كيف يعمل نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي؟
ومع استمرار تزايد متطلبات الناس لنوعية المياه، تتباين الأمورتقنيات معالجة المياهظهرت. من بينها، جذبت تكنولوجيا المياه المحللة كهربائيا الكثير من الاهتمام بسبب تأثيرها العلاجي الفريد وآفاق التطبيق الواسعة.
إذًا، ما هو الماء المُحلل كهربائيًا؟ كيف يعمل نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي؟ ستحلل لك هذه المقالة تقنية معالجة المياه الحديثة هذه بالتفصيل.
ما هو الماء المحلل كهربائيا؟
الماء المحلل كهربائيًا، والمعروف أيضًا باسم الماء المخفض المحلل كهربائيًا، هو تحلل ماء الصنبور العادي إلى نوعين من الماء يحتوي على أيونات مختلفة، وهما الماء الحمضي والماء القلوي، من خلال التحليل الكهربائي. يتمتع الماء المحلل كهربائيًا بالعديد من الخصائص الفريدة، مثل التعقيم والتطهير وإزالة الشحوم وما إلى ذلك، ولذلك تم استخدامه على نطاق واسع في مجالات المنزل والرعاية الطبية والزراعة وتجهيز الأغذية وما إلى ذلك.
ما هي تصنيفات المياه المحللة كهربائيا؟
وفقًا للاستخدام والخصائص بعد التحليل الكهربائي، ينقسم الماء المحلل كهربائيًا بشكل أساسي إلى: ماء محلل كهربائيًا حمضيًا، وماء محلل كهربائيًا قلويًا، وماء محلل كهربائيًا محايدًا.
1. الماء الحمضي المُحلل كهربائياً:المياه الغنية بأيونات وأكاسيد الكلوريد التي يتم إنتاجها أثناء عملية التحليل الكهربائي عادة ما تكون حمضية ولها تأثيرات قوية مبيد للجراثيم ومطهر.
2. المياه القلوية المحللة كهربائيا:المياه الغنية بأيونات الهيدروجين والمنتجات المخفضة التي يتم إنتاجها أثناء عملية التحليل الكهربائي عادة ما تكون قلوية ولها تأثيرات قوية على إزالة الشحوم والتنظيف.
3. الماء المتعادل بالكهرباء:المياه الناتجة عن عملية التحليل الكهربائي المحددة ليست حمضية بشكل واضح ولا قلوية بشكل واضح، ولها آثار خفيفة للجراثيم والتنظيف.
ما هو مبدأ عمل نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي؟
النظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائييتكون بشكل أساسي من خلية التحليل الكهربائي، والقطب الكهربائي، والحجاب الحاجز، وجهاز إمداد المياه، ونظام التحكم. يعتمد مبدأ عملها على التفاعل الكهروكيميائي لمحلول الإلكتروليت تحت تأثير المجال الكهربائي.
1. المحلل الكهربائي:
الخلية التحليلية هي المكون الأساسي لنظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي، والذي يستخدم لاستيعاب الماء المراد تحليله كهربائيًا والقطب الكهربائي. عادة ما تكون الخلية التحليلية مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل لضمان عدم تعرضها للتلف أثناء عملية التحليل الكهربائي.
2. القطب:
يعتبر القطب الكهربائي مكونًا رئيسيًا في المحلل الكهربائي، وعادةً ما يكون مصنوعًا من مواد معدنية خاملة مثل البلاتين والتيتانيوم. ينقسم القطب إلى أنود وكاثود، متصلين بالأقطاب الموجبة والسالبة لمصدر طاقة التيار المستمر على التوالي. أثناء عملية التحليل الكهربائي، تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال عند الأنود والكاثود على التوالي، وبالتالي يتحلل الماء إلى ماء محلل كهربائيًا بخصائص مختلفة.
3. الحجاب الحاجز:
يتم استخدام الحجاب الحاجز لفصل المحلل الكهربائي إلى منطقتين لمنع الأيونات المختلفة التي ينتجها الأنود والكاثود من الاختلاط مع بعضها البعض. تشتمل مواد الحجاب الحاجز شائعة الاستخدام على أغشية التبادل الأيوني والأغشية الدقيقة المسامية، والتي تسمح بمرور أيونات معينة مع منع انتشار الأيونات الأخرى.
4. جهاز إمداد المياه:
يتم استخدام جهاز إمداد المياه لتوفير مصدر الماء للمحلل الكهربائي، وعادةً ما يتضمن مضخة مياه ومرشح وصمام تنظيم. يستخدم الفلتر لإزالة المواد العالقة والشوائب الموجودة في مياه المصدر لضمان ثبات عملية التحليل الكهربائي ونقاء الماء المحلل كهربائيا.
5. نظام التحكم:
يتم استخدام نظام التحكم لضبط المعلمات مثل التيار والجهد وتدفق الماء في المحلل الكهربائي لتحقيق الأتمتة والتحكم الدقيق في عملية التحليل الكهربائي. عادة ما تكون أنظمة معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الحديثة مجهزة بمعالجات دقيقة وأجهزة استشعار يمكنها مراقبة وضبط ظروف التحليل الكهربائي في الوقت الفعلي للحصول على أفضل تأثير للعلاج.
ما هي عملية عمل نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي؟
تنقسم عملية عمل نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي بشكل أساسي إلى 4 خطوات: إمداد المياه والمعالجة المسبقة ← تفاعل التحليل الكهربائي ← الفصل والتجميع ← المعالجة اللاحقة والتطبيق.
1. إمدادات المياه والمعالجة المسبقة:
قبل أن يدخل مصدر الماء إلى الخلية التحليلية من خلال جهاز إمداد المياه، يتم ترشيحه وتنقيته أولاً بواسطة نظام المعالجة المسبقة. يشتمل نظام المعالجة المسبقة عادةً على مرشحات ميكانيكية ومرشحات الكربون المنشط والملينات لإزالة المواد العالقة والمواد العضوية وأيونات الصلابة في الماء.
2. تفاعل التحليل الكهربائي:
يدخل الماء المعالج إلى خلية التحليل الكهربائي ويخضع لتفاعل التحليل الكهربائي تحت تأثير المجال الكهربائي. تحدث التفاعلات التالية عند الأنود والكاثود على التوالي:
&نبسب;&نبسب;&نبسب;&نبسب;● تفاعل الأنود (تفاعل الأكسدة): 2H2O→O2+4H++4e−
&نبسب;&نبسب;&نبسب;&نبسب;● تفاعل الكاثود (تفاعل الاختزال): 4H2O+4e−→2H2+4OH−
من خلال تفاعل التحليل الكهربائي، يتحلل الماء إلى أيونات الهيدروجين والأكسجين وأيونات الهيدروكسيد وأيونات الهيدروجين لتكوين الماء الحمضي والماء القلوي.
3. الفصل والجمع:
يقوم الحجاب الحاجز الموجود في المحلل الكهربائي بفصل الماء الحمضي عن الماء القلوي، الذي يتدفق من منافذ مختلفة. يتم جمع المياه الحمضية والمياه القلوية في صهاريج تخزين لأغراض مختلفة.
4. مرحلة ما بعد العلاج والتطبيق:
يمكن معالجة المياه المحللة كهربائيا بعد ذلك حسب الحاجة، مثل ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني، وإزالة الغازات، وما إلى ذلك. ويمكن استخدام المياه المحللة كهربائيا في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل التطهير والتنظيف وإزالة التلوث والري الزراعي وتجهيز الأغذية.
ما هي مزايا وعيوب نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي؟
مزايا نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي: التعقيم الفعال، حماية البيئة والسلامة، والتطبيق على نطاق واسع.
1. التعقيم عالي الكفاءة:تتمتع الأكاسيد النشطة وأيونات الهيدروكسيد الموجودة في الماء المحلل كهربائيًا بقدرة تعقيم قوية ويمكنها إزالة البكتيريا والفيروسات والفطريات في الماء بشكل فعال.
2. حماية البيئة وسلامتها:لا تتطلب عملية معالجة المياه بالتحليل الكهربائي إضافة عوامل كيميائية، ولا تنتج منتجات ثانوية ضارة، كما أنها صديقة للبيئة.
3. تطبيق واسع:ويمكن استخدام المياه المحللة كهربائيا في العديد من المجالات، مثل مياه الشرب المنزلية، والرعاية الطبية والصحية، والري الزراعي وتصنيع الأغذية.
عيوب نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي: ارتفاع تكلفة المعدات، وارتفاع استهلاك الطاقة، ومتطلبات جودة المياه العالية.
1. ارتفاع تكلفة المعدات:النظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائييتطلب استخدام مواد مقاومة للتآكل وأقطاب كهربائية عالية الكفاءة، كما أن تكلفة المعدات مرتفعة.
2. استهلاك عالي للطاقة:تستهلك عملية معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الكثير من الكهرباء ولها تكاليف تشغيل عالية.
3. متطلبات جودة المياه العالية:سوف تؤثر الشوائب والأيونات الصلبة الموجودة في مياه المصدر على تأثير التحليل الكهربائي وتحتاج إلى معالجة مسبقة.
استنتاج حول نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي
كنوع جديد من تكنولوجيا معالجة المياه، تتمتع مياه التحليل الكهربائي بمزايا التعقيم عالي الكفاءة وحماية البيئة والسلامة والتطبيق على نطاق واسع. ومع ذلك، فإن تكلفة المعدات واستهلاك الطاقة التشغيلية مرتفعة، ويتطلب الأمر معالجة مسبقة صارمة لمياه المصدر. من خلال المقدمة التفصيلية للمياه المحللة كهربائيا ونظام معالجة المياه المحللة كهربائيا، أعتقد أن القراء لديهم فهم أعمق لهذه التكنولوجيا الحديثة لمعالجة المياه. عند اختيار واستخدام نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي، ينبغي النظر في مزاياه وعيوبه بشكل شامل وفقًا لجودة المياه المحددة ومتطلبات الاستخدام لتحقيق أفضل تأثير لمعالجة المياه.