آب شیرین کن – حداکثر جریان و بازده شدت جریان در الکترودیالیز
حداکثر جریانی که ممکن است از غشا ( ممبرین – ممبران ) الکترودیالیز بگذرد بدون آن که اثر منفی روی کار دستگاه داشته باشد (یعنی مقاومت الکتریکی را افزایش ندهد و یا اینکه بازده جریان کاهش نیابد ) اهمیت زیادی دارد . دو عامل مهمی که روی حداکثر جریان اثر دارند عبارتند از :
غلظت یون ها در آب تصفیه شده
پدیده پلاریزاسیون غلظتی
شکل زیر تغییرات غلظت را در اطراف غشا نشان می دهد .
توجه کنید که در شکل فوق ، توزیع غلظت کاتیون ها در اطراف غشا ( ممبرین – ممبران ) کاتیونی رسم شده است اما توزیع غلظت آنیون ها در اطراف غشا آنیونی نیز به همین صورت است.
مشاهده می شود که غلظت کاتیون ها در بخش آب تصفیه شده در فیلم مایع کناره غشا بتدریج کاهش یافته ولی غلظت کاتیون ها در بخش آب تغلیظ شده ،هر چه به طرف داخل محلول پیش برویم ،کاهش می یابد.
یون ها داخل محلول عامل عبور جریان برق از غشا هستند . بنابراین اگر در دستگاه های آب شیرین کن شدت جریان زیاد شود و به اندازه کافی کاتیون نباشد که از غشا عبور کند ،در آن صورت جریان برق صرف تجزیه آب شده و H+ تولیدی از غشا ( ممبرین – ممبران ) عبور کرده و OH- در قسمت آب تصفیه شده باقی می ماند که منجر به افزایش شدید pH شده و حتی می تواند باعث صدمه زدن به جنس غشا ( ممبرین – ممبران ) گردد.
واضح است که مصرف برق برای تجزیه آب مطلوب نبوده و در مواقع باعث تولید محصول فرعی و در نتیجه کاهش بازده جریان برق می شود .
البته این مسئله قابل توجه است که تجزیه آب توسط جریان برق مقاومت زیادی را طلب می کند،یعنی در چنین شرایطی مقاومت الکتریکی محلول زیاده شده و اختلاف ولتاژ دو طرف سل به شدت افزایش می یابد .حداکثرجریان مجاز در الکترودیالیز موقعی است که غلظت کاتیون در سطح غشا ( ممبرین – ممبران ) به صفر برسد .بنابراین در الکترودیالیز وقتی شدت جریان دستگاه از حداکثر جریان مجاز بیشتر شود ،بازده فرایند به شدت کاهش می یابد ،چون مقاومت الکتریکی بسیار زیاد می شود.
در دستگاه های آب شیرین کن انتظارداریم که در حداکثر جریان مجاز تغییر ناگهانی هم در مقاومت الکتریکی و هم در Hp آب تصفیه شده داشته باشیم همانگونه که در شکل زیر دیده می شود . حداکثر جریان ،تعیین کننده حداقل سطح غشا ( ممبرین – ممبران ) الکترودیالیز است.
بازده جریان برق ،معرف کسری از کل جریان برق مصرفی است که واقعأ صرف حرکت یون های ناخالصی شده است . بازده جریان برق همیشه کمتر از ۱۰۰% می باشد زیرا :
الف: عبور ملکول های آب به همراه یون های ناخالصی از غشا ( ممبرین – ممبران )
ب: انتخابگری غشا ها ( ممبرین – ممبران ) صددرصد نیست . (یعنی ممکن است مثلا تعداد معدودی آنیون ه بتواند از غشا ( ممبرین – ممبران ) کاتیونی عبور کند)
ج: جریان برق اتلافی از قسمتهای دیگر الکترودیالیز بجزغشا ( ممبرین – ممبران )