مدل سازی عددی آب شیرین کن یون زدایی خازنی و مطالعه پارامترهای موثر بر عملکرد آن

با توجه به کمبود آب شیرین، تولید آب قابل شرب یکی از مباحث مهم برای بشر است. روش یون زدایی خازنی به دلیل سادگی، قیمت ارزان و مصرف کم انرژی، یکی از روش هایی است که اخیرا مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. چالش اصلی این روش، مصرف زیاد انرژی در آب با غلظت های زیاد است. ازاین رو، در این پژوهش، شناسایی و تعیین شدت اثر مولفه های دخیل در نمک زدایی به این روش، برای حرکت به سمت بهبود عملکرد و ارتقای هر چه بیشتر این روش، انجام شد. این مولفه ها شامل ولتاژ ورودی، زمان، مساحت و ظرفیت خازنی الکترود، ضریب انتقال کل، حجم و غلظت آب تغذیه و حجم ریزمنافذ هستند که تاثیر آنها بر مصرف انرژی و تعداد چرخه های لازم برای تولید آب قابل شرب، بررسی شد. نتایج نشان داد که مولفه های ظرفیت خازنی و حجم ریزمنافذ بدون ایجاد تغییر چشمگیر در مصرف انرژی، موجب کاهش چرخه های لازم (کاهش زمان شیرین سازی) برای تولید آب قابل شرب شدند. مولفه های ولتاژ ورودی، حجم و غلظت آب تغذیه، به طور مستقیم بر مصرف انرژی و تعداد چرخه های موردنیاز برای نمک زدایی موثرند. نتایج نشان داد برای آبهای ورودی با غلظت 5 تا 25 میلی مولار حداقل مقدار موردنیاز برای پارامترهای زمان، سطح مقطع الکترود و ضریب انتقال کل، به ترتیب، 400 ثانیه، 50 سانتی متر مربع و 9/0 میکرومتر در ثانیه هستند. برای بهبود فرایند نمک زدایی در سلول یون زدایی خازنی، پیشنهاد می شود به ارتقای خواص فیزیکی (افزایش ریزمنافذ) و الکتریکی (افزایش ظرفیت خازنی) الکترودها، به عنوان مولفه های موثر، پرداخته شود.