصفیه وارد سیستم دیونیزه می شود از دو نوع رزین تبادل یونی عبور می کند: رزین کاتیونی حاوی یون های دارای بار مثبت و رزین آنیونی با یون های با بار منفی. با این حال برخی از سیستم های DI از یک بستر رزین تبادل یونی منفرد با آنیون ها و کاتیون ها نیز استفاده می کنند.

رزین دانه کوچکی است که از زنجیره پلیمری آلی تشکیل شده است و دارای گروه های عاملی باردار می باشد. هر گروه عاملی دارای بار مثبت یا منفی ثابت است. رزین کاتیونی حاوی یک گروه عملکردی منفی است که یون های دارای بار مثبت را در آب جذب می کند. از سوی دیگر رزین آنیونی دارای یک گروه عملکردی مثبت است که یون های با بار منفی را به خود جذب می کند. 

جهت تولید آب DI از اسید هیدروکلریک (HCI) در احیای رزین کاتیونی استفاده می شود. سپس هیدروژن با بار مثبت (H+)، خود را به مهره کاتیونی با بار منفی متصل می کند. رزین آنیون با هیدروکسید سدیم (NaOH) بازسازی می شود و هیدروکسیل با بار منفی (OH-) خود را به مهره رزین آنیونی با بار مثبت می چسباند.

اکنون پیوندهای بین یون های مختلف یکسان نیست. برخی قوی تر و برخی ضعیف تر هستند. به عنوان مثال کلسیم پیوند قوی تری بین مهره رزین کاتیونی نسبت به سدیم دارد. H+ روی مهره رزین کاتیونی و OH- روی مهره رزین آنیونی، جاذبه زیادی نداشته و منجر به تبادل یونی خواهند شد.

بنابراین همانطور که یون های دارای بار مثبت در سراسر دانه های رزین کاتیون جریان می یابند، کاتیون ها با هیدروژن (H+) مبادله می شوند. مشابه این حالت، همانطور که آنیون های دارای بار منفی در سراسر دانه های رزین آنیون جریان می یابند، آنیون ها با هیدروکسیل (OH-) مبادله می شوند. هنگامی که H+ و OH- با هم ترکیب می شوند، H2O "خالص" به وجود می آید. هنگامی که تمام فضاهای مبادله روی دانه ‌های رزین کاتیونی و آنیونی پر شد و مخزن دیگر آب DI تولید نکرد؛ باید نسبت به احیای رزین اقدام کنید.

نکته: هرچند آب دیونیزه شده نسبتا تمیز و ایمن است، اما لزوما خالص نیست. به این دلیل که فرآیند دیونیزاسیون نمی تواند پاتوژن ها، آلاینده های آلی یا ناخالصی هایی که بار ندارند را حذف کند. علاوه بر این خلوص آن به انواع آلاینده های موجود در آب منبع و روش پیش تصفیه نیز بستگی دارد.

انواع دیونیزاسیون آب

سه نوع فرآیند دیونیزاسیون وجود دارد: 1. دیونیزاسیون همزمان، 2. دیونیزاسیون با جریان مخالف و 3. دیونیزاسیون با بستر مخلوط.

در اینجا، خلاصه ای از نحوه عملکرد هر کدام از آن ها، آورده شده است:

دیونیزاسیون هم جریان شامل فرآیند جریان پایین استاندارد است. در این فرآیند، هم آب ورودی و هم مواد شیمیایی احیا کننده وارد ستون تبادل یونی بالا می‌شوند که همزمان جریان دارند و از پایین خارج می‌شوند.

دیونیزاسیون ضد جریان مربوط به جریان آب از بالا و مواد شیمیایی احیا کننده از پایین یا بالعکس است. در مقایسه با دیونیزاسیون هم ‌جریان، جریان متقابل، به زمان کمتری برای فرآیند احیا نیاز دارد و در نتیجه از احیاکننده‌ های کمتری استفاده می‌شود و هزینه‌ های کلی نیز کاهش خواهد یافت.

دیونیزاسیون با بستر مخلوط شامل مخلوطی نصف و نیمه از رزین کاتیون و آنیون در یک ستون واحد تبادل یونی است. این پروسه به طور معمول نیازمند فرآیند احیای پیچیده ای است که معمولا بهترین کیفیت آب تصفیه شده را در بین این سه مورد، ولی با صرف هزینه بالاتر، تولید می کند.

10 کاربرد رایج آب دیونیزه شده

آب دیونیزه، آب انتخابی صنایع مختلف است که در درجه اول، خلوص بالای آن مورد نظر است. با فرض اینکه منبع آب یکی از موارد مختلف مانند لوله کشی، چشمه یا آب مقطر باشد، خلوص آب DI به قدر کافی است که بتوان از آن برای انجام تمام آزمایشات و فرایندهای مشابه استفاده کرد.

در ادامه به برخی از کاربردهای آب DI اشاره شده است:

1.    شستشوی دست و استریلیزاسیون

آب DI به دلیل خلوص بالای آن در بیمارستان ها، مطب پزشکان و سایر موسسات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. این تاسیسات از آب DI برای استریل کردن وسایل پزشکی و شستن دست استفاده می کنند. فقدان مواد معدنی در آب دیونیزه از بروز لکه و رسوب در هنگام استفاده برای استریل کردن تجهیزات جلوگیری می کند، که به نوبه خود از عفونت و آلودگی متقابل جلوگیری می کند. 

2.    تست های آزمایشگاهی

هنگام انجام تست های آزمایشگاهی به دست آوردن دقیق ترین نتایج ممکن اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل است که زیست شناسان و سایر کارشناسان آزمایشگاه از آب DI برای آزمایشات و فرآیندهای مختلف استفاده می کنند. محتوای معدنی و آلاینده‌ های بالقوه موجود در آب می ‌توانند نتایج آزمایش را منحرف کرده و منجر به واکنش ‌های غیر عادی، خسارات مالی هنگفت و حتی آسیب شوند. بنابراین از آب DI برای تهیه محلول ها و تمیز کردن ابزار و مواد استفاده می کنند.

3.    سیستم های خنک کننده

آب غیر معدنی رسانایی کمی دارد. به همین خاطر برای تجهیزات خنک کننده و روانکاری از جمله لیزرهای پرقدرت مناسب است. آب دیونیزه می تواند از گرم شدن بیش از حد در چنین دستگاه هایی جلوگیری کند؛ به همین سبب در سایر دستگاه های پزشکی نیز برای کمک به حفظ دمای مناسب از آن استفاده می شود.

4.    ماشین آلات صنعتی

اگر در زمینه تولید تجربه داشته باشید می دانید که از ماشین آلات صنعتی استفاده زیادی می شود. بنابراین برای جلوگیری از تجمع جرم و آلودگی در آن ها باید به طور مرتب تمیز شوند. نمی توان از آب معمولی برای تمیز کردن ماشین آلات صنعتی استفاده کرد؛ زیرا مواد معدنی موجود در آب ممکن است باعث شود که قطعات، خیلی سریع تر دچار خوردگی شوند. به همین دلیل از آب DI برای خنک کردن، تمیز کردن و روغن کاری ماشین آلات سنگین استفاده شده تا طول عمر آن ها افزایش یابد.

5.    مراقبت از خودرو

آب دیونیزه به طور گسترده جهت افزایش طول عمر باتری های سرب- اسیدی خودرو یا سیستم خنک کننده موتور آن مورد استفاده قرار می گیرد. یون‌های موجود در آب معمولی ممکن است باعث زنگ زدگی قطعات موتور شده و همچنین به طرز چشمگیری، طول عمر باتری ‌های سرب- اسیدی را کاهش دهند. با توجه به این مطالب، استفاده از آب DI نسبت به آب لوله کشی برای استفاده در سیستم های خنک کننده خودرو ارجحیت دارد.

6.    آکواریوم ها

ایجاد یک محیط مساعد برای زندگی آبزیان جهت بقا و رفاه آن ها حیاتی است. بنابراین اگر آکواریوم دارید، باید آن را با آب عاری از کلر، مس و سایر آلاینده هایی که ممکن است به آبزیان شما آسیب برساند، پر کنید. استفاده از آب DI ایده آل است؛ زیرا حاوی ناخالصی های کمتری نسبت به آب معمولی است. این ویژگی کمک می کند تا حیات آبزیان در مخزن عاری از بیماری بوده و همچنین از تجمع جلبک ها به دلیل کمبود فسفات و سیلیکات نیز جلوگیری می شود. علاوه بر این آب DI کیفیت بالایی دارد و به همین جهت می تواند سلامت کلی آبزیان را بهبود بخشد.

7.    فرآوری و تهیه غذا

کیفیت آب بخش مهمی از فرآیند تهیه و فرآوری مواد غذایی محسوب می شود. همانطور که احتمالا می دانید، آبی که از آن برای تهیه غذا استفاده می شود بر طعم، ارزش غذایی، ظاهر و از همه مهم تر، ایمنی آن تاثیر می گذارد. بنابراین کارخانجات تولید و فرآوری مواد غذایی از آب دیونیزه برای شستن میوه ها و سبزیجات، تولید محصولات غذایی و فرآوری مواد غذایی مختلف استفاده می کنند. حتی چیزی به سادگی سس گوجه فرنگی نیز با آب DI درست می شود.

8.    لوازم آرایشی بهداشتی و دارویی

آب دیونیزه یک عنصر رایج در تمام محصولات آرایشی، از لوازم آرایش گرفته تا لوسیون ها، ژل ها و کرم ها است. از آب به عنوان یک حلال برای انتقال موثر عناصر به پوست یا موی شما استفاده می شود. با این حال استفاده از آب معمولی در محصولات زیبایی و بهداشتی می تواند مشکلات بی شماری ایجاد کند. یکی از این مشکلات، آن است که می تواند عمر مفید محصول را کاهش دهد. همچنین می تواند مشکلات پوستی از جمله لکه، بثورات و اگزما را تشدید کند. به همین جهت تولیدکنندگان باید محصولات مراقبت از پوست و آرایش را با استفاده از خالص ترین آب ممکن تهیه کنند. از این رو به آب DI نیاز دارند.

9.    نظافت

اگر تا کنون از آب تصفیه نشده برای تمیز کردن درهای شیشه ای کابین دوش، میزهای کانتر، صفحه نمایش کامپیوتر، پنجره ها و سطوح مشابه استفاده کرده اید می دانید که نتیجه مطلوبی ندارد. مشکل از اینجا نشات می گیرد که نمک ها و مواد معدنی محلول در برخی از انواع آب غالبا باعث ایجاد کف صابون و تجمع مواد معدنی در آن سطوح می شوند. از آنجایی که که آب DI فاقد یون است، به یک آهنربای یونی تبدیل می شود. به بیان دیگر یون های موجود در سطوح آلوده جذب آب دیونیزه می شوند و آن را به یک ابزار تمیز کننده عالی تبدیل می کنند. استفاده از آب DI برای نظافت و سایر فعالیت های خانگی باعث می شود که پنجره ها و وسایل حمام و آشپزخانه روشن تر، صاف تر و تمیز تر از همیشه به نظر برسند. علاوه بر این عدم وجود مواد معدنی در آب DI باعث ایجاد لکه های ناشی از مواد معدنی و رسوب و خرابی لوازم و سطوح حساس نخواهد شد.

10.     سیستم های اطفاء

علاوه بر مواد ذکر شده، از آب غیر معدنی در سیستم های اطفاء حریق استفاده می شود. این سیستم ها در محیط های حساس مانند مکان هایی که در آن ها از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی حساس با ولتاژ بالا استفاده می شود کاربرد دارند. از آنجایی که آب DI رسانایی الکترونیکی کمتری نسبت به آب معمولی دارد، بدون آسیب رساندن به تجهیزات می تواند به اندازه آب معمولی آتش را خاموش کند.

تفاوت آب دیونیزه و آب مقطر

افراد، عموما آب DIو آب مقطر را یکسان فرض می کنند. با این وجود تفاوت هایی اساسی بین این دو مورد وجود دارد. ویژگی های آب تولید شده به وسیله این دو فرایند علی رغم آنچه به نظر می رسد کمتر شباهت هایی به یکدیگر خواهند داشت.

آب دیونیزه از طریق فرآیند عبور آب از میان یک یا دو نوع رزین شارژ الکتریکی شده، تولید می شود. بر خلاف تقطیر که در آن بیشتر یون‌ های معدنی و آلاینده ‌ها حذف می ‌شوند، دیونیزاسیون فقط یون ‌ها را از آب حذف می‌ کند. به همین دلیل آب باید ابتدا تصفیه شود تا مواد آلی آن حذف شوند؛ سپس با یک دستگاه RO، مجددا تصفیه شده تا تعداد قابل توجهی از آلاینده های اضافی آن پاک شوند. این فرآیند پیش تصفیه تنها مقدار کمی از مواد معدنی یونیزه شده را برای حذف سیستم DI باقی می گذارد.

بر عکس آن آب مقطر با استفاده از فرآیندهای زیر تشکیل می شود:

•    جوشاندن آب و تشکیل بخار
•    جمع آوری بخار و متراکم سازی
•    میعان آب تقطیر شده

از آنجایی که نقطه جوش آب نسبت به اکثر آلاینده ها (از جمله مواد معدنی)، پایین تر است، هنگامی که آب به بخار تبدیل می شود، آلاینده ها در ظرف باقی می مانند. بنابراین آب به دست آمده بسیار خالص است. 99.9 درصد املاح، مواد معدنی و سایر مواد آلی و معدنی حذف می شوند. با این وجود باز هم امکان دارد که بدون استفاده از فرایند پیش تصفیه، ناخالصی های موجود در آب و مواد آلی فرار به همراه آن تبخیر شده و راه خود را به آب مقطر پیدا کنند.

تفاوت کاربردی آب مقطر و آب دیونیزه

از آنجایی که فرایندهای دیونیزاسیون و تقطیر، آب با خلوص بالایی تولید می کنند، انتخاب بین آن ها به نحوه مصرف شما بستگی دارد. آب مقطر عموما خالص تر است؛ خصوصا اگر پیش تصفیه شده باشد. در این صورت نباید حاوی هیچ گونه باکتری و سایر عوامل بیماری زایی بوده که می توانند در آب DI باقی بماند. علاوه بر این آب مقطر می تواند دو یا سه بار فرآیند تقطیر را سپری کند که در این صورت برای تمامی فرآیندهای آزمایشگاهی و حتی مواردی که آب دیونیزه شده خلوص کافی برای انجام آن را ندارد، مناسب است.

همان طور که گفتیم آب DI گزینه ای عالی برای مصارف مختلف از جمله خنک کننده، صنایع آرایشی و بهداشتی، غذایی، دارویی و غیره محسوب می شود. جز در مواردی که به آب با خلوص بسیار بالا نیاز است، آب دیونیزه غالبا جایگزین مناسب تری محسوب می شود؛ زیرا می توان آن را با هزینه کمتری تولید کرد.

زمان و هزینه تولید آب مقطر و آب دیونیزه

فرآیند تقطیر می تواند زمانی نسبتا طولانی داشته باشد؛ بالاخص زمانی که حجم آب زیاد باشد. علاوه بر این فرآیند تقطیر به گرما برای جوشاندن آب و یک ظرف استریل برای نگهداری آن نیاز دارد. جدای از آن وقتی آب مقطر به مرور زمان در معرض هوا قرار می گیرد، به آب دیونیزه تبدیل خواهد شد.

از طرف دیگر اگر از رزین با بستر مخلوط استفاده شود، فرآیند دیونیزاسیون را می توان به سرعت انجام داد. به بیان دیگر در این حالت فقط لازم است که آب، یک مرتبه از مخزن رزین عبور کند. بسیاری از سیستم های آب DI، از دو کارتریج یا مخزن بستر مخلوط استفاده می کنند تا تمام یون ها را حذف کنند. با این حال نیز همچنان سرعت آن نسبت به تقطیر، بسیار بیشتر است. همچنین دیونیزاسیون یک فرآیند شیمیایی است که از انرژی جهت نظارت بر فرآیند و حرکت آب در سیستم آن استفاده می شود. اگر رزین DI در محل احیا شود، باید زمان و هزینه احیا را نیز را به آن اضافه کرد.

مزایای استفاده از آب دیونیزه

آب DIبسته به مکان و مورد استفاده می تواند انتخاب مناسبی برای شما باشد.

•    خالصیت بالا: آب DI یکی از خالص ترین انواع موجود برای انسان است. جای تعجب نیست که چرا آب DI انتخاب بسیاری از تولیدکنندگان در صنایع مختلف است که می خواهند از آسیب به ماشین آلات خود در برابر خوردگی، رسوبات و آلودگی مواد غذایی، نوشیدنی ها، داروها، لوازم آرایشی و سایر محصولات جلوگیری کنند.
•    غیر خورنده: به دلیل حذف مواد معدنی آب DI با فلزات واکنش نداده و منجر به خوردگی نمی شود.
•    فاقد پسماند: از آنجایی که آب غیر معدنی حاوی آلاینده نیست پس از خشک شدن آن هیچ پسماندی باقی نمی ماند. همچنین میزان رسوبات معدنی و کلسیفیکاسیون را به حداقل می رساند.
•    رسانایی کم: آب DI مقادیر یون پایینی داشته یا اصلا فاقد یون است. بنابراین جریان را به خوبی هدایت نمی کند. این ویژگی در شرایطی که آب با رسانایی بالا می تواند باعث آسیب و تداخل شود، مورد توجه است.
•    حلالیت عالی: آب دیونیزه یک حلال منحصر به فرد است. این ویژگی مربوط به فقدان مواد معدنی است که می توانند باعث خراب شدن محلول و یا ایجاد مشکل در آن شوند.
•    زمان تولید سریع: با این که دیونیزاسیون می تواند پیچیده باشد تولید آب DI نسبت به سایر فرآیندهای مورد استفاده برای ایجاد انواع مختلف آب سریع تر است.

برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه و خرید تجهیزات آبی، می توانید به وب سایت آبین مراجعه فرمایید. کارشناسان ما در آبین، آماده مشاوره با شما به صورت رایگان در زمینه مشکلات و دستگاه های مورد نیاز می باشند. جهت دریافت خدمات مشاوره و ثبت سفارش، با شماره 02122228116، تماس حاصل فرمایید.