شبیه‌سازی اثر پارامترهای موثر در نمک‌زدایی آب به روش یون‌زدایی خازنی

یون‌زدایی خازنی یکی از روش‌های غشایی موجود برای نمک‌زدایی آب می‌باشد که بر اساس تبادل یونی کار می‌کند‌. در سیستم‌های یون‌زدایی خازنی، آب شور از درون سلولی عبور می‌کند‌ که دارای الکترودهایی با سطح تماس زیاد است. با اعمال ولتاژ، یون‌ها تحت میدان الکتریکی در سطح الکترود‌های متخلخل جذب می‌شوند، در نتیجة این عمل، میزان شوری آب کاهش یافته و آب شیرین از سمت دیگر سیستم خارج می‌گردد. اخیراً پژوهشگران به ارائه مدل‌های مختلف برای پیش‌بینی رفتار دستگاه آب شیرین‌کن به روش یون‌زدایی خازنی پرداختند. مدل مورد استفاده برای شبیه‌سازی، یک معادلة انتقال یک بعدی می‌باشد که بر اساس تئوری انتقال الکترودهای متخلخل و گویچاپمناسترن به منظور پیش‌بینی غلظت آب خروجی و شناسایی پارامتر‌های موثر در عملکرد سیستم یون‌زدایی خازنی توسعه پیدا کرد. هدف این پژوهش بررسی راندمان شیرین‌سازی آب با استفاده از تغییرات پارامترهای کاری سیستم‌های یون‌زدایی خازنی است. پارامتر‌های مورد بررسی در این پژوهش شامل دبی سیال، جریان الکتریکی اعمالی، غلظت ورودی، تخلخل، سطح مقطع الکترود و طول الکترود بود. نتایج نشان دادند که موثرترین پارامتر در بهبود عملکرد دستگاه جریان الکتریکی اعمالی می‌باشد، به طوری که با افزایش پنجاه درصدی جریان الکتریکی اعمالی، درصد شیرین‌سازی آب حدود 72 درصد افزایش و زمان لازم برای رسیدن به حداکثر شیرین‌سازی آب حدود 76 درصد کاهش یافت.

Simulation of Effective Parameters on Desalination Water Using Capacitive Deionization Method

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 onedimensional transfer equation based on the transfer theory of porous and ballChapmanStern 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 crosssection, 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%.