كيف يعمل نظام معالجة المياه المحللة كهربائيا؟
مع استمرار زيادة متطلبات الناس لجودة المياه، هناك العديد منتقنيات معالجة المياهوقد ظهرت العديد من التقنيات الجديدة، ومن بينها تقنية الماء المحلل بالكهرباء والتي اجتذبت الكثير من الاهتمام بسبب تأثيرها العلاجي الفريد وآفاق تطبيقها الواسعة.
إذن، ما هي المياه المحللة كهربائيًا؟ كيف يعمل نظام معالجة المياه المحللة كهربائيًا؟ ستحلل هذه المقالة تقنية معالجة المياه الحديثة هذه بالتفصيل.
ما هو الماء المحلل كهربائيا؟
الماء المحلل بالكهرباء، والمعروف أيضًا باسم الماء المختزل بالكهرباء، هو تحلل ماء الصنبور العادي إلى نوعين من الماء يحتويان على أيونات مختلفة، وهما الماء الحمضي والماء القلوي، من خلال التحليل الكهربائي. يتمتع الماء المحلل بالكهرباء بالعديد من الخصائص الفريدة، مثل التعقيم والتطهير وإزالة الشحوم وما إلى ذلك، وبالتالي تم استخدامه على نطاق واسع في مجالات المنزل والرعاية الطبية والزراعة وتجهيز الأغذية وما إلى ذلك.
ما هي تصنيفات الماء المحلل كهربائيا؟
وفقا للاستخدام والخصائص بعد التحليل الكهربائي، يتم تقسيم الماء المحلل كهربائيا بشكل أساسي إلى: الماء المحلل كهربائيا الحمضي، والماء المحلل كهربائيا القلوي، والماء المحلل كهربائيا المحايد.
1. الماء المحلل بالكهرباء الحمضي:إن الماء الغني بأيونات الكلوريد والأكاسيد الناتج أثناء عملية التحليل الكهربائي يكون عادةً حمضيًا وله تأثيرات قوية مضادة للبكتيريا ومطهرة.
2. الماء المحلل كهربائيا القلوي:الماء الغني بأيونات الهيدروجين والمنتجات المخفضة الناتجة أثناء عملية التحليل الكهربائي يكون عادة قلويًا وله تأثيرات قوية في إزالة الشحوم والتنظيف.
3. الماء المحلل كهربائيا المحايد:الماء الناتج عن عملية التحليل الكهربائي المحددة لا يكون حمضيًا ولا قلويًا بشكل واضح، وله تأثيرات خفيفة في قتل الجراثيم والتنظيف.
ما هو مبدأ عمل نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي؟
النظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائييتكون بشكل أساسي من خلية إلكتروليتية، وقطب، وحجاب، وجهاز إمداد بالمياه، ونظام تحكم. يعتمد مبدأ عمله على التفاعل الكهروكيميائي لمحلول إلكتروليت تحت تأثير مجال كهربائي.
1. المحلل الكهربائي:
الخلية الكهروليتية هي المكون الأساسي لنظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي، والتي تستخدم لاستيعاب المياه المراد تحليلها كهربائيًا والقطب الكهربائي. عادة ما تكون الخلية الكهروليتية مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل لضمان عدم تعرضها للتلف أثناء عملية التحليل الكهربائي.
2. القطب الكهربائي:
يعد القطب الكهربائي أحد المكونات الرئيسية في جهاز التحليل الكهربائي، وهو مصنوع عادة من مواد معدنية خاملة مثل البلاتين والتيتانيوم. وينقسم القطب الكهربائي إلى أنود وكاثود، متصلين بالأقطاب الموجبة والسالبة لمصدر الطاقة المستمر على التوالي. وأثناء عملية التحليل الكهربائي، تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال عند الأنود والكاثود على التوالي، وبالتالي تحلل المياه إلى مياه محللة كهربائيًا ذات خصائص مختلفة.
3. الحجاب الحاجز:
يتم استخدام الحجاب الحاجز لفصل المحلل الكهربائي إلى منطقتين لمنع اختلاط الأيونات المختلفة التي ينتجها الأنود والكاثود مع بعضها البعض. تشمل مواد الحجاب الحاجز المستخدمة بشكل شائع أغشية التبادل الأيوني والأغشية الدقيقة المسامية، والتي تسمح لأيونات محددة بالمرور مع منع انتشار الأيونات الأخرى.
4. جهاز إمداد المياه:
يتم استخدام جهاز إمداد المياه لتوفير مياه المصدر للمحلل الكهربائي، وعادة ما يتضمن مضخة مياه ومرشح وصمام تنظيم. يتم استخدام المرشح لإزالة المواد العالقة والشوائب في مياه المصدر لضمان استقرار عملية التحليل الكهربائي ونقاء المياه المحللة كهربائيًا.
5. نظام التحكم:
يتم استخدام نظام التحكم لضبط معلمات مثل التيار والجهد وتدفق المياه في المحلل الكهربائي لتحقيق الأتمتة والتحكم الدقيق في عملية التحليل الكهربائي. عادة ما تكون أنظمة معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الحديثة مزودة بمعالجات دقيقة وأجهزة استشعار يمكنها مراقبة وضبط ظروف التحليل الكهربائي في الوقت الفعلي للحصول على أفضل تأثير علاجي.
ما هي آلية عمل نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي؟
تنقسم عملية عمل نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي بشكل أساسي إلى 4 خطوات: إمداد المياه والمعالجة الأولية → تفاعل التحليل الكهربائي → الفصل والتجميع → المعالجة اللاحقة والتطبيق.
1. إمدادات المياه والمعالجة الأولية:
قبل دخول مياه المصدر إلى الخلية الكهروليتية من خلال جهاز إمداد المياه، يتم ترشيحها وتنقيتها أولاً بواسطة نظام المعالجة المسبقة. يتضمن نظام المعالجة المسبقة عادةً مرشحات ميكانيكية ومرشحات كربون نشطة ومُلينات لإزالة المواد العالقة والمواد العضوية وأيونات الصلابة في الماء.
2. تفاعل التحليل الكهربائي:
تدخل المياه المعالجة مسبقًا إلى الخلية الكهربية وتخضع لتفاعل التحليل الكهربائي تحت تأثير المجال الكهربائي. تحدث التفاعلات التالية عند الأنود والكاثود على التوالي:
● تفاعل الأنود (تفاعل الأكسدة): 2H2O→O2+4H++4e−
● تفاعل الكاثود (تفاعل الاختزال): 4H2O+4e−→2H2+4OH−
من خلال تفاعل التحليل الكهربائي يتحلل الماء إلى هيدروجين وأكسجين وأيونات هيدروكسيد وأيونات هيدروجين لتكوين الماء الحمضي والماء القلوي.
3. الفصل والجمع:
يقوم الحجاب الحاجز الموجود في المحلل الكهربائي بفصل الماء الحمضي عن الماء القلوي، والذي يتدفق من منافذ مختلفة. يتم جمع الماء الحمضي والماء القلوي في خزانات تخزين لأغراض مختلفة.
4. مرحلة ما بعد العلاج والتطبيق:
يمكن معالجة المياه المحللة كهربائيًا لاحقًا حسب الحاجة، مثل ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني، وإزالة الغازات، وما إلى ذلك. يمكن استخدام المياه المحللة كهربائيًا المعالجة في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل التطهير والتنظيف وإزالة التلوث والري الزراعي وتجهيز الأغذية.
ما هي مميزات وعيوب نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي؟
مزايا نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي: التعقيم الفعال، وحماية البيئة والسلامة، والتطبيق الواسع.
1. التعقيم عالي الكفاءة:تتمتع الأكاسيد النشطة وأيونات الهيدروكسيد الموجودة في الماء المحلل كهربائيًا بقدرة تعقيم قوية ويمكنها إزالة البكتيريا والفيروسات والفطريات الموجودة في الماء بشكل فعال.
2. حماية البيئة والسلامة:لا تتطلب عملية معالجة المياه بالتحليل الكهربائي إضافة مواد كيميائية، ولا تنتج منتجات ثانوية ضارة، وهي صديقة للبيئة.
3. تطبيق واسع:يمكن استخدام الماء المحلل بالكهرباء في العديد من المجالات، مثل مياه الشرب المنزلية، والرعاية الطبية والصحية، والري الزراعي، وتجهيز الأغذية.
عيوب نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي: التكلفة العالية للمعدات، والاستهلاك العالي للطاقة ومتطلبات جودة المياه العالية.
1. تكلفة المعدات العالية:النظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائيويتطلب استخدام مواد مقاومة للتآكل وأقطاب كهربائية عالية الكفاءة، كما أن تكلفة المعدات مرتفعة.
2. استهلاك عالي للطاقة:تستهلك عملية معالجة المياه بالتحليل الكهربائي كمية كبيرة من الكهرباء وتتمتع بتكاليف تشغيلية عالية.
3. متطلبات جودة المياه العالية:ستؤثر الشوائب وأيونات الصلابة الموجودة في مياه المصدر على تأثير التحليل الكهربائي وتحتاج إلى معالجة مسبقة.
الاستنتاج بشأن نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي
باعتبارها نوعًا جديدًا من تقنيات معالجة المياه، تتمتع مياه التحليل الكهربائي بمزايا التعقيم عالي الكفاءة وحماية البيئة والسلامة والتطبيق الواسع. ومع ذلك، فإن تكلفة معداتها واستهلاكها للطاقة التشغيلية مرتفعان، ويتطلب الأمر معالجة مسبقة صارمة لمياه المصدر. من خلال المقدمة التفصيلية لمياه التحليل الكهربائي ونظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي، أعتقد أن القراء لديهم فهم أعمق لتكنولوجيا معالجة المياه الحديثة هذه. عند اختيار واستخدام نظام معالجة المياه بالتحليل الكهربائي، يجب النظر في مزاياها وعيوبها بشكل شامل وفقًا لمتطلبات جودة المياه واستخدامها المحددة لتحقيق أفضل تأثير لمعالجة المياه.