ساخت ستون تصفیه آب با نانوفناوری - جلسه پنجم - طراحی ستون نمک‌زدایی از آب

چکیده آزمایش:
غلظت نمک‌های محلول در آب (TDS) شاخص اصلی است که از آن به منظور تعیین غلظت نمک‌ها در یک نمونه آب مجهول استفاده می‌شود. این شاخص رابطه مستقیمی با ضریب هدایت الکتریکی آب دارد به این گونه که با افزایش TDS، هدایت الکتریکی نیز افزایش می یابد که این امر به دلیل بالابودن غلظت یون های موجود در محیط است. هدف از این آزمایش، طراحی ستون نمک‌زدایی و سختی‌گیری از آب با استفاده از جاذب‌های طبیعی نظیر زئولیت و کربن فعال است. یک نمونه از این ستون را در شکل زیر مشاهده می کنید.


مواد و روش‌ها:
- مواد:
در طراحی ستون نمک‌زدایی، تنها مجاز به استفاده از جاذب‌های طبیعی نظیر ضایعات میوه‌ها، کربن فعال و زئولیت هستید. استفاده از کاغذ صافی و پنبه به مقدار محدود و صرفاً به‌منظور جداسازی مراحل مختلف تصفیه، بلامانع است. البته باید دقت داشته باشید که استفاده بی رویه از پنبه و کاغذ صافی موجب کاهش دبی خروجی و راندمان تصفیه شما شده و عملاً بازدهی ستونتان را کاهش خواهد داد.

- هدف آزمایش:
هدف از این آزمایش این است که تنها با استفاده از روش جذب سطحی و بدون نیاز به انرژی و همچنین با کمترین میزان تلفات آب، روشی جهت نمک‌زدایی و سختی گیری همزمان از آب شهری ارائه شود. به‌کار گیری درست و خلاقانه روش‌های تصفیه و چیدمان مهندسی شده، دقیق و خلاقانه، کلید اصلی رسیدن به راندمان مطلوب محسوب می‌شود.
خروجی نهایی می‌تواند به‌عنوان مدلی اولیه برای جایگزینی دستگاه‌های تولید آب مقطر موجود و ارائه نسل جدید این دستگاه‌ها با نیاز به کمترین میزان انرژی و آب تازه، معرفی گردد.


*نکات بسیار مهم:
1- اساس فرآیند سختی‌گیری با استفاده از زئولیت، برمبنای تبادل یونی است. یعنی در نظر داشته باشید که زئولیت‌ها برای حذف یون‌های عامل سختی از آب، مجبورند یون‌های جدید را وارد محیط نمایند. این نکته تاثیر به سزایی روی فرآیند نمک‌زدایی خواهد داشت. بنابراین لازم است که حتماً اثرات متقابل این دو فرآیند (سختی‌گیری و نمک‌زدایی) در طراحی ستون جدایش مد نظر قرار گیرد.

2- مهم ترین نکته در طراحی فرآیندهای تصفیه، توجه به صرفه اقتصادی فرآیند است. توجه داشته باشید که فرآیندی ارزش اجرایی دارد که به لحاظ اقتصادی (مصرف انرژی، نیاز به مواد، زمان فرآیند) نیز به صرفه باشد. صرف مدت زمان طولانی، مقدار زیادی از مواد گران قیمت (مثلا نانوذرات طلا) و مقادیر قابل توجهی انرژی برق، جهت تولید فقط یک لیتر آب، به دلیل غیر اقتصادی بودن، عملا میسر نیست. از قدرت خلاقیت خود جهت بهینه سازی فرآیند و ایجاد موازنه ای بین کیفیت آب خروجی و هزینه های فرآیند تصفیه استفاده کنید!!!!

3- عوامل موثری روی راندمان فرآیندهای جذب موثرند که از این جمله میتوان به زمان، سطح تماس جاذب، مقدار جاذب، دما و... اشاره کرد. مطمئن شوید که این موارد را در نظر گرفته و بر اساس آنها فرآیند خود را بهینه سازی کرده اید.

برای مطالعه بیشتر می‌توانید به مقالات موجود در سایت باشگاه نانو به آدرس www.nanoclub.ir مراجعه نمایید.

مطالب مرتبط:
شما عزیزان می توانید برای انجام این پروژه به طرح درس های ذیل مراجعه فرمایید:
1- آلاینده‌های آب‬
2- روش‌های تصفیه آب
3- آشنایی با نانوزئولیت
4- سختی‌گیری و حذف کاتیون از آب زیرزمینی با استفاده از زئولیت‌های طبیعی
5- طراحی ستون نمک‌زدایی از آب

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان