شبيه‌سازي اثر پارامترهاي مؤثر در نمك‌زدايي آب به روش يون‌زدايي خازني

Simulation of Effective Parameters on Desalination Water Using Capacitive Deionization Method

يون‌زدايي خازني يكي از روش‌هاي غشايي موجود براي نمك‌زدايي آب مي‌باشد كه بر اساس تبادل يوني كار مي‌كند‌. در سيســتم‌هاي يون‌زدايي خازني، آب شور از درون سلولي عبور مي‌كند‌ كه داراي الكترودهايي با سطح تماس زياد است. با اعمال ولتاژ، يون‌ها تحت ميدان الكتريكي در سطح الكترود‌هاي متخلخل جذب مي‌شوند، در نتيجة اين عمل، ميزان شــوري آب كاهش يافته و آب شيرين از ســمت ديگر سيستم خارج مي‌گردد. اخيراً پژوهشگران به ارائه مدل‌هاي مختلف براي پيش‌بيني رفتار دستگاه آب شيرين‌كن به روش يون‌زدايي خازني پرداختند. مدل مورد استفاده براي شبيه‌سازي، يك معادلة انتقال يك بعدي مي‌باشد كه بر اساس تئوري انتقال الكترودهاي متخلخل و گوي-چاپمن-استرن به منظور پيش‌بيني غلظت آب خروجي و شناسايي پارامتر‌هاي مؤثر در عملكرد سيستم يون‌زدايي خازني توسعه پيدا كرد. هدف اين پژوهش بررسي راندمان شيرين‌سازي آب با استفاده از تغييرات پارامترهاي كاري سيســتم‌هاي يون‌زدايي خازني است. پارامتر‌هاي مورد بررسي در اين پژوهش شامل دبي سيال، جريان الكتريكي اعمالي، غلظت ورودي، تخلخل، سطح مقطع الكترود و طول الكترود بود. نتايج نشان دادند كه موثرترين پارامتر در بهبود عملكرد دستگاه جريان الكتريكي اعمالي مي‌باشد، به طوري كه با افزايش پنجاه درصدي جريان الكتريكي اعمالي، درصد شيرين‌سازي آب حدود 72 درصد افزايش و زمان لازم براي رسيدن به حداكثر شيرين‌سازي آب حدود 76 درصد كاهش يافت

Capacitive ionization is one of the membrane methods available for water desalination that works based on ion exchange. In capacitive ionization systems, saline water passes through a cell that has electrodes with a high contact surface. By applying a voltage, the ions are absorbed under an electric field on the surface of the porous electrodes, as a result of which the salinity of the water is reduced and freshwater is removed from the other side of the system. Recently, researchers have proposed various models for predicting the behavior of desalination plants by capacitive deionization. The model used for the simulation is a one-dimensional transfer equation based on the transfer theory of porous and ball-Chapman-Stern electrodes to predict the output water concentration and identify the parameters affecting the performance of the capacitive ionization system. This study aimed to investigate the water desalination efficiency using changes in the operating parameters of capacitive ionization systems. The parameters studied in this study included fluid flow, applied electric current, input concentration, porosity, electrode cross-section, and electrode length. The results showed that the most effective parameter in improving the performance of the device is applied electric current so that with a fifty percent increase in applied electric current, the percentage of water desalination increased by about 72%, and the time required to achieve maximum water desalination decreased by about 76%.