مدل‌سازي عددي آب‌ شيرين‌كن يون‌زدايي خازني و مطالعه پارامترهاي مؤثر بر عملكرد آن

با توجه به كمبود آب شيرين، توليد آب قابل شرب يكي از مباحث مهم براي بشر است. روش يون‌زدايي خازني به‌دليل سادگي، قيمت ارزان و مصرف كم انرژي، يكي از روش‌هايي است كه اخيراً مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. چالش اصلي اين روش، مصرف زياد انرژي در آب با غلظت‌هاي زياد است. ازاين‌رو، در اين پژوهش، شناسايي و تعيين شدت اثر مؤلفه‌هاي دخيل در نمك‌زدايي به اين روش، براي حركت به سمت بهبود عملكرد و ارتقاي هر چه بيشتر اين روش، انجام شد. اين مؤلفه‌ها شامل ولتاژ ورودي، زمان، مساحت و ظرفيت خازني الكترود، ضريب انتقال كل، حجم و غلظت آب تغذيه و حجم ريزمنافذ هستند كه تأثير آنها بر مصرف انرژي و تعداد چرخه‌هاي لازم براي توليد آب قابل شرب، بررسي شد. نتايج نشان داد كه مؤلفه‌هاي ظرفيت خازني و حجم ريزمنافذ بدون ايجاد تغيير چشمگير در مصرف انرژي، موجب كاهش چرخه‌هاي لازم (كاهش زمان شيرين‌سازي) براي توليد آب قابل شرب شدند. مؤلفه‌هاي ولتاژ ورودي، حجم و غلظت آب تغذيه، به‌طور مستقيم بر مصرف انرژي و تعداد چرخه‌هاي موردنياز براي نمك‌زدايي مؤثرند. نتايج نشان داد براي آبهاي ورودي با غلظت 5 تا 25 ميلي‌مولار حداقل مقدار موردنياز براي پارامترهاي زمان، سطح مقطع الكترود و ضريب انتقال كل، به‌ترتيب، 400 ثانيه، 50 سانتي‌متر‌مربع و 0.9 ميكرومتر در ثانيه هستند. براي بهبود فرايند نمك‌زدايي در سلول يون‌زدايي خازني، پيشنهاد مي‌شود به ارتقاي خواص فيزيكي (افزايش ريزمنافذ) و الكتريكي (افزايش ظرفيت خازني) الكترودها، به‌عنوان مؤلفه‌هاي مؤثر، پرداخته شود.