مقایسه عملکرد روش انجمادی و هیدرات در جداسازی یون‌های کلراید و برماید از آب شور

به‌دلیل افزایش جمعیت و گسترش فعالیت‌های صنعتی و محدود بودن منابع آب، بسیاری از کشورها با مشکل کمبود آب شیرین مواجه هستند. در این شرایط رویکرد استفاده از آب‌های شور و شیرین‌سازی آنها اجتناب‌ناپذیر است. در سراسر جهان برای نمک‌زدایی از آب شور دریا از دو نوع فناوری اصلی غشایی و گرمایی استفاده می‌شود. در این مطالعه، شیرین‌سازی آب شور با استفاده از روش انجمادی مستقیم و روش هیدرات انجام شد. مواد مورد استفاده در آزمایش آب مقطر، نمک‌های سدیم کلراید و سدیم برماید می‌باشند. برای یافتن مدت زمان مناسب برای آزمایش انجمادی و هیدرات، رشد کریستال توسط دوربین میکروسکوپی مورد بررسی قرار گرفت. دستگاه آزمایشی شامل یک راکتور ساکن با دو استوانه هم محور بود. با ایجاد سرمایش درون استوانه داخلی، کریستال‌های یخ در جداره بیرونی آن تشکیل می‌شود، به این ترتیب غلظت‌ نمک در شورابه باقیمانده افزایش می‌یابد. میزان حذف نمک در آب شور با استفاده از دستگاه هدایت‌سنج الکتریکی اندازه‌گیری شد. نمک در غلظت پایین به‌عنوان ایجاد سایت برای هسته‌زایی عمل می‌کند، در نتیجه می‌تواند به‌عنوان تسریع کننده در نظر گرفته شود. نتایج نشان می‌دهد که در روش انجمادی با افزایش غلظت نمک، میزان حذف نمک از آب شور کاهش می‌یابد. ولی در روش هیدرات روند متفاوتی مشاهده شد به‌گونه‌ای که در غلظت‌های بسیار پایین درصد حذف کمتری مشاهده شد و در غلظت‌های بالاتر درصد حذف نمک بیشتر شد تا در نهایت به مقدار ثابتی نزدیک شد. نتایج نشان داد که در مجموع راندمان جداسازی نمک در روش هیدرات بالاتر از روش انجمادی است. به‌منظور بررسی اثر اندازه آنیون در راندمان جداسازی، آزمایش انجمادی و هیدرات بر روی دو نمک NaCl وNaBr  که کاتیون مشترک و آنیون مختلف دارند در غلظت‌های مختلف انجام گرفت تا علاوه بر تأثیر غلظت نمک، افزایش اندازه آنیون بر بازدهی فرایند حذف نمک نیز مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان می‌دهد که در مجموع راندمان جداسازی نمک در روش هیدرات بالاتر از روش انجمادی است و همچنین هر چه شعاع یونی بیشتر شود، احتمال حضور یون در شبکه کریستالی کمتر می‌شود و در نتیجه راندمان جداسازی نمک افزایش می‌یابد. از طرف دیگرنمک در غلظت پایین به‌عنوان ایجاد سایت برای هسته‌زایی عمل می‌کند، در نتیجه می‌تواند به‌عنوان تسریع‌کننده در نظر گرفته شود.