آب شیرین کن چیست ؟
در ابتدا به تعریف آب شیرین می پردازیم و در ادامه توضیح درباره اینکه چطوری از آب شیرین کن جهت شیرین کردن آب استفاده می شود .
آب شیرین آبی است که کمتر از5% در هر 100 واحد ، املاح نمکی غیر حل شدنی داشته باشد . رودخانهها ، آبگیرها و بعضی از منابع آب زیر زمینی جزء آبهای شیرین میباشند . منبع نامحدود و پایدار آب شیرین ، بخار آبهای موجود در جو است که به صورت باران و برف و تگرگ ظاهر میشود . آب شیرین از مهم ترین منابع تجدید شدنی میباشد که برای زنده ماندن بسیاری از موجودات زنده و همچنین برای انسان ، بسیار پراهمیت و حیاتی است . همچنین آب شیرین به طور طبیعی در سطح زمین و عمدتاً در یخچالهای کوهستانی و قطب های شمال و جنوب به صورت لایههای یخ ذخیره شدهاند .
کاربرد آب شیرین کن
در حال حاضر دو نوع طرز کار برای آب شیرین کن وجود دارد . یکی آب شیرین کن اسمز معکوس و دیگری آب شیرین کن حرارتی یا HTH
هر کدام از این مکانیزمها با یک سازوکار خاص کار میکنند و هر کدام هم مزایا و معایب خاص خودشان را دارند .
آب شیرین کن به روش اسمز معکوس یا غشایی
اسمز معکوس یکی از پیشرفته ترین روشهای تصفیه آب است که کارایی بسیار بالایی دارد و کیفیت آب را به بالاترین حد ممکن میرساند . به آن آب شیرین کن غشایی هم میگویند .
آب شیرین کن غشایی در حقیقت با استفاده از یک یا چند غشای متخلخل فرایند شیرین سازی آب را انجام میدهد . این غشا چگونه عمل شیرین سازی را انجام میدهد ؟ یک غشا که بسیار نازک است داخل آب قرار میگیرد و روی آن سوراخهای بسیار ریزی در ابعاد نانو وجود دارند . مولکولهای آب به دلیل جرم وزنی و حجم کمی که دارند میتوانند از داخل این سوراخهای ریز عبور کنند . اما نمکهای موجود در آب بسیار بزرگتر هستند . با اینکه در آب حل شدهاند و با چشم دیده نمیشوند غشا میتواند جلوی آن را بگیرد و به این صورت عمل شیرین سازی انجام میشود .
این سوراخها تنها دلیل شیرین سازی نیستند و در برخی دستگاههای تصفیه آب از جریان برق استفاده میشود تا یونهایی که با آب واکنش دادهاند هم پیوندشان شکسته شود و وارد آب نشوند . جریان برق باعث میشود تا الکترونهای آزاد با یونهای مثبت واکنش داده و اندازه و حجم مولکولهای نمک واکنش داده شده بیشتر شود و از داخل غشا عبور نکند . این مکانیزم آب شیرین کن غشایی است .
مهمترین نکته در دستگاه آب شیرین کن غشایی این است که به برق بسیار کمی احتیاج دارد و اصلا نیازی به برق با ولتاژ و جریان بالا نیست . معمولا از یک غشای نیمه تراوا یا نیمه نفوذ پذیر استفاده میشود که بتواند به خوبی جریان آب و جریان نمکها را کنترل کند .
آب شیرین کن به روش حرارتی
آب شیرین کن حرارتی مکانیزم بسیار پیشرفتهای دارد . وقتی آب را حرارت میدهید آب بخار میشود . بخار آب تنها حاوی مولکولهای آب است و هیچ نمکی حین تبخیر در بخار آب وجود ندارد . از این قابلیت آب برای تبخیر آب استفاده میشود . یعنی با یک وسیلهای سرد میکنند و دوباره به مایع تبدیل میکنند . اما این کار مشکلاتی دارد . برای گرم کردن آب به انرژی نیاز است . یک انرژی زیاد که بتواند همیشه آب را تبخیر کند . این انرژی را از کجا باید تامین کرد؟ مهندسان مکانیک روشهای متعددی را برای این کار پیشنهاد کردهاند .
یکی از این روشها MSF یا Multi-Stage Flash Distillation است . یعنی آبی که در حال تبخیر است را از یک محفظهی تبخیر ناگهانی عبور میدهند . با کاهش فشار آب به صورت ناگهانی بخش زیادی از آب به بخار تبدیل میشود . این بخار در یک محفظهی جداسازی از آب جدا میشود و وارد دستگاههای سرد سازی و تقطیر میشود . با این روش هم انرژی کمتری نیاز است و هم در مدت زمان کم میتوان حجم زیادی از آب را تولید کرد .
این روشها هنوز هم در حال توسعه هستند . تعداد محفظهی تغییر فشار بیشتر و بیشتر میشوند تا میزان بخار بیشتری از آب در یک سطح دمایی خاص بگیرند . از این روش در آب شیرین کن دریایی استفاده میشود . گرمای لازم برای حرارت دادن به آب از موتور کشتی تامین میشود . چون موتور کشتی تا دمای 300 هم بالا میرود . میتوان از این حرارت اتلافی استفاده کرد و همواره آب آشامیدنی شیرین تولید کرد . روی نفتکشها و برجهای مراقبت دریایی هم نصب میشوند . نفتکشها حرارت بسیار بیشتری دارند و تولید آب شیرین خیلی سریعتر اتفاق میافتد .
در دستگاه آب شیرین کن خانگی بیشتر از اسمز معکوس استفاده میشود ؛ چرا که نیازی به حرارت و یا انرژی زیاد ندارد . کم صدا و کم خطر است و کیفیت آب بسیار بالایی هم دارد . اما برای فرایندهای خاص که ظرفیت آب شیرین کن باید زیاد باشد استفاده از آب شیرین کن حرارتی HTH و یا MSF پیشنهاد میشود .البته به شرطی که یک منبع گرما برای تبخیر آب وجود داشته باشد . در غیر این صورت بهتر است حتما از دستگاههای اسمز معکوس استفاده شود .
انواع آب شیرین کن
آب شیرین کن های صنعتی
در صنعت استفاده از آب شیرین بسیا ضروری است . مخصوصا در کارخانههایی که محصولات خوراکی مختلف را تولید میکنند حتما باید از آب شیرین استفاده شود . در غیر این صورت مواد غذایی بسیار بدمزه میشوند و امکان خوردن و استفاده از آنها وجود ندارد . برخی کارخانجات بزرگ که خارج از شهر احداث میشوند . هم برای استفاده کارکنان و هم استفاده در فرایند تولید نیاز به آب شیرین دارند . آب شیرین کن میتواند بهترین گزینه باشد. استفاده از تانکرهای آب شیرین هم بسیار وقت گیر و هزینه بر است و هم از نظر سلامتی چندان قابل اعتماد نیست . از این جهت استفاده از دستگاههای تصفیه آب میتواند تا حد زیادی این نیاز را پوشش دهد .
آب شیرین کن صنعتی در مراکز تجاری و مجتمعهای مسکونی بسیار بزرگ هم استفاده میشود . البته آب شهری شیرین است ولی برخی مراکز تجاری نزدیک به دریا و یه جزیرههایی که امکان آب رسانی به آنها وجود ندارد حتما باید از آب شیرین کن استفاده کنند .
آب شیرین کنهای صنعتی اندازه و ابعاد بسیار بزرگتری دارند و ظرفیت بسیار بالاتری دارند و از نظر قیمت هم بسیار گران قیمت تر هستند . فضای خاصی برای نصب آنها لازم است . فشار آب هم باید از طریق پمپهایی تامین شود تا آب بتواند داخل این دستگاهها حرکت کند .آب شیرین کن دریایی نوعی از دستگاههای شیرین سازی آب در ابعاد کوچکتر است .
آب شیرین کن های خانگی
بسیاری از شهرها و روستاهای ایران هنوز به سیستم آب رسانی شهری متصل نیستند و لولهکشی آب به این مناطق نرسیده است و از این جهت از رودخانهها و یا چشمهها استفاده میکنند . اما در سالهای اخیر به دلیل خشک سالی بسیاری از رودخانهها خشک شدهاند و چشمهها هم آب چندانی ندارند . به همین خاطر استفاده از چاهها و قناتها رواج یافته است . اما چون آب چاه و قنات دارای املاح معدنی است باید حتما از یک آب شیرین کن استفاده شود تا این آب را به طور کامل قابل آشامیدن کند .برخی خانههای ویلایی که هنوز سیستم آب رسانی شهری در آنجا وجود ندارد معمولا از آب چاه استفاده میکنند . در برخی مناطق ایران کیفیت آب شهری قابل تعریف نیست و افراد ترجیح میدهند از آب چاه و یا آب دریا استفاده کنند . آب شیرین کن تمام این مشکلات را حل میکند .
دستگاههای آب شیرین کن خانگی اکثر از نوع اسمز معکوس هستند . دستگاههای آب شیرین کن خانگی کوچک هستند و ابعاد بسیار کوچکی دارند . به راحتی داخل خانه نصب میشوند و مدلهای مختلفی هم دارند . از نوع فیلتردار آن که زیر سینک نصب میشود گرفته تا انواع هوشمند و رومیزی آن که یک محفظهِی بزرگ دارند و آب در آنها به مرور زمان شیرین میشود .
مشکلات آب شیرین کن
آب شیرینکنها هم مانند دستگاه تصفیه آب فیلتر دارند . آب با عبور از این فیلترها و گرفتن املاح و نمکها به اصطلاح نمک زدایی میشود و شما در نهایت آب شیرین تحویل میگیرید . اولین مشکل یا عیب دستگاه این است که فیلترها هر یک یا دو سال باید تعویض شوند .
اگر یکی از فیلترها از کار بیفتد و یا پمپ دستگاه به درستی کار نکند جریان آب قطع میشود .
دستگاههای آب شیرین کن خورشیدی به انرژی زیادی نیاز دارند و بیشتر برای کاربردهای صنعتی کارایی دارند . نیروگاههای آب شیرین در حال حاضر با استفاده از کلکتورهای خورشیدی کار میکنند . یعنی گرمای لازم برای حرارت دهی به آب را از طریق کلکتورهای خورشیدی جذب میکنند . قیمت دستگاههای آب شیرین کن خورشیدی بسیار زیاد است .
آب شیرین کن خانگی بعد مدت زمانی استفاده دارای برخی مشکلات فنی می باشد .
اما این مشکلات قابل حل هستند . دستگاههای آب شیرین کن برندهای معتبر کمتر دچار این مشکلات میشوند و به راحتی کار میکنند . اما در صورت بروز مشکلات فنی این دستگاهها تعمیر پذیری بسیار بالایی دارند و به راحتی تعمیر میشوند .
آب شیرین کن چیست ؟
در ابتدا به تعریف آب شیرین می پردازیم و در ادامه توضیح درباره اینکه چطوری از آب شیرین کن جهت شیرین کردن آب استفاده می شود .
آب شیرین آبی است که کمتر از5% در هر 100 واحد ، املاح نمکی غیر حل شدنی داشته باشد . رودخانهها ، آبگیرها و بعضی از منابع آب زیر زمینی جزء آبهای شیرین میباشند . منبع نامحدود و پایدار آب شیرین ، بخار آبهای موجود در جو است که به صورت باران و برف و تگرگ ظاهر میشود . آب شیرین از مهم ترین منابع تجدید شدنی میباشد که برای زنده ماندن بسیاری از موجودات زنده و همچنین برای انسان ، بسیار پراهمیت و حیاتی است . همچنین آب شیرین به طور طبیعی در سطح زمین و عمدتاً در یخچالهای کوهستانی و قطب های شمال و جنوب به صورت لایههای یخ ذخیره شدهاند .
کاربرد آب شیرین کن
در حال حاضر دو نوع طرز کار برای آب شیرین کن وجود دارد . یکی آب شیرین کن اسمز معکوس و دیگری آب شیرین کن حرارتی یا HTH
هر کدام از این مکانیزمها با یک سازوکار خاص کار میکنند و هر کدام هم مزایا و معایب خاص خودشان را دارند .
آب شیرین کن به روش اسمز معکوس یا غشایی
اسمز معکوس یکی از پیشرفته ترین روشهای تصفیه آب است که کارایی بسیار بالایی دارد و کیفیت آب را به بالاترین حد ممکن میرساند . به آن آب شیرین کن غشایی هم میگویند .
آب شیرین کن غشایی در حقیقت با استفاده از یک یا چند غشای متخلخل فرایند شیرین سازی آب را انجام میدهد . این غشا چگونه عمل شیرین سازی را انجام میدهد ؟ یک غشا که بسیار نازک است داخل آب قرار میگیرد و روی آن سوراخهای بسیار ریزی در ابعاد نانو وجود دارند . مولکولهای آب به دلیل جرم وزنی و حجم کمی که دارند میتوانند از داخل این سوراخهای ریز عبور کنند . اما نمکهای موجود در آب بسیار بزرگتر هستند . با اینکه در آب حل شدهاند و با چشم دیده نمیشوند غشا میتواند جلوی آن را بگیرد و به این صورت عمل شیرین سازی انجام میشود .
این سوراخها تنها دلیل شیرین سازی نیستند و در برخی دستگاههای تصفیه آب از جریان برق استفاده میشود تا یونهایی که با آب واکنش دادهاند هم پیوندشان شکسته شود و وارد آب نشوند . جریان برق باعث میشود تا الکترونهای آزاد با یونهای مثبت واکنش داده و اندازه و حجم مولکولهای نمک واکنش داده شده بیشتر شود و از داخل غشا عبور نکند . این مکانیزم آب شیرین کن غشایی است .
مهمترین نکته در دستگاه آب شیرین کن غشایی این است که به برق بسیار کمی احتیاج دارد و اصلا نیازی به برق با ولتاژ و جریان بالا نیست . معمولا از یک غشای نیمه تراوا یا نیمه نفوذ پذیر استفاده میشود که بتواند به خوبی جریان آب و جریان نمکها را کنترل کند .
آب شیرین کن به روش حرارتی
آب شیرین کن حرارتی مکانیزم بسیار پیشرفتهای دارد . وقتی آب را حرارت میدهید آب بخار میشود . بخار آب تنها حاوی مولکولهای آب است و هیچ نمکی حین تبخیر در بخار آب وجود ندارد . از این قابلیت آب برای تبخیر آب استفاده میشود . یعنی با یک وسیلهای سرد میکنند و دوباره به مایع تبدیل میکنند . اما این کار مشکلاتی دارد . برای گرم کردن آب به انرژی نیاز است . یک انرژی زیاد که بتواند همیشه آب را تبخیر کند . این انرژی را از کجا باید تامین کرد؟ مهندسان مکانیک روشهای متعددی را برای این کار پیشنهاد کردهاند .
یکی از این روشها MSF یا Multi-Stage Flash Distillation است . یعنی آبی که در حال تبخیر است را از یک محفظهی تبخیر ناگهانی عبور میدهند . با کاهش فشار آب به صورت ناگهانی بخش زیادی از آب به بخار تبدیل میشود . این بخار در یک محفظهی جداسازی از آب جدا میشود و وارد دستگاههای سرد سازی و تقطیر میشود . با این روش هم انرژی کمتری نیاز است و هم در مدت زمان کم میتوان حجم زیادی از آب را تولید کرد .
این روشها هنوز هم در حال توسعه هستند . تعداد محفظهی تغییر فشار بیشتر و بیشتر میشوند تا میزان بخار بیشتری از آب در یک سطح دمایی خاص بگیرند . از این روش در آب شیرین کن دریایی استفاده میشود . گرمای لازم برای حرارت دادن به آب از موتور کشتی تامین میشود . چون موتور کشتی تا دمای 300 هم بالا میرود . میتوان از این حرارت اتلافی استفاده کرد و همواره آب آشامیدنی شیرین تولید کرد . روی نفتکشها و برجهای مراقبت دریایی هم نصب میشوند . نفتکشها حرارت بسیار بیشتری دارند و تولید آب شیرین خیلی سریعتر اتفاق میافتد .
در دستگاه آب شیرین کن خانگی بیشتر از اسمز معکوس استفاده میشود ؛ چرا که نیازی به حرارت و یا انرژی زیاد ندارد . کم صدا و کم خطر است و کیفیت آب بسیار بالایی هم دارد . اما برای فرایندهای خاص که ظرفیت آب شیرین کن باید زیاد باشد استفاده از آب شیرین کن حرارتی HTH و یا MSF پیشنهاد میشود .البته به شرطی که یک منبع گرما برای تبخیر آب وجود داشته باشد . در غیر این صورت بهتر است حتما از دستگاههای اسمز معکوس استفاده شود .
انواع آب شیرین کن
آب شیرین کن های صنعتی
در صنعت استفاده از آب شیرین بسیا ضروری است . مخصوصا در کارخانههایی که محصولات خوراکی مختلف را تولید میکنند حتما باید از آب شیرین استفاده شود . در غیر این صورت مواد غذایی بسیار بدمزه میشوند و امکان خوردن و استفاده از آنها وجود ندارد . برخی کارخانجات بزرگ که خارج از شهر احداث میشوند . هم برای استفاده کارکنان و هم استفاده در فرایند تولید نیاز به آب شیرین دارند . آب شیرین کن میتواند بهترین گزینه باشد. استفاده از تانکرهای آب شیرین هم بسیار وقت گیر و هزینه بر است و هم از نظر سلامتی چندان قابل اعتماد نیست . از این جهت استفاده از دستگاههای تصفیه آب میتواند تا حد زیادی این نیاز را پوشش دهد .
آب شیرین کن صنعتی در مراکز تجاری و مجتمعهای مسکونی بسیار بزرگ هم استفاده میشود . البته آب شهری شیرین است ولی برخی مراکز تجاری نزدیک به دریا و یه جزیرههایی که امکان آب رسانی به آنها وجود ندارد حتما باید از آب شیرین کن استفاده کنند .
آب شیرین کنهای صنعتی اندازه و ابعاد بسیار بزرگتری دارند و ظرفیت بسیار بالاتری دارند و از نظر قیمت هم بسیار گران قیمت تر هستند . فضای خاصی برای نصب آنها لازم است . فشار آب هم باید از طریق پمپهایی تامین شود تا آب بتواند داخل این دستگاهها حرکت کند .آب شیرین کن دریایی نوعی از دستگاههای شیرین سازی آب در ابعاد کوچکتر است .
آب شیرین کن های خانگی
بسیاری از شهرها و روستاهای ایران هنوز به سیستم آب رسانی شهری متصل نیستند و لولهکشی آب به این مناطق نرسیده است و از این جهت از رودخانهها و یا چشمهها استفاده میکنند . اما در سالهای اخیر به دلیل خشک سالی بسیاری از رودخانهها خشک شدهاند و چشمهها هم آب چندانی ندارند . به همین خاطر استفاده از چاهها و قناتها رواج یافته است . اما چون آب چاه و قنات دارای املاح معدنی است باید حتما از یک آب شیرین کن استفاده شود تا این آب را به طور کامل قابل آشامیدن کند .برخی خانههای ویلایی که هنوز سیستم آب رسانی شهری در آنجا وجود ندارد معمولا از آب چاه استفاده میکنند . در برخی مناطق ایران کیفیت آب شهری قابل تعریف نیست و افراد ترجیح میدهند از آب چاه و یا آب دریا استفاده کنند . آب شیرین کن تمام این مشکلات را حل میکند .
دستگاههای آب شیرین کن خانگی اکثر از نوع اسمز معکوس هستند . دستگاههای آب شیرین کن خانگی کوچک هستند و ابعاد بسیار کوچکی دارند . به راحتی داخل خانه نصب میشوند و مدلهای مختلفی هم دارند . از نوع فیلتردار آن که زیر سینک نصب میشود گرفته تا انواع هوشمند و رومیزی آن که یک محفظهِی بزرگ دارند و آب در آنها به مرور زمان شیرین میشود .
مشکلات آب شیرین کن
آب شیرینکنها هم مانند دستگاه تصفیه آب فیلتر دارند . آب با عبور از این فیلترها و گرفتن املاح و نمکها به اصطلاح نمک زدایی میشود و شما در نهایت آب شیرین تحویل میگیرید . اولین مشکل یا عیب دستگاه این است که فیلترها هر یک یا دو سال باید تعویض شوند .
اگر یکی از فیلترها از کار بیفتد و یا پمپ دستگاه به درستی کار نکند جریان آب قطع میشود .
دستگاههای آب شیرین کن خورشیدی به انرژی زیادی نیاز دارند و بیشتر برای کاربردهای صنعتی کارایی دارند . نیروگاههای آب شیرین در حال حاضر با استفاده از کلکتورهای خورشیدی کار میکنند . یعنی گرمای لازم برای حرارت دهی به آب را از طریق کلکتورهای خورشیدی جذب میکنند . قیمت دستگاههای آب شیرین کن خورشیدی بسیار زیاد است .
آب شیرین کن خانگی بعد مدت زمانی استفاده دارای برخی مشکلات فنی می باشد .
اما این مشکلات قابل حل هستند . دستگاههای آب شیرین کن برندهای معتبر کمتر دچار این مشکلات میشوند و به راحتی کار میکنند . اما در صورت بروز مشکلات فنی این دستگاهها تعمیر پذیری بسیار بالایی دارند و به راحتی تعمیر میشوند .