इलेक्ट्रोडायनीकरण

इलेक्ट्रोडायोनाइजेशन (ईडीआई) एक जल उपचार तकनीक है जो शुद्ध पानी #डिआयोनाइजेशन पानी में एकदिश धारा, आयन-एक्सचेंज झिल्ली और [[आयन विनिमय रेजिन]] का उपयोग करती है। ईडीआई आमतौर पर विपरीत परासरण (आरओ) के लिए एक पॉलिशिंग उपचार है। ईडीआई अन्य आरओ पॉलिशिंग प्रौद्योगिकियों, जैसे कि रासायनिक रूप से पुनर्जीवित मिश्रित बेड, से भिन्न है, क्योंकि यह निरंतर है और किसी रासायनिक पुनर्जनन की आवश्यकता नहीं है।

ईडीआई को कभी-कभी निरंतर इलेक्ट्रोडायोनाइजेशन (सीईडीआई) के रूप में जाना जाता है क्योंकि विद्युत प्रवाह लगातार आयन एक्सचेंज राल द्रव्यमान को पुनर्जीवित करता है। CEDI तकनीक 0.1 सीमेंस (इकाई) /सेमी के क्रम पर उत्पाद चालकता और कभी-कभी 18.2 ओम|एमΩ/सेमी जितनी उच्च प्रतिरोधकता के साथ उच्च शुद्धता प्राप्त कर सकती है।

इलेक्ट्रोडायोनाइजेशन (ईडीआई) तीन अलग-अलग प्रक्रियाओं का एक संयोजन है: इलेक्ट्रोलीज़ , जहां लगातार लागू विद्युत डीसी धारा के साथ, सकारात्मक और नकारात्मक आयन दोनों को इलेक्ट्रोड पर निर्देशित किया जाता है जिसमें एक विपरीत विद्युत चार्ज होता है; विद्युत संभावित ऊर्जा आयनों और धनायनों को तनु कक्षों से, धनायन या आयन विनिमय झिल्लियों के माध्यम से, सांद्रण कक्षों में खींचती है। आयन एक्सचेंज, जहां आयन एक्सचेंज रेज़िन तनु कक्ष बनाता है और जैसे ही पानी रेज़िन बिस्तर से गुजरता है, धनायन और आयन रेज़िन स्थलों पर चिपक जाते हैं; और रासायनिक पुनर्जनन, जो पानी के विभाजन से होता है। रासायनिक रूप से पुनर्जीवित मिश्रित बिस्तर में, हाइड्रोजन (H⁺) अम्ल धनायन राल को पुनर्जीवित करता है। हाइड्रॉक्साइड (OH^-) सोडियम हाइड्रॉक्साइड (कास्टिक सोडा) आयन राल को पुनर्जीवित करता है। ईडीआई में, विद्युत प्रवाह के कारण पानी एच से विभाजित हो जाता है₂यू⁺और ओह^-, बाहरी रसायनों को जोड़ने की आवश्यकता के बिना राल को पुनर्जीवित करना।

फ़ीड की गुणवत्ता

उत्पाद की शुद्धता को अधिकतम करने के लिए, ईडीआई फीडवाटर को पूर्व-उपचार की आवश्यकता होती है, आमतौर पर रिवर्स ऑस्मोसिस। उपकरण को क्षति से बचाने के लिए फीडवाटर को कुछ आवश्यकताओं का पालन करना चाहिए।

सामान्य पैरामीटर हैं:

• चारा पानी की कठोरता: CaCO के रूप में 1 पीपीएम_3, 2 पीपीएम तक सीमित अपवादों के साथ।
• सिलिका सामग्री (SiO₂) अधिकांश ईडीआई कोशिकाओं में 1 पीपीएम या पतले-सेल मॉड्यूल में 2 पीपीएम होना चाहिए।
• सीओ₂ आयन एक्सचेंज रेजिन की अत्यधिक लोडिंग को रोकने के लिए निगरानी की जानी चाहिए।
• कुल कार्बनिक कार्बन, जो रेजिन और झिल्लियों को गंदा कर सकता है, को कम से कम किया जाना चाहिए।
• क्लोरीन, ओजोन और अन्य ऑक्सीडाइज़र रेजिन और झिल्लियों को ऑक्सीकरण कर सकते हैं और स्थायी क्षति पैदा कर सकते हैं, जिसे कम से कम किया जाना चाहिए।

इतिहास

उस समय के इलेक्ट्रोलिसिस सिस्टम में मौजूद एकाग्रता ध्रुवीकरण घटना को खत्म करने या कम करने के लिए, 1950 के दशक की शुरुआत में इलेक्ट्रोडायोनाइजेशन विकसित किया गया था। प्रौद्योगिकी पर एक पेटेंट 1953 में दायर किया गया था, और बाद के प्रकाशनों ने प्रौद्योगिकी को लोकप्रिय बना दिया। कुल घुलित ठोस पदार्थों, कठोरता और कार्बनिक पदार्थों की कम सहनशीलता के कारण प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग सीमित था। 1970 और 1980 के दशक के दौरान, उच्च टीडीएस वाले पानी के लिए आयन विनिमय रेजिन के लिए रिवर्स ऑस्मोसिस एक पसंदीदा तकनीक बन गई। जैसे ही आरओ ने लोकप्रियता हासिल की, यह निर्धारित किया गया कि ईडीआई एक उपयुक्त पॉलिशिंग तकनीक होगी। रासायनिक रूप से पुनर्जीवित आयन एक्सचेंज सिस्टम को विस्थापित करने के लिए पैकेज्ड आरओ और ईडीआई सिस्टम का उपयोग किया गया था।

1986 और 1989 में, मिलिपोर, आयनप्योर, एचओएच वॉटर टेक्नोलॉजीज और आयोनिक्स इंक सहित कई कंपनियों ने इलेक्ट्रोडायोनाइजेशन डिवाइस विकसित किए। प्रारंभिक उपकरण बड़े, महंगे और अक्सर अविश्वसनीय थे। हालाँकि, 1990 के दशक में, छोटे और कम महंगे मॉड्यूलर डिज़ाइन पेश किए गए, जिनमें से कुछ ने रिसाव को कम कर दिया। बहरहाल, इन डिज़ाइनों और उनके समकालीन वंशजों को अभी भी लागत और सीमित परिचालन लिफाफे जैसी सीमाओं का सामना करना पड़ता है।

अनुप्रयोग

जब कम कुल घुलनशील ठोस फ़ीड पानी (उदाहरण के लिए, आरओ द्वारा शुद्ध) के साथ खिलाया जाता है, तो उत्पाद 0.5 एस/सेमी के क्रम पर चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक) के साथ बहुत उच्च शुद्धता स्तर तक पहुंच सकता है। आयन एक्सचेंज रेजिन आयनों को पकड़ने का काम करते हैं, जिससे उन्हें आयन एक्सचेंज झिल्ली के पार ले जाया जा सकता है। ईडीआई प्रौद्योगिकी का मुख्य अनुप्रयोग इलेक्ट्रॉनिक्स, फार्मास्यूटिकल्स और बिजली उत्पादन में है। इलेक्ट्रॉनिक्स में, विनिर्माण के दौरान घटकों को धोने के लिए विआयनीकृत पानी का उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रॉनिक चिप्स बहुत छोटे होते हैं, जिनमें घटक तत्वों के बीच बहुत कम खाली जगह होती है। इसलिए, घटकों के बीच अवांछित बिजली का संचालन करने के लिए बहुत कम संख्या में आयन आवश्यक हैं। यदि ऐसा होता है, तो शार्ट सर्किट हो सकता है और चिप अनुपयोगी हो सकती है। फार्मास्युटिकल उद्योग में, दवा के विकास में उपयोग किए जाने वाले पानी में आयनों की उपस्थिति से अवांछित दुष्प्रभाव हो सकते हैं और हानिकारक अशुद्धियाँ आ सकती हैं। बिजली उत्पादन में, बॉयलर फीडवाटर में आयनों की उपस्थिति से ठोस पदार्थों का निर्माण हो सकता है या बॉयलर की दीवारों का क्षरण हो सकता है, जो दोनों बॉयलर की दक्षता को कम कर सकते हैं और सुरक्षा खतरे पैदा कर सकते हैं। इन उद्योगों में मौजूद बड़ी वित्तीय और सुरक्षा चिंताओं के कारण, वे ईडीआई डेवलपर्स के लिए राजस्व का बड़ा हिस्सा प्रदान करते हैं। खनन, इलेक्ट्रोप्लेटिंग और परमाणु प्रक्रियाओं से विभिन्न प्रकार के अपशिष्ट जल से भारी धातुओं को हटाने के लिए इलेक्ट्रोडायोनाइजेशन सिस्टम भी लागू किया गया है। इन प्रक्रियाओं में निकाले गए प्राथमिक आयन क्रोमियम, तांबा, कोबाल्ट और सीज़ियम हैं, हालांकि ईडीआई दूसरों को हटाने में भी उपयोग देखता है।

सिद्धांत

इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में इलेक्ट्रोड को एनोड या कैथोड कहा जाता है। एनोड को उस इलेक्ट्रोड के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर इलेक्ट्रॉनों कोशिका छोड़ते हैं और ऑक्सीकरण होता है, और कैथोड वह इलेक्ट्रोड है जिस पर इलेक्ट्रॉन कोशिका में प्रवेश करते हैं और रिडॉक्स होता है। सेल पर लागू वोल्टेज के आधार पर प्रत्येक इलेक्ट्रोड या तो एनोड या कैथोड बन सकता है।

प्रत्येक विआयनीकरण सेल में आयनों के साथ एक इलेक्ट्रोड और एक इलेक्ट्रोलाइट होता है जो या तो ऑक्सीकरण या कमी से गुजरता है। क्योंकि इनमें आमतौर पर घोल में आयन होते हैं, इलेक्ट्रोलाइट्स को अक्सर आयनिक घोल के रूप में जाना जाता है, लेकिन पिघला हुआ और ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स भी संभव है।

पानी को एनोड और कैथोड के बीच से गुजारा जाता है। आयन-चयनात्मक झिल्ली सकारात्मक आयनों को पानी से नकारात्मक इलेक्ट्रोड की ओर और नकारात्मक आयनों को सकारात्मक इलेक्ट्रोड की ओर अलग होने की अनुमति देती है। परिणामस्वरूप, आयन कोशिका से बाहर नहीं निकल पाते हैं और विआयनीकृत पानी उत्पन्न होता है।

स्वस्थानी पुनर्जनन

आयनों की गति के लिए आवश्यक धारा से अधिक धारा का उपयोग करते समय, आपतित पानी का एक भाग विभाजित हो जाएगा, जिससे हीड्राकसीड |हाइड्रोजन (OH-) और हाइड्रोजन|ऑक्सीजन (H+) आयन बनेंगे। यह प्रजाति राल में अशुद्धता आयनों और धनायनों को प्रतिस्थापित कर देगी। इस प्रक्रिया को राल का यथास्थान पुनर्जनन कहा जाता है। जैसा कि यह विआयनीकरण प्रक्रिया के दौरान होता है, इसमें अन्य विआयनीकरण तकनीकों में मैन्युअल रूप से रासायनिक रूप से आयन एक्सचेंज राल को पुनर्जीवित करने के लिए ऑपरेशन में ठहराव की आवश्यकता के विपरीत निरंतर शुद्धिकरण की अनुमति देने का लाभ होता है।

संस्थापन योजना

इलेक्ट्रोआयनीकरण स्थापना योजना

विशिष्ट ईडीआई स्थापना में निम्नलिखित घटक होते हैं: इलेक्ट्रोड, आयन एक्सचेंज झिल्ली, कटियन एक्सचेंज झिल्ली, और राल। सबसे सरल विन्यास में तीन डिब्बे शामिल हैं। उत्पादन बढ़ाने के लिए डिब्बों या कोशिकाओं की संख्या इच्छानुसार बढ़ाई जा सकती है।

एक बार जब सिस्टम स्थापित हो जाता है और फ़ीड पानी इसके माध्यम से प्रवाहित होना शुरू हो जाता है, तो धनायन कैथोड की ओर प्रवाहित होते हैं और आयन एनोड की ओर प्रवाहित होते हैं। केवल ऋणायन ही ऋणायन विनिमय झिल्ली से गुजर सकते हैं, और केवल धनायन ही धनायन विनिमय झिल्ली से गुजर सकते हैं। यह विन्यास झिल्ली की चयनात्मकता और विद्युत बल के कारण आयनों और धनायनों को केवल एक ही दिशा में प्रवाहित करने की अनुमति देता है, जिससे चारा पानी आयनों से मुक्त हो जाता है। यह धनायन और ऋणायन सांद्रण प्रवाह के अलग-अलग संग्रह की भी अनुमति देता है, जिससे अधिक चयनात्मक अपशिष्ट निपटान का अवसर पैदा होता है; यह भारी धातु धनायनों को हटाने में विशेष रूप से उपयोगी है।

सांद्रण प्रवाह (फ़ीड प्रवाह के दाएं और बाएं) को अस्वीकार कर दिया जाता है, और उन्हें बर्बाद किया जा सकता है, पुनर्चक्रित किया जा सकता है, या किसी अन्य प्रक्रिया में उपयोग किया जा सकता है।

आयन एक्सचेंज रेज़िन का उद्देश्य फ़ीड जल के स्थिर संचालन को बनाए रखना है। राल के बिना, आयनों को शुरू में हटाया जा सकता है, लेकिन आयनों की सांद्रता कम होने पर चालकता नाटकीय रूप से कम हो जाएगी। कम चालकता के साथ, इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को निर्देशित करने और उन्हें हटाने में कम सक्षम होते हैं; रेजिन जोड़ने से, निष्कासन की एक स्थिर दर संभव है, और संसाधित पानी में शेष आयन सांद्रता परिमाण के क्रम से कम है।

यह भी देखें

• इलेक्ट्रोडायलिसिस
• आयनीकरण
• शुद्ध पानी
• जल शोधन
• जल उपचार

बाहरी संबंध

• video.
• Bộ lọc nước phèn
• Electrodeionization Technology
• EDI History
• Electrodeionization Systems, Electrodeionization Systems
• Advanced Electrodeionization Technology for Product Desalting, Argonne National Laboratory