آنتی آسکالانت مؤثرترین راه جلوگیری تشکیل رسوب + معرفی بهترین محصولات
آنتی اسکالانت چیست؟
آنتی آسکالانت می‌توانند جهت کنترل رسوب در تصفیه آب برج های خنک‌کننده، بویلرها و همچنین در صنعت تصفیه آب، فاضلاب و آب‌شیرین‌کن‌ها بکار گرفته شوند. ترکیبات فسفونات و پلیمرها سال‌هاست که در پکیج‌های تصفیه آب برج‌های خنک‌کننده استفاده می‌شوند. هدف از تصفیه آب کنترل خوردگی، رسوب، فولینگ و رشد میکروبیولوژیکی در سیستم‌های آب خنک‌کننده است.
تشکیل رسوب زمانی آغاز می‌شود که غلظت یک نمک از حلالیت آن در شرایط محلول بالاتر رود. هسته‌های اولیه کریستال نقش کاتالیزوری را برای تشکیل کریستال‌های بیشتر از نمک بازی می‌کند. این کریستال‌های نمک به‌شرط اینکه به‌اندازه و جرم حجمی لازم برسند از حالت معلق خارج می‌شوند و شروع به رسوب‌دهی می‌کنند. فرایند ته‌نشینی رسوب تا زمانی ادامه خواهد داشت که یون‌های تشکیل‌دهنده نمک در محلول به‌صورت فوق اشباع باشند.
مؤثرترین راه برای جلوگیری از تشکیل رسوب، کاهش PH آب توسط تزریق انتی اسکالانت می‌باشد. تزریق آنتی اسکالانت باعث کاهش PH و در نتیجه افزایش حلالیت کربنات کلسیم می‌شود. یکی دیگر از نتایج تزریق انتی اسکالانت این است که غلظت این ماده به‌اندازه کافی موجب حل‌شدن مجدد رسوب‌های کربنات کلسیمی می‌شود که قبلاً در محل وجود داشته است. وقتی که تزریق اسید به سیستم RO قطع شود، دی‌اکسیدکربن فوق اشباع تمایل دارد که از آب جدا شود، همین که این عمل اتفاق افتد PH آب افزایش می‌یابد، در المنت‌های انتهایی سیستم که غلظت نمک‌ها در حداکثر مقدار است ممکن است افزایش PH به حدی باشد كه كربنات کلسیم رسوب کند.
علل لایه گذاری شیمیایی بر روی فیلترها
علل لایه‌گذاری شیمیایی (Scaling) بر روی فیلتر شمیران RO را می‌توان به چهار دسته کلی تقسیم‌بندی نمود:
- افزایش غلظت مواد معدنی محلول در آب ورودی به غشا
- افزایش PH آب
- ایجاد و افزایش سطوح موردنیاز برای ترسیب که با استمرار لایه‌گذاری شیمیایی (Scaling) این سطح موردنیاز افزایش می‌یابد
- افزایش دمای آب
مشکلات ناشی از لایه گذاری شیمیایی بر فیلترهای غشایی
معمولاً مشکلاتی که در اثر لایه‌گذاری شیمیایی (Scaling) در فیلترهای غشایی به وجود می‌آید، عبارت‌اند از:
- کاهش کیفیت و مقدار جریان آب عبوری
- افزایش افت فشار و فشار موردنیاز و مصرف انرژی و هزینه ناشی از آن
- شست‌وشوهای بیشتر و با فواصل زمانی کمتر برای بهبود عملیات (که منجر به کاهش عمر مفید غشاها و افزایش هزینه می‌شود)
- از کارافتادگی‌های مکرر و بلندمدت
پارگی و گسیختگی غشا در برخورد با کریستال‌های رسوبی نوک‌تیز تشکیل رسوبات مختلف باتوجه‌به ماهیت رسوب قابل‌کنترل یا غیر کنترل می‌باشد. برخی رسوبات نظیر سولفات و سیلیکات پس از تشکیل بسیار سخت شستشو می‌شوند. همچنین این رسوبات باعث کاهش سریع و شدید کارایی سیستم RO ممبران می‌شوند.
بنابراین باید با پیش تصفیه مناسب، کار با میزان جریان‌های طراحی و تزریق مواد شیمیایی مناسب از تشکیل این رسوبات جلوگیری نمود. رسوب و گرفتگی قادر به کاهش فضای مؤثر بین مواد بوده و موجب کاهش تلاطم جریان می‌شوند که نتیجه آن، افزایش پلاریزاسیون غلظت در سطح غشا است. هر چه غلظت محلول در سطح غشا بیشتر باشد به همان نسبت، املاح بیشتری از خود عبور میدهد.
وقتی که سطح مؤثر غشا کاهش یابد، تلاطم کاهش خواهد یافت و تمیز نمودن سطح غشا مشکل‌تر می‌شود؛ زیرا امکان فرستادن محلول شیمیایی به سطوح مسدود شده توسط مواد جامد کاهش می‌یابد. امکان جلوگیری از تشکیل رسوب با استفاده از بازدهی صحیح سیستم و تزریق مواد شیمیایی وجود دارد.
مواد بازدارنده با جلوگیری از رشد کریستال نمک، سرعت فرایند ته‌نشینی را کاهش می‌دهند. این مواد در سطح کریستال نمک تشکیل شده جذب و با جلوگیری از جذب بیشتر نمک فوق اشباع در سطوح کریستال، سرعت گسترش کریستال نمک را کاهش می‌دهند و به‌این‌ترتیب هسته‌های اولیه کریستال هرگز به‌اندازه یا غلظت کافی برای ترسیب نمی‌رسند.
اکثر مواد بازدارنده، خاصیت معلق نگهدارندگی نیز دارند. خاصیت معلق نگهدارندگی با محاصره ذرات معلق نمک، آهن یا مواد جامد آلی صورت‌گرفته و سبب دفع آنها توسط سایر آنیون‌های موجود در محلول می‌شود. این فرایند از تجمع ذرات و تشکیل ذرات بزرگ‌تر که احتمال ترسیب آنها وجود دارد، جلوگیری می‌نماید.
بازدارنده های رسوب فقط در کاهش فرایند تشکیل رسوب یا کاهش فرایند و تراکم ذرات رسوب مؤثرند و فرایند ترسیب را به طور کامل متوقف نمی‌سازند. البته در یک سیستم RO کافی است تا مواد بازدارنده از تشکیل رسوب تا هنگام خروج جریان غلیظ از سیستم به‌خوبی عمل کند.
انواع آنتی اسکالانت
انواع مواد بازدارنده رسوب
آنتی آسکالانت پایه فسفوناته (فرمول شیمیایی آنتی اسکالانت)
اغلب آنتی اسکالانت‌ها دارای ساختار مولکولی با گروه‌های عاملی شامل اسید کربوکسیلیک (-COOH) یا فسفات هستند. مولکول‌های پلی‌آکریل با وزن مولکولی پایین (جرم مولکولی بین ۵۰۰۰-۱۰۰) شامل چندین گروه عامل اسید کربوکسیلیک هستند و به طور مشترک در بسیاری از بازدارنده‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند. این بازدارنده‌ها در جلوگیری از تشکیل سولفات و کربنات جزء بهترین‌ها هستند، اما خاصیت پراکنده‌سازی آنها محدود است.
انتی اسکالانت فلوکن 260 در بشکه 230 کیلویی را از دکتر کمیکال با بالاترین کیفیت خریداری کنید.
آنتی اسکالانت هگزا متا فسفات سدیم (SHMP)، يکی از موادی است که به‌عنوان بازدارنده انتخاب می‌شود؛ زیرا علاوه بر نقش بازدارندگی خوب، ارزان‌قیمت نیز می‌باشد. از جمله معایب این ماده، ناپایداری و نیز انحلال دشوار آن در آب است. در حقیقت اگر SHMP هر سه روز مجدداً به هم زده نشود، هگزا متا فسفات، به فسفات هیدرولیز می‌شود که در PH خنثی با كلسیم ترکیب شده و فسفات تشکیل میدهد. این نمک می‌تواند موجب گرفتگی غشای سیستم شود. استفاده از هگزا متا فسفات به‌عنوان یک بازدارنده رسوب برای سیستم‌های RO به دلیل وابستگی زیاد آن به مصرف صحیح، عمومیت پیدا نکرده است.
ضد رسوبات ارگانو فسفونات‌ها در مقایسه با سدیم هگزا متا فسفات پایدارتر هستند. خواص بازدارندگی و پراکنده‌سازی این ماده شبیه به سدیم هگزا متا فسفات است. اما بر خلاف سدیم هگزا متا فسفات، این ماده پایدار است.
پلی‌آکریل با جرم مولکولی سنگین (جرم مولکولی بین ۶۰۰۰ تا ۲۵۰۰۰) در پراکنده‌سازی بهترین اثر را دارد، اما به اندازهٔ آکریل‌های سبک در بازدارندگی رسوب مؤثر نيستند.
همان‌طور که پیش‌ازاین گفته شد، کاربرد بازدارنده‌های ترکیبی، نتایج بهتری را نسبت به بازدارنده‌های تک مولکولی از خود نشان می‌دهند. در صورت استفاده از یک بازدارنده تک مولکولی، احتمال بیشتری وجود دارد که تزریق بیش از حد بازدارنده موجب شود که خود بازدارنده به‌صورت کاتیون چند ظرفیتی از محلول خارج شود. با ترکیب تولیدات و استفاده از بازدارنده چند مولکولی، سایر بازدارنده‌ها می‌توانند در جلوگیری از رسوب‌دهی اولین بازدارنده مؤثر باشند. همچنین به غلظت کمتری از هر یک از اجزای مستقل بازدارنده‌ها نیاز خواهد بود.
بعضی انواع بازدارنده‌های ترکیبی، شامل پلی‌آکریل با جرم مولکولی سبک‌وسنگین هستند تا از قدرت کافی برای بازدارندگی و پراکنده‌سازی برخوردار باشند. به‌علاوه سایر بازدارنده‌ها، ترکیبی از ارگانوفسفات اکریلات با جرم مولکولی سبک‌تر هستند که علاوه بر متفرق نمودن خوب، خصوصیات یک بازدارنده را دارا هستند.
بعضی اوقات، فعالیت بیولوژیکی در تانک بازدارنده رسوب می‌تواند موجب ایجاد مشکل شود. رشد بیولوژیکی می‌تواند موجب انسداد مسیر خوراک پمپ تزریق شده و در نتیجه جریان بازدارنده متوقف شود. معمولاً مواد بازدارنده یا معلق نگهدارنده حاوی مقداری مواد بایوسید نیز هستند. اما باید در زمان رقیق‌سازی این محلول‌ها در تانک‌های مصرف روزانه دقت کافی مبذول گردد تا غلظت این مواد بایوساید در محلول رقیق از حداقل مقدار مؤثر کمتر نشود. این مقدار معمولاً از سوی سازندگان قید می‌شود.
باتوجه‌به اینکه مواد بازدارنده فرایند ترسیب را کند نه متوقف می‌نمایند، لذا نباید سیستم برای مدت طولانی در حالت فوق اشباع از نمک‌ها، خارج از سرویس باقی بماند. معمولاً یک شیر اتوماتیک برقی به طور موازی با جریان دفعی نصب می‌شود تا درست قبل از سرویس و خارج‌شدن سیستم باز شده و از نمک‌های فوق اشباع تخلیه گردد.
در برخی موارد از یک تانک برای تزریق دو یا چند ماده شیمیایی در زمان‌های مختلف استفاده می‌شود. در این صورت باید دقت کافی معطوف به عدم اختلاط مواد با یکدیگر گردد تا لطمه‌ای به کارایی آنها و سیستم وارد نشود.
انتی اسکالانت پایه پلیمر
مزایای آنتی آسکالانت‌های پلیمری
- غلظت بالایی دارند.
- اجازه رسوب‌گذاری به هیچ نوع رسوب کربناتی و فسفاتی را نمی‌دهد.
- جهت طیف وسیعی از آب‌ها از جمله آب دریا، آب‌شور چاه‌ها، آب‌های سخت شیرین، آب‌های با سختی زیر ۱۰۰۰ ppm استفاده می‌گردند.
- به علت قدرت بالای کیلیت کنندگی (chelating agent) عملکرد بهتری از خود نشان میدهد.
- با نرخ خوردگی بسیار پایین‌تر (ضد خوردگی).
- غیرسمی بوده و مشکلات پوستی و تنفسی جهت انسان ندارند.
- عملکرد خوب پراکنده‌کنندگی (dispersant) در برابر رسوبات کربناتی و سولفاتی دارند.
- نیاز به شستشوی تمبر این را در فاصله زمانی طولانی‌تری فراهم می‌کنند.
- احتمال تشکیل جلبک و آلاینده‌های زیستی را به مقدار زیادی کاهش می‌دهند.
روش های مختلف استفاده از ضد رسوب
فسفونات‌ها، پلیمرها و مشتقات اینولین، دیسپرسانت خیلی مؤثری هستند که از فولینگ جلوگیری می‌کنند. تولید بخار در بویلرها اغلب نیازمند سطح بالایی از تصفیه آب و نگهداری سیستم‌های آنها است. در دماهای بالای درون بویلرها، ایجاد رسوب می‌تواند به‌عنوان مشکلی جدی مطرح شود که سبب گرم‌تر شدن بیشتر لوله‌ها و افزایش پتانسیل شکستنشان گردد. آنتی اسکالانت‌های فسفوناته و پلیمری می‌توانند درون بویلرها به دو شکل استفاده شوند:
- انتی اسکالانت‌های فسفونات‌ها و پلیمری می‌توانند به‌جای تشکیل ترکیب سخت و چسبنده کربنات کلسیم، تشکیل فسفات کلسیم دهند که چسبندگی کمتری داشته و پراکنده است.
- انتی اسکالانت‌های فسفوناته و پلیمری می‌توانند در فرایندھای تکمیلی جلوگیری از رسوب کربنات کلسیم، با کاهش مقدار کی لیت، سبب کاهش میزان خورنده بودن این فرایند شوند.
به‌طورکلی میزان تزریق انواع مواد ضد رسوب آب بستگی به پارامترهایی متعددی مانند آنالیز آب، میزان دبی، دما، pH ، میزان ریکاوری سیستم، منبع آب، نوع ممبران و نحوه آرایش ممبران‌ها دارد. به طور معمول میزان تزریق آنتی اسکالانت‌ها در محدوده ١ الی ۶ ppm است. رابطه ذیل نحوه محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت را بیان می‌کند:
محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت
معیاب استقاده از انتی اسکالانت نامرغوب
- کاهش ظرفیت تولید
- بالارفتن میزان نمک‌های محلول در آب تولید TDS خروجی تولید
- افزایش فشار بر پمپ‌های طبقاتی و کاهش طول عمر پمپ و افزایش برق مصرفی ناشی از بالارفتن میزان آمپر
- تعدد شستشوی ممبران ناشی از گرفتگی و کاهش طول عمر در ممبران‌ها و تعویض زودهنگام ممبران‌ها
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.