محلولهای سیلیکون امولشن در واقع روغنهای سیلیکونی هستند که در یک سیستم آبی پراکنده شدهاند. این امولسیونها به دلیل سهولت کاربرد و آمادهسازی ساده، به ویژه برای ترمیم سطحی مناسب هستند.
در فرایند امولسیونسازی به طور مؤثر ویسکوزیته بالای روغنهای سیلیکونی، کاهش مییابد. هدف اصلی در فرمولاسیون سیلیکون امولشن، بهبود و سادهسازی ارائه، پردازش و کارایی محصول است.
اجزای موجود در امولسیونها، از جمله حامل (معمولاً آب)، سیلیکون و امولسیفایرها، با یکدیگر یا سطوحی که روی آنها اعمال میشود، واکنش نشان نمیدهند. این امر باعث می شود امولسیونها برای کاربردهای پردازش سطح بسیار مناسب باشند، زیرا در مقایسه با خاصیت روغنی که دارند، ویسکوزیته کمتری از خود نشان میدهند.
کار با سیلیکون امولشن بسایر ساده است و کار کردن با آنها از نظر زیستمحیطی نسبت به سیستمهای مبتنی بر حلال ارجحیت دارند و خطرات بهداشتی اضافی در محل کار ایجاد نمیکنند. در صنعت لاستیک و پلاستیک از سیلیکون امولشن به عنوان مواد آزاد کننده و روان کننده استفاده میشود.
سیلیکون امولشن در محصولات تمیز کننده خودرو و خانگی باعث افزایش محافظت، مقاومت، براقیت و قابلیت پخش شدن در پولیش خودرو و پاککنندههای خانگی میشود.
سیلیکون امولشنها را میتوان در سطح مشترک بین اکثر لاستیکها و پلیمرها و زمانی که فلزات در تماس با لاستیک یا پلاستیک هستند استفاده کرد. علاوه بر این، سیلیکونها با موفقیت به عنوان روان کننده داخلی در مواد پلیمری استفاده میشوند.
مواد ترموپلاستیک را میتوان به صورت مکانیکی با سیلیکون امولشن با وزن مولکولی بالا ترکیب کرد تا پلی آمیختهای تولید کند که اصطکاک کم و سیال سیلیکونی با 3 تا 10 درصد پلی آمیخته را نشان دهد. ارزیابی اثر مقادیر مختلف افزودنی سلیکون امولشن با درجههای ویسکوزیته متفاوت بر ضریب اصطکاک پلیاستایرن و نایلون نشان میدهد که مؤثرترین سیالها سیالهایی با ویسکوزیته بالا هستند.
افزایش غلظت سیلیکون منجر به کاهش ضریب اصطکاک میشود. به طور مشابه، افزودن سیلیکون امولشن و PTFE به نایلون، پلی استایرن و پلی کربنات باعث کاهش سایش در مقایسه با افزودن PTFE به تنهایی میشود.
سیلیکون امولشن یا روغنهای سیلیکون، برای چندین دهه به عنوان روانکنندههای عالی برای پلیمرها و لاستیکها استفاده میشوند، زیرا طبیعتاً دارای ضریب اصطکاک بسیار پایینی هستند.
ویسکوزیته روغن سیلیکون و سلیکون امولشن در مقایسه با روغنهای نفتی بسیار کمتر به دما وابسته است. علاوه بر این، سیلیکون امولشنها در برابر اکسیداسیون حرارتی و حملات شیمیایی پایدارتر هستند و میتوانند محافظت ضد خوردگی برای سطوح فلزی ایجاد کنند.
سیلیکون امولشنهای شرکت دکتر کمیکال با برندهای واکر و ال کم بسیار پایدار، قابل رقیق شدن در آب و عمدتاً غیر یونی هستند. آنها به طور ویژه برای استفاده در طیف گستردهای از کاربردها طراحی شدهاند.
ویژگی های سیلیکون امولشن های موجود
ویژگیهای رهایش عالی
در دمای قالب، کربنی و صمغ نمیشود
روی قالبها جمع نمیشود
قطعات قالبگیری شده را تغییر رنگ نمیدهد
مقاومت در برابر سایش سطحی و آبگریزی بالا
براق کننده خوب
پایداری خوب در انجماد و ذوب
سیلیکون امولشنها محصولاتی هستند که در مواقعی استفاده میشوند که کیفیت بالایی در مورد سطح پخت و یا خواص لغزش خوب مورد نیاز باشد. رایجترین کاربرد که سیلیکون امولشن دارد ویژگی رهاسایش یا Release است.
از آنجاییکه سیلیکون امولشنها به شکل رقیق استفاده می شوند و میزان رقیق شدن به پیچیدگی قالب و سختی رهاسازی بستگی دارد. امولسیون رقیق شده روی سطح قالب اسپری، برس یا پاک می شود. از افراط و تفریط باید اجتناب شود.
در صورت استفاده، باید به اندازه کافی خشک شود تا تمام رطوبت از سطح تبخیر شود. استفاده از سیلیکون امولشن آسان و بی خطر است.
سیلیکون امولشن معمولاً با کمک ظرف های اسپری با فاصله تقریباً 3 یا 4 رهاسازی لاستیک قالبگیری شده، برس یا اسپری میشود. سیلیکون امولشنها دارای ویسکوزیته روغن و غلظت روغن متفاوت هستند و همچنین معمولا با آب رقیق شده و مقرون به صرفه میشوند.
خاصیت نچسب سیلیکون امولشن، آنها را به عنوان افزودنیهای ضد گیر و روان کننده مناسب میکند. سیلیکون اموالشن میتوان به عنوان عوامل رهاسازی قالب برای پلاستیکها و پلیمرها مانند زیره یا لاستیکهای کفش لاستیکی و پلی اورتان استفاده کرد.
آنها به طور مستقیم روی قالبها اسپری میشوند تا رسوبات کربن یا لاستیکی موجود در قسمتهای داخلی قالب از بین بروند.
خواص سیلیکون امولشن باعث افزایش براقیت خاصیت انتهایی میشود که از قالب آزاد میشود. با استفاده از سیلیکون امولشن عمر قالب مختل نمیشود و به حفظ ضخامت دیواره در قسمت داخلی قالب کمک میکند.
سیلیکون امولشن همچنین به عنوان روانکننده برای کاهش اصطکاک و به حداقل رساندن تولید گرما بین مواد در تماس طولانی و شدید استفاده میشود. آنها معمولا در تسمه نقاله به عنوان روانکننده و مواد ضد چسبندگی استفاده میشوند و از باقی ماندن حداقل سیلیکون بر روی تسمه اطمینان حاصل میکنند.
از دیگر کاربردهای سیلیکون امولشن در صنعت لاستیک می توان به موارد زیر اشاره نمود:
عامل رهاسازی برای تولید تسمههای لاستیکی
روان کننده برای شیلنگهای لاستیکی
روان کننده برای جلوگیری از سایش و افزایش مقاومت در برابر سایش در برابر لاستیک لاتکس
عامل انتشار در صنعت چاپ
پوششهای چرمی، وینیل و فوم را پوشش میدهد و آب گریزی را بهبود میبخشد
براق کننده تایر و مایع جزئیات خودکار
استفاده از سیلیکون امولشن در فرمولاسیونهای مربوط به مواد پلاستیکی انعطافپذیر پیشنهاد میگردد. تولیدکنندگان این دسته از لاستیکها جهت جلوگیری از غیر همگن شدن فرمولاسیون و در نتیجه آن ایجاد شکنندگی میتوانند از سیلکون امولشن استفاده کنند که باعث نرم کنندگی و انعطاف در محصول نهایی میشود.
همچنین با توجه به محدودیتهای واردات و بازار سیلیکون امولشن، استفاده از بعضی از غلظتدهندهها جهت تنظیم ویسکوزیته مواد اولیه پیشنهاد میشود. با بهینهسازی مقدار سیلیکون امولشن نسبت به مواد دیگر موجود در لاستیک میتوان روانکنندگی و انعطافپذیری را در محصول نهایی بالا برد.
آب اسیدی آبی با pH پایین است، به این معنی که احتمال خوردگی لولههای فلزی و شسته شدن فلزات از سطوح در معرض آن بیشتر است. pH یک محلول، معیاری از فعالیت یون هیدروژن (H+) در آن محلول است. از نظر عملی، این اندازهگیری میزان اسید یا بازی یک محلول است. مقیاس pH از 0 تا 14 متغیر است و اعداد پایینتر اسیدیتر هستند.
به طور کلی، آبی با pH کمتر از 7، آب اسیدی در نظر گرفته میشود و اعداد کمتر اسیدی هستند. آب با pH بزرگتر از 7، قلیایی در نظر گرفته میشود و اعداد بالاتر به طور فزایندهای قلیایی هستند.
آب اسیدی معمولاً با یک فیلتر آب pH که شامل یک خنثیکننده آب است تصفیه میشود. دو راه برای خنثی کردن اسیدیته آب وجود دارد: فیلترهای متعادل کننده pH – کلسیت رایجترین مادهای است که به عنوان خنثیکننده آب در این فیلترها استفاده میشود.
در برخی موارد از اکسید منیزیم (که گاهی کورسکس نامیده میشود) نیز استفاده میشود. هنگامی که آب از طریق کلسیت یا اکسید منیزیم موجود در فیلتر آب جریان مییابد، این ماده معدنی در آب حل میشود و باعث کاهش اسیدیته آن میشود.
این نوع فیلتر روی آبی که PH آن 5.5 یا بالاتر است، بهترین کارایی را دارد. استفاده از این نوع فیلتر متعادل کننده pH ساده است، اما سطح pH ممکن است با مدت زمانی که آب در تماس با کلسیت است، متفاوت باشد. کلسیت همچنین آب را سختتر میکند، بنابراین؛ ممکن است به یک نرمکننده آب به عنوان بخشی از سیستم تصفیه خود نیاز داشته باشید.
آب اسیدی میتواند به طور طبیعی وجود داشته باشد یا در اثر سطح بالای اکسیژن محلول ایجاد شود. آبهای اسیدی معمولاً دارای مواد معدنی بافری کلسیم هستند، اما دی اکسید کربن محلول زیادی دارند که میتواند باعث pH یا اسیدیته پایین شود.
اسیدیته فاضلاب در مراحل مختلف تصفیه آن عمدتاً به تعادل اسید کربنیک بستگی دارد. بنابراین؛ روابط بین pH و غلظت دی اکسید کربن، بی کربنات و کربنات میتواند فرموله شود. چندین فرایند (بیولوژیکی) شیمیایی و فیزیکی که در تصفیه بیولوژیکی رخ میدهد بر غلظت دی اکسید کربن و (بی) کربنات تأثیر میگذارد. عوامل مؤثر بر اسیدیته آب را میتوان شامل عوامل طبیعی و انسانی دانست.
یکی از عوامل طبیعی مؤثر بر pH آب، مواد معدنی هستند. آبهای زیرزمینی در نواحی دارای سنگ بستر سنگ آهک معمولاً سطح pH بالاتری نسبت به مناطقی که آب باران یا سنگهای یخ زده باشد، دارند. سنگ آهک به طور کلی دارای pH بین 7.5 تا 8.6 است.
کربنات کلسیم موجود در سنگ میتواند اسیدیته آب را خنثی کند و یا pH را افزایش دهد و آن را قلیاییتر کند (کربنات کلسیم با یونهای هیدروژن واکنش میدهد.)
به عنوان یک مثال دیگر از عوامل طبیعی میتوان به تجزیه برگهای سوزنی درختان کاج در جنگل اشاره کرد. این فرآیند با افزودن اسیدیته به خاک، میتواند بر pH جریانهای آب مجاور تأثیر بگذارد و آن را اسیدیتر کند. همچنین هنگامی که بارش باران یا برف، گازهایی مانند دی اکسید کربن را در هوا حل شده و اسید ضعیفی را تشکیل میدهد.
باران یا برف طبیعی غیرآلوده کمی اسیدی است و معمولاً دارای pH بین 5 تا 6 است. این موضوع میتواند با اسیدیتر کردن آن بر PH آب در منطقه تأثیر بگذارد.
حتی تغییر فصول نیز میتواند بر اسیدیته آب تأثیر داشته باشد. در برخی از فصول فشار باد افزایش دارد که منجر به کاهش فشار اتمسفر میشود. این کاهش فشار اتمسفر میتواند بر توانایی گازها برای حل شدن در آب تأثیر بگذارد و باعث شود که آب قلیاییتر شود یا افزایش دمای آب میتواند با اسیدی شدن بیشتر بر PH نیز تأثیر بگذارد.
با افزایش دما، یونهای بیشتری در دسترس هستند. گازها نمیتوانند در آب حل شوند، اما نمکهای قلیایی هنوز هم حل میشوند. با افزایش 25 درجه سانتیگراد دما، pH حدود 0.45 کاهش مییابد.
فتوسنتز و تنفس گیاهان هم بر اسیدیته آب تأثیر دارد. در طی فتوسنتز، گیاهان دی اکسید کربن را از آب حذف میکنند. با حذف دی اکسید کربن، pH آب افزایش مییابد. از آنجایی که گیاهان زمانی که نور خورشید در دسترس باشد، فتوسنتز را انجام میدهند، pH آب در اواسط بعد از ظهر که نور خورشید زیادی در دسترس است، بالاترین مقدار و درست قبل از طلوع خورشید کمترین مقدار خواهد بود.
باران اسیدی یکی از عوامل انسانی مؤثر بر ph آب است. اسید سولفوریک (که توسط صنایع زغالسوز تولید میشود) و اسید نیتریک (که در اثر آلودگی خودرو تولید میشود) عوامل اصلی باران اسیدی هستند. باران اسیدی مسئول اسیدی شدن بسیاری از جریانهای آب هستند.
باران اسیدی میتواند یک مشکل جدی باشد. انسان آلایندههای صنعتی (مانند شویندههای شیمیایی و محصولات پاککننده) را مستقیماً در آب میریزد و قطعاً میتواند تأثیر زیادی بر سطح pH آب در منطقه داشته باشد. هنگامی که آب با این محصولات آلوده میشود، معمولاً به عنوان فاضلاب شناخته میشود.
از آنجایی که این آلایندهها قلیایی هستند، این فاضلاب باعث افزایش pH آب میشود. استخراج معادن نیز ممکن است سنگها را در معرض آب باران قرار دهد و رواناب اسیدی تولید کند. زهکشی معدن میتواند اسیدها را وارد آبراهه کند و آب آشامیدنی منطقه را تحتتأثیر قرار دهد. بهطوریکه در این شرایط اگر بافر ضعیف باشد، pH آب میتواند به سطوح سمی برسد.
سطح استاندارد pH آب
سطح استاندارد pH در سیستمهای آب های سطحی 6.5 تا 8.5 و برای سیستمهای آب زیرزمینی 6 تا 8.5 است. قلیاییت اندازهگیری ظرفیت آب برای مقاومت در برابر تغییر pH است که میتواند آب را اسیدیتر کند. اندازهگیری قلیائیت و pH هر دو برای تعیین خورندگی آب مورد نیاز است.
برای درک اهمیت pH، به یاد داشته باشید که مقیاس pH لگاریتمی است. آب با pH 8.0 ده برابر قلیاییتر از آب با pH 7.0 است و آب با pH 9.0 100 برابر قلیاییتر از محلول با pH 7.0 است.
اگر آب شما PH پایینی دارد، به این معنی که اسیدیته آب بالایی دارید، ممکن است لکههای سبز مایل به آبی را روی وسایل لولهکشی، شیرآلات و فاضلاب و همچنین روی وان حمام و سینک مشاهده کنید. اسید موجود در آب حتی میتواند باعث نشتی سوراخ در لوله کشی مسی شود.
آبی که دارای pH کمتر از 6.5 است میتواند اسیدی و خورنده باشد. آب اسیدی پتانسیل شسته شدن یونهای فلزی از جمله آهن، منگنز، مس، سرب و روی را از سفرههای زیرزمینی، وسایل لولهکشی دارد. این آب به دلیل ماهیت خورندهاش میتواند حاوی سطوح بالایی از فلزات سمی باشد و به لولههای فلزی آسیب برساند.
بسیاری از مردم همچنین متوجه میشوند که آب با pH پایین طعم ترش یا فلزی دارد (به دلیل فلزات محلول). همچنین میتواند لباسهای شسته شده و همچنین وسایل لولهکشی را تغییر رنگ دهد.
بزرگترین مشکل بهداشتی آب اسیدی مربوط به لولههای مسی است. اسید موجود در آب میتواند مقداری از مس لولهها را حل کند و در آب آشامیدنی مصرف شود.در حالی که همه ما در رژیم غذایی خود به مقدار کمی مس نیاز داریم، قرار گرفتن طولانی مدت در معرض مقادیر زیاد مس میتواند باعث مشکلات سلامتی جدی از جمله آسیب کبد یا کلیه شود.
راه های اندازه گیری خاصیت اسیدی آب
از کاغذ pH گرفته تا pH سنجهای رایج، روشهای مختلفی برای اندازهگیری این پارامتر موجود است. pH برای فرایندهای مختلفی از جمله نظارت بر محیطزیست، تولید دارو، تحقیقات علمی، تولید الکترونیک و بسیاری از کاربردهای دیگر اندازهگیری میشود. به عنوان مثال، در فرایندهای نساجی، کنترل pH در نهایت بر کیفیت مواد و هزینهها تأثیر میگذارد.
یکی از روشهای مورد استفاده برای اندازهگیری pH کاغذهای نشانگر یا کاغذ pH است. استفاده از کاغذها یک روش ارزان قیمت است که نشانی از اسیدیته یا قلیاییت دارد، اما اندازهگیری دقیقی ندارد. با استفاده از رنگ، این کاغذ پوشش داده شده تغییر رنگ میدهد تا وجود اسید یا باز را نشان دهد. استفاده از این روش آسان است، اما کاغذهای تورنسل فقط برای اندازهگیریهای غیر بحرانی هستند.
PH متر
دستگاه pH متر، دقیقترین نوع اندازهگیری است و به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد. مترهای جیبی که تستر نامیده میشوند، کوچک هستند، استفاده از آنها برای کارهای میدانی آسان است و هزینه نسبتاً پایینی دارند.
یک پله بالاتر از تسترها کنتورهای دستی و قابل حمل است. اینها اغلب شامل ویژگیهای اضافی هستند و میتوانند در آزمایشگاهها و همچنین در استفاده در مزرعه به کار گرفته شوند. برای کاربردهای آزمایشگاهی ثابت، pH مترهای پیشرفتهتر داده های قابلتوجهتری را ارائه میدهند و خوانشها را روی نمایشگرهای بزرگتر نشان میدهند.
مترهای ISFET (ترانزیستور اثر میدان خاص یونی) به جای الکترودهای لامپ شیشهای، حسگر تراشه سیلیکونی دارند. از این مترها بیشتر در تولید مواد غذایی استفاده میشود. اما دستگاههای دیگری نیز وجود دارد که چند پارامتر را باهم اندازه میگیرند. این ابزارهای کاربردی معمولاً pH، رسانایی، اکسیژن محلول، دما، عمق، کدورت، فشار هوا و شوری را اندازهگیری میکنند.
آنها میتوانند اندازهگیری دقیق بسیاری از مواد را به طور همزمان انجام دهند. به عنوان مترهای کیفیت آب پیشرفته، دارای ویژگیهای اضافه شدهای هستند که باعث راحتی کاربرد هستند.
نتیجه گیری
دی اکسید کربن شایعترین علت آب اسیدی است، اما آلودگی انسانی (ناشی از انسان) که باعث باران اسیدی میشود، میتواند آب را اسیدی کند. هنگامی که آب اسیدی می شود، بسیار خورنده است و زمانی که آب خورنده میشود، میتواند به سیستمهای لولهکشی آسیب برساند و هزینههای تعمیر میلیونها دلار را برای صنایع آب به همراه داشته باشد.
آب اسیدی همچنین میتواند فلزات سنگین را از لولههای فرسایشی شسته و باعث افزایش مس، روی و سرب در آب شود که برای آب آشامیدنی مشکل ایجاد میکند. برای اندازهگیری اسیدیته یا pH آب میتوان از روش سادهتر کاغذهای pH و یا روش پیشرفتهتر دستگاههای pH متر استفاده کرد. pH اکثر آبهای آشامیدنی در محدوده 6.5 تا 8.5 قرار دارد.
درک عوامل ایجاد کدورت آب و چگونگی کاهش یا از بین بردن آن از طریق تصفیه مؤثر فاضلاب ضروری است. حذف کدورت آب اصطلاحی است که معمولاً به صنعت تصفیه آب اختصاص دارد. کدورت آب حاصل از وجود مواد معلق در آب کدر است که میتواند شامل مواد آلی، آلایندهها و موجودات میکروسکوپی باشد و ممکن است به افرادی که از آب استفاده میکنند آسیب برساند.
کدورت به میزان شفافیت یک مایع اشاره دارد. کدورت زیاد به این معنی است که مایع خیلی شفاف نیست. کدورت کم به این معنی است که مایع شفافتر است. همانطور که اشاره شد، کدورت ناشی از معلق بودن ذرات جامد در مایع است. این ذرات نور را پراکنده میکنند که میتواند ظاهری کدر یا مات به مایع بدهد. کدورت اغلب برای سنجش کیفیت آب استفاده میشود. کدورت بیشتر معمولاً به معنای کیفیت پایینتر است.
چگونه کدورت آب را کاهش دهیم؟
کاهش کدورت از طریق نمونهبرداری از آب با ابزار مناسب و سپس استفاده از روشها و مواد شیمیایی تصفیه فاضلاب امکانپذیر است. فیلتراسیون اعمال شده همراه با ضدعفونی ممکن است کدورت را برای جمعیت محلی که آب می نوشند به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
برای کسب مشاوره در خصوص روشهای حذف کدورت آب و خرید مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب با کارشناسان دکتر کمیکال تماس بگیرید. با ما همراه باشید تا در ادامه این مقاله به بررسی عوامل و روش های موثر در حذف کدورت آب بپردازیم.
عوامل موثر رفع کدورت آب
شاخص کدورت را میتوان برای اندازهگیری کارایی و عملکرد فرایندهای یک سیستم تصفیه آب مورد استفاده قرار داد. فرایندهای متداول تصفیه آب که برای حذف جامدات معلق و کاهش کدورت در نظر گرفته شده اند عبارتند از: انعقاد، لختهسازی، تهنشینی و فیلتراسیون.
انعقاد فرایندی است که ذرات جامدات معلق را آماده تجمع میکند تا ذرات بزرگتری ایجاد کنند که در مراحل بعدی به راحتی حذف شوند. فرایند تصفیه انعقاد به کمک انواع مواد شیمیایی منعقد کننده و کمک منعقدکنندهها از جمله انواع پلی الکترولیت آنیونی و پلی الکترولیت کاتیونی انجام میشود.
منعقد کننده یکی از اجزای کلیدی برای از بین بردن کدورت در فرایند تصفیه آب است. بسیاری از منعقد کنندهها به طور گسترده در فرایندهای تصفیه آب رایج استفاده میشوند. این مواد را میتوان به منعقد کنندههای معدنی و آلی طبقهبندی کرد. منعقد کنندههای غیر آلی مانند نمکهای آلومینیوم و آهن بیشترین کاربرد را در فرایند انعقاد دارند.
چه عواملی باعث کدورت آب می شود؟
کدورت توسط هر مادهای ایجاد میشود که توانایی جلوگیری از عبور پرتو نور را مستقیماً از طریق آب دارد.
عوامل مختلفی به عنوان عامل ایجاد کدورت در آب وجود دارد. علل کدورت در آب ممکن است شامل فرسایش، رواناب یا زباله، فاضلابی که از ذرات باقیمانده تشکیل شده است یا پوسیدگی مواد گیاهی و جانوری باشد.
رسوبات و سایر مواد زیست آلی ممکن است به دلیل فعالیت ماهیان و سایر موجودات و همچنین جلبکها به سطح آب شناور شوند. فرسایش خاک میتواند به دلیل پروژههای ساختمانی، معدن و حتی آتشسوزی و مشاغل چوب بری وارد آب شده و باعث کدورت آب شود.
اندازه گیری کدورت آب
کدورت در آب با واحدهای کدورت نفلومتری (NTU) اندازهگیری میشود. برخی از کارشناسان کدورت را در واحدهای نفلومتری Formazin یا FNU اندازهگیری میکنند. بهترین راه برای اندازهگیری دقیق کدورت، سنسور کدورت یا کدورت متر (نفلومتر) است.
این روش اندازهگیری کدورت، نور پراکنده در آب را اندازهگیری میکند. روشهای ارزانتر دیگری برای اندازهگیری کدورت وجود دارد، مانند لولههای شفاف و دیسکهای secchi، که اغلب در برنامههای نظارت بر دریاچهها و رودخانهها استفاده میشوند. همچنین میتوان از تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی برای اندازهگیری کل جامدات معلق در آب استفاده کرد که با کدورت مرتبط هستند.
تاثیر کدورت آب بر سلامتی و محیط زیست چیست؟
کدورت زیاد اثرات زیستمحیطی دارد و بر کیفیت آبی که برای آشامیدن استفاده میشود تأثیر میگذارد.
کدورت ممکن است به دلیل باران، فرسایش و زیست گیاهی و جانوری در آب افزایش یابد. با این حال، اهمیت کدورت در تصفیه آب زمانی افزایش مییابد که ماسه، سیلت و مواد آلی در آب آشامیدنی یک جامعه باقی میمانند. کدورت و کیفیت آب تأثیر قابل توجهی بر جوامع محلی دارد.
در حالی که کدورت لزوماً به جمعیت یک جامعه آسیب نمیزند، میتواند مشکلات عفونی را در حین انجام روشهای تصفیه فاضلاب ایجاد کند. مواد معلقی که به اندازه کافی فیلتر نشدهاند ممکن است برای سلامتیانسان خطراتی داشته باشند.
کدورت بیش از حد میتواند باعث اضافه شدن فلزات سنگین به منبع آب شود. این فلزات ممکن است شامل سرب، جیوه و کادمیوم باشد که برای انسان سمی هستند. در 95 درصد آب روزانه در دسترس یک جامعه، کدورت نباید بیش از 1 NTU باشد.
برای منابع طبیعی نیز، باید زیر 5 NTU باقی بماند. کدورت میتواند با کاهش عرضه غذا، تخریب بسترهای تخمریزی و تأثیر بر عملکرد آبششهای ماهی، به زندگی آبزیان آسیب برساند.
نتیجه گیری
کدورت یک مشخصه مربوط به غلظت ذرات جامد معلق در آب است و به عنوان معیاری آسان و نسبتاً دقیق برای کیفیت کلی آب پذیرفته شده است. پرکاربردترین فرایندهای تصفیه آب، از جمله انعقاد، لختهسازی، تهنشینی و فیلتراسیون برای کاهش یا حذف کدورت و بهبود کیفیت آب استفاده میشوند.
کدورت بیش از حد استاندارد هم برای محیطزیست و هم سلامت انسانها مضر است. سازمان بهداشت جهانی (WHO) میگوید که حداکثر میزان کدورتی که باید در آب وجود داشته باشد 5 NTU است، اما در حالت ایدهآل، کدورت اندازهگیری شده در آب باید حداکثر 1 NTU باشد.
ضد کف یا آنتی فوم یک ماده افزودنی شیمیایی است که باعث جلوگیری از تشکیل فوم و کف در مایعات در فرایندهای صنعتی میشود. برخی از فرایندهای صنعتی و تجاری هستند که با همزدن مکانیکی یا از طریق مکانیسم تحت تأثیر شیمیایی، کف ایجاد میکنند. این فوم در صورت عدم پیشگیری میتواند مشکلات بسیاری ایجاد کند.
تولید ضد کف اعم از سیلیکونی و غیر سیلیکونی با توجه به مواد اولیه، روشهای تولید و امکانات موجود در داخل کشور، امکانپذیر است. به همین دلیل تولید انواعی از ضدکف تاکنون با مشکلاتی همراه بوده و ناچار به واردات این محصول بخصوص در بعضی از موارد هستیم.
روشهای تولید آنتی فوم بسیار متنوع بوده که از میان این روشها میتوان به امولسیونسازی اشاره نمود. تولید ضدکف از نظر فنی مشکلات مربوط به خود را دارد به عنوان مثال هموژن بودن ضدکف یکی از اساسیترین ویژگیها در تولید ضدکف است.
ضدکف سیلیکونی یا غیر سیلیکونی غیر همگن کارایی خود را در محلولهای با حباب زیاد از دست خواهد داد. دانش فنی در تولید دیفومر نقش اساسی دارد. همگن بودن در جریان تولید ضدکف با بهینهسازی و آزمون و خطای بسیار زیاد در روند آزمایشات به دست خواهد آمد که مستلزم داشتن واحد توسعه و تحقیق فعال است.
ویدیو توضیحات ضد کف
مزایای استفاده از ضد کف های دکتر کمیکال
کنترل عالی کفهای ایجاد شده در فرایند، کارایی بالا، دوز کم، غیر سمی، غیر خورنده، بدون عارضه جانبی نامطلوب.
توانایی فوم زدایی سریع، اثر سرکوبکننده کف ماندگار، هیچ تاثیری بر ویژگی اساسی سیستم فومزا ندارد.
مقاومت در برابر حرارت خوب، پایداری شیمیایی خوب، غیر خورنده، غیر سمی، غیر قابل اشتعال، غیر منفجره، بدون تأثیر جانبی نامطلوب.
قابل مقایسه با محصولات موجود در بازار ایران، در عین حال قیمت بسیار مقرون بهصرفهتر است.
دیفومر سیلیکونی در انواع تصفیه فاضلاب گردشی، تصفیه فاضلاب صنعتی، سایر سیستمهای تصفیه آب با دمای معمولی و شرایط قلیایی استفاده میشود
آنتی فوم چیست؟
به طور دقیق دیفومر کف موجود را از بین میبرند و ضد کفها از تشکیل بیشتر کف جلوگیری میکنند. این ترکیبات معمولاً عبارتند از: روغنهای نامحلول، پلی دی متیل سیلوکسانها و سایر سیلیکونها، الکلهای خاص، استئاراتها و گلیکولها. از این افزودنیها برای جلوگیری از تشکیل کف استفاده میشود یا برای از بین بردن کفی که قبلاً تشکیل شده است، استفاده میشود.
در فرآیندهای صنعتی، فومها مشکلات جدی را ایجاد میکنند. آنها باعث ایجاد نقص در پوشش سطوح میشوند و از پر شدن بهینه ظروف جلوگیری میکنند. انواع فرمول شیمیایی برای جلوگیری از تشکیل کف وجود دارد.
کف به معنای “مایع حباب” نیز به عنوان یک محصول جانبی، اغلب به طور ناخواسته در تولید مواد مختلف تولید میشود. بهعنوان مثال، کف مخصوصاً در فرآیندهای بیوشیمیایی یک مشکل جدی در صنایع شیمیایی است. بسیاری از مواد بیولوژیکی، به عنوان مثال پروتئین، به راحتی فوم را با برهمزدگی و یا هوادهی ایجاد میکنند.
فوم یک مشکل است، زیرا جریان مایع را تغییر میدهد و انتقال اکسیژن از هوا را مسدود میکند (از این طریق از تنفس میکروبی در فرآیندهای تخمیر هوازی جلوگیری میکند). به همین دلیل، برای جلوگیری از بروز این مشکلات، مواد ضد عفونی کننده مانند روغنهای سیلیکون اضافه میشوند.
روشهای شیمیایی کنترل کف همیشه با توجه به مشکلات (به عنوان مثال آلودگی و کاهش انتقال جرم) مد نظر نیستند، چون ممکن است به ویژه در صنایع غذایی و دارویی ایجاد شود، جایی که کیفیت محصول از اهمیت بالایی برخوردار است. به منظور جلوگیری از تشکیل فوم، در چنین مواردی روشهای مکانیکی بیشتر از روشهای شیمیایی غالب هستند.
مواد ضد کف
يكی از مشكلات واحدهای شيرين سازی گاز طبيعی، ايجاد پديده كف میباشد كه براي كنترل آن در برجهای تماس از آنتی فوم استفاده میگردد. بهطور كلی ضد كفهايي كه در پالايشگاههاي گاز مورد استفاده قرار میگيرند، از پايههای سيليكونی و الكلی تشكيل شدهاند. کفزایی یکی از اصلیترین مشکلات در پالایش گاز است. بـه منظور حذف این پدیده نامطلوب از محلول شیمیایی بـه نام ضدکف استفاده میشود.
ترکیبات اسیدی و مشکلات ایجاد شده در اثر حضور این ترکیبات، پالایش گاز را ضروری میکند. کفزایی یکی از متداولترین مشکلات در بـرج جذب است که باعث افزایش مصرف آمین، اختلاف فشار در بالا و پایین برج و در نهایت کاهش راندمان میشد. اهمیت موضوع کنترل کف با توجه به مصرف سالانه حدود ۷۰ تن دیفومر در پالایشگاههای کشور بیـش از پیشنمایان است.
از مهمترین موارد كفزايی در محلول آمین میتوان به حضور ذرات معلق جامد، هیدروکربنهای مایع، مواد حاصل از تجزیه آمین، پایین بـودن دمای آمین و دمای گاز ورودی بـه برج و هر ماده خارجی كه وارد محلول آمين شود از قبيل گريس اشاره کرد.
فیلتراسیون در واحد شیرین سازی، کاهش گرفتگی در مبدلها و جلوگیری از ورود آلودگیهای هیدروکربنی به داخل محلول آمین کاهش کفزایی را به دنبال دارد. ما این اقدامات به اندازه استفاده از این محلول مؤثر نیستند. کف از حبابهایی از جنس مایع که مولکولهای گاز را در برمیگیرند، تشکیل شده است.
سطوح جداکننده محفظه حبابهای مجاور به دلیل نازک بودن، هدف مواد ضد کف میباشند. عملکرد این محلول بـه خواص شیمیایی محلول، عوامل فعال سطحی و شرایط عملیاتی بستگی دارد. ضدکفها را میتوان به ۳ دسته روغنهای غیرقطبی (مواد معدنی و سيليکونها)، روغنهای قطبی (الکلها و اسيدهای چرب، الکیل آمینها، الکیل آمیدها و…) و ذرات جامد ناسازگار با آب تقسیم کرد.
تاریخچه آنتی فوم
اولین ضد کف با هدف شکستن کف قابل مشاهده در سطح استفاده شد. نفت سفید، روغن سوخت و سایر فرآوردههای نفتی سبک برای تجزیه کف مورد استفاده قرار گرفتند. روغنهای گیاهی نیز برای این منظور استفاده شدند. الکلهای چرب (C7 – C22) آنتی فومهای موثر اما گرانی بودند. آنها برای افزایش راندمان به محصولات نفتی اضافه شدند. شیر و خامه هم از اولین ضدکفهای امولسیونی مدرن بودند.
در دهه ۱۹۵۰، آزمایشهایی با ضدکفهای مبتنی بر سیلیکون آغاز شد. این آزمایشها بر پایه پلی متیل سیلوکسان (روغن سیلیکون) پراکنده در آب یا روغن سبک انجام شدند. روغن سیلیکون به خوبی عمل میکرد، اما باعث ایجاد اختلال در سطوح مختلف در برخی موارد مانند رنگ و کاغذسازی می شد.
در سال ۱۹۶۳ اولین آنتی فوم ها با ذرات آبگریز (سیلیکای آبگریز) در روغن سبک ثبت اختراع شدند. در اوایل دهه ۱۹۷۰، مومهای آبگریز مانند اتیلن بی استارامید راکندهدر روغنهای معرفی شدند. این نوع دیفومرها بسیار کارآمد بودند، اما بحران نفت ۱۹۷۳ باعث افزایش قیمت آنها شد و منجر به فشار برای کاهش محتوای روغن شد. راهحل اضافهکردن آب بود. بنابراین ضدکفهای بر پایه آب به صورت امولسیون آب در روغن و امولسیون روغن در آب ظاهر شدند.
توسعه ضدکفهای مبتنی بر سیلیکون با استفاده از امولسیفایرهای مختلف و روغنهای اصلاح شده سیلیکون ادامه داشت. در اوایل دهه ۱۹۹۰ میلادی، ضد کف سیلیکون اصلاح شده، که مشکلات کمتری برای سطح ایجاد میکرد، در صنعت خمیر چوب با موفقیت بسیار خوبی عمل کرد. چراکه باعث شستشوی بهتر، کاهش مصرف بیولوژیکی اکسیژن در پساب و کاهش رسوبات میشد.
علت به وجود آمدن کف
کفهای آبی تثبیت شده توسط سورفکتانتهای مصنوعی، معمولاً در شویندههایی مانند مواردی که در عملیات پردازش نساجی صنعتی و عملیات شستشو استفاده میشوند، وجود دارند. طراحی سیستم سورفکتانتبرای این کاربردها معمولاً با نیاز به افزایش عملکرد تمیز کردن و اثربخشی هزینه انجام میشود، در صورتیکه مشخصات محیط زیستی قابل قبولی ارائه میدهد. اغلب سیستمهای سورفکتانت بسیار کفدار امروزی نیاز به افزودن ضد کف برای کنترل تشکیل کف دارند.
عملکرد عوامل کنترل کننده کف به طور قابل توجهی با تغییر در انتخاب سورفکتانتهای کفکننده متفاوت است. بهعنوانمثال، هنگامی که تولیدکنندگان مواد شوینده ترکیبات سورفکتانت خود را تغییر میدهند، این مشکل مهمی میشود. برای طراحی مؤثرتر انتی فوم، درک بهتری از رابطه بین نوع دیفومر و سورفکتانت لازم است.
سیستم سورفکتانت متنوع است، که شامل سیستمهای سورفکتانت منفرد و مخلوط، از جمله ترکیبی از سورفکتانتهای درجه شوینده ناخالص میشود. علاوه بر این، یک ارتباط بین عملکرد ضد کف و ویسکوزیته سطح و به نوبه خود با ساختار مولکولی سورفکتانت در سطح مشترک برقرار میشود.
ویدیو تست آنتی فوم های دکتر کمیکال
جلوگیری از ایجاد کف
جلوگیری از ایجاد کف به اوایل قرن بیستم بازمیگردد، زمانی که از وسایل مکانیکی مانند جتهای هوا، چرخهای پارویی، سانتریفیوژها، عناصر گرمایشی، اشعه ماورای بنفش و اشعه ایکس برای کنترل کف استفاده میشد. این روشها برای کنترل کف به دلیل انرژی موردنیاز برای کاربردهایشان گران بود.
برای کاهش هزینهها، روشهای شیمیایی به دستگاههای مکانیکی ترجیح داده شد. در بین روشهای شیمیایی افزودن مقادیر کم الکل کاپریلیک، آمیل الکل، اکتیل الکل، روغن بزرک، روغن کرچک، روغن کلزا، تری متیل سیکلوهگزانول، فنیل اتر، ایزوآمیل ایزووالرات، شیر، نفت سفید، پلیآمیدها و غیره برای کف آبی مختلف توصیه شد.
تحقیقات آزمایشگاهی روی بازدارندههای کف از همین زمان آغاز شد. تاریخچه ضد کف را میتوان به دو دوره تقسیم کرد:
دوره محصولات ضد کف “نفتی” (اوایل دهه ۱۹۴۰ تا اواخر دهه ۱۹۷۰)
دوره محصولات ضد کف “روغن + ذرات آبگریز” (اواخر دهه ۱۹۷۰ تا کنون).
تحقیقات مختلفی بر روی مکانیسم کنترل کف توسط ضدکف انجام گرفت که در آن فرض بر این بود که قطرات روغن میتوانند لایههای فوم را به روشهای زیر بیثبات کنند:
با عمل بهعنوان پل آبگریز بین دو سطح فیلم.
با جابهجایی گونههای سورفکتانت جذب شده روی سطح فیلم، و در نتیجه مختلشدن عمل تثبیت کف.
با پخششدن سریع روی سطح فیلم، باعث میشود که مایع فشرده شود و فیلم نازک شود و فروبریزد.
میزان پایداری کف به لایه جذب سورفکتانت که در تماس با دیواره حبابها است، بستگی دارد. بهمنظور درک بهتر کف و طراحی ضدکف مناسب، تمامی مراحل اساسی از ابتدای تشکیل کف و نحوه هم زدن تا ازبینبردن کف و جلوگیری از تشکیل کف باید بررسی و تجزیهوتحلیل شود.
روشهای مختلفی برای ایجاد کف وجود دارد که در همه آنها حبابهای گاز به محلولی با کشش سطحی کم وارد میشوند. در فرایند ایجاد کف، بهطورکلی میتوان گفت دو مکانیسم اساسی برای ورود حبابهای گاز وجود دارد:
به دام افتادن حبابهای هوا از جو محیط به دلیل تلاطم مایع
واردکردن مصنوعی حبابهای گاز به روشهای فیزیکی یا شیمیایی
علت استفاده از ضد کف
کف کردن باعث ایجاد مشکلاتی در سراسر طیف وسیعی از فرایندهای صنعتی میشود، بهعنوانمثال صنایع تولید و فراوری کاغذ، داروها، مواد، منسوجات، پوششها، روغن خام، شستشو، چرم، رنگ، چسب، روغنکاری، سوخت، سیالات انتقال حرارت از جمله صنایعی هستند که با این مشکلات مواجه هستند.
مهمترین کاربرد ضد کف ها در صنایع کاغذ سازی و خمیر کاغذ است که فومهای حجیم و پایدار اغلب در مراحل مختلف فراوری ظاهر میشوند. اینها به دلیل آزاد شدن مواد فعال سطحی از پالپ، مانند روغنهای بلند، صابونها، الیاف و ذرات ایجاد میشوند. بسیاری از انواع مختلف دیفومر ساخته شدهاند که در جریانهای مختلف پردازش مورد استفاده قرار میگیرند و کارخانههای کاغذ را قادر میسازند تا با سرعتهای بالاتر با کارایی و ظرفیت بیشتر کار کنند.
امروزه کارخانههای کاغذسازی به ضد کفهایی با پمپکردن آسان، مخلوط کردن آسان، پایدار در انبار و مقرون به صرفه نیاز دارند و بین یک سوم تا نیمی از کل مواد شیمیایی آنتی فوم تولید شده در این کار استفاده میشود.
همانطور که میدانید دیفومر مادهای شیمیایی است که به مقدار کمی اضافه میشود تا از تشکیل کف در فرایند جلوگیری شود. از آنتی فومها بهعنوان عامل ضدکف هم استفاده میشود. تفاوت بین آنها در این است که عوامل دیفومر از تشکیل کف جلوگیری میکند و کفزدا میتواند میزان کف موجود را تا حد زیادی کنترل کند. پس نتیجه میگیریم عوامل ضد کف از تشیکل کف جلوگیری میکند و کفزدا، کف موجود را کاهش میدهد.
آنتیفومهای روغن پایه که شامل روغنهای گیاهی و یا نفتی هستند.
ضدکفهای آب پایه که انواع مختلفی از روغن، واکس، صابون اسیدهای چرب و یا استرهای امولسیون شده در آب هستند.
ضدکفهای سیلیکونی که قدرت زیادی در حذف کف ایجاد شده دارند.
ضد کف روغنی
ضد کف روغنی دارای حامل روغن هستند. این روغن ممکن است روغن معدنی، روغن نباتی، نفت سفید یا هر روغن دیگری باشد که در محیط کف نامحلول است، به جز روغن سیلیکون.
یک انتی فوم بر پایه روغن همچنین حاوی موم و یا سیلیس آبگریز برای تقویت عملکرد است. واکسهای معمول عبارتاند از: اتیلن بی استارامید (EBS)، واکس پارافین، واکس استر و واکس الکل چرب. این محصولات همچنین ممکن است دارای سورفاکتانت برای بهبود امولسیون و گسترش در محیط کف باشند. این ضدکفها سنگین هستند و معمولاً در از بین بردن کف سطحی بهترین کارایی را دارند.
ضد کف پودری
ضدکف های پودری در اصل ضد کف روغنی بر روی یک حامل ذرات مانند سیلیس هستند که به محصولات پودری مانند سیمان، گچ و مواد شوینده اضافه میشوند.
ضد کف پایه آب
ضد کف پایه آب انواع مختلفی از روغنها و مومهای پراکنده در یک پایه آب هستند. روغنها اغلب روغن معدنی یا روغنهای گیاهی هستند و مومها الکلهای چرب با زنجیره طولانی، صابونهای اسیدهای چرب یا استرها هستند. این ضدکفها به عنوان هوازدا بهترین کارایی را دارند.
آنتی فوم بر پایه سیلیکون
دیفومر سیلیکونی نوعی افزودنی شیمیایی است که کف ایجاد شده در طی فرآیندی شیمیایی در ساختار مایعات را کاهش میدهد و از شکلگیری آن جلوگیری میکند. معمولاً در انجام فرآیندهای شیمیایی کفها باعث ایجاد مشکلات جدی روی سطح پوشاننده شده مانع از این میشوند که از تمامی گنجایش ظرف حامل ماده، استفاده شود.
دیفومر در مایع کف، غیرقابل حل است و از ویژگیهای اصلی آن، این است که به سهولت و به سرعت روی سطح کف گسترش مییابد. این مواد معمولاً به سمت سطح بین آب و هوا حرکت میکنند و کف را از بین میبرند که این عمل باعث ترکیدن حبابهای هوا و از بین رفتن سطح کف میشود.
در واقع هر مادهای که اثرات بیثبات کنندگی روی کف ایجاد کند ضد کف میباشد و کارایی آن بستگی به خواص شیمیایی محلول، شرایط عملیاتی و عوامل فعال در سطح که سبب کف میشود دارد. این محصول در آب سرد بهراحتی بهصورت امولسیون در آمده و در درجه حرارتهای بالا پایدار مانده و خواص خود را از دست نمیدهد.
ضد کف بر پایه سیلیکون پلیمرهایی با زنجیر اصلی سیلیکون هستند و ممکن است بهصورت امولسیون روغنی یا بر پایه آب عرضه شوند. ترکیب سیلیکونی شامل یک سیلیس آبگریز است که در روغن سیلیکون پراکنده شده است. امولسیفایرها اضافه میشوند تا اطمینان حاصل شود که سیلیکون به سرعت و به خوبی در محیط کف پخش میشود.
ترکیب سیلیکونی ممکن است حاوی سیلیکون گلیکول و سایر مایعات سیلیکونی اصلاح شده باشد. این ضدکفهای سیلیکونی کارایی بالایی داشته و هم در از بین بردن کف سطحی و هم در آزاد کردن هوای فرو رفته به خوبی عمل میکنند. دیفومر سیلیکونی همچنین در سیستمهای کف بدون آب مانند نفت خام و پالایش نفت مناسب هستند. فلوئوروسیلیکون نیز در بسیاری از موارد کاربرد دارد.
دیفومر سیلیکونی
دیفومر سیلیکونی پلیمرهایی با اتصالات سیلیکون (عمدتاً پلی دی متیل سیلوکسان) است. سیلیکون ترکیبی آبگریز است که برای استفاده به عنوان دیفومر در سیالات غیرآبی نظیر نفت مناسب است. در ضدکفهایی با پایه الکل از مقادیر بالای الکل به منظور کنترل کف در سیالات آبی استفاده شده است. ترکیب با پلی پروپیلن گلیکول عملکرد آنها در محلولهای آمین را بهبـود داده است.
ضدکفهایی با پایه سلیکونی انتخاب بسیار مناسبی بـرای کنترل کف در واحدهای آمین میباشند. در مقایسه با نمونههای مشابه میتوان از مقادیر کمتر این آنتی فومها در واحدهای آمین استفاده کرد. از بین بردن سریع کف، مقاومت و دوام بالا، مقاومت گرمایی مناسب و بهرهبـرداری آسان از جمله مزایای این ضدکف میباشند.
شرکتهای سازنده به ندرت جزييات و نحوه عملکرد ضدکف را منتشر میکنند و معمـولاً در بيشتر مـوارد از سعی و خطا بـرای تعیین دیفومر مناسب بـا شرایط موجود استفاده میشود. توصیههایی برای کاهش میزان مصرف مواد دیفومر در محلول های آمین وجود دارد. این توصیهها میتواند به دلیل کاهش کارایی حذف گازهای اسیدی توسط محلول آمین در اثر حضور این ماده یا غیر فعال شدن مواد دیفومر با افزایش تمرکز در سطح باد.
بنابراین بهتر است که بـا تنظیـم شرایط عملیاتی در واحد آمین سعی بر کاهش کف تولیدی شود. به عبارتی لازم است مؤثرترین عوامل موجود بر کفزایی مانند غلظت آمین، شدت جریان گاز و دما با توجه به شرایط موجود به گونهای تنظیم شوند که کمترین کف تولید شود.
تحقیقات محدودی در ارتباط با عوامل موثر بر کفزایی آمین صورت گرفته است. از جمله میتوان به به بررسی اثر غلظت، اثر دما و فشار اشاره کرد. استفاده از ضدکفهایی با پایه سیلیکونی همواره در صنایع نفت و گاز متداولتر است. ضد کف الکلی به دلیل ساختار و مواد تشکیلدهندهاش مناسب محلولهای آبی میباشد.
ضدکفها مواد شیمیایی هستند که برای پیشگیری از ایجاد کف بکار میروند و همچنین کفهای ایجاد شده را میشکنند. برای پیشگیری از تولید کف و تمایل به کف کردن به مدار بسته آمین در گردش مواد دیفومر تزریق میشود و گاهی برای واکنش به کف ایجاد شده اقدام به تزریق میگردد و سرانجام مواد ضد کف سرتاسر محلول پخش شده و در برجهای احیاء و تماس همراه محلول آمین میچرخد. در بازار هزاران نوع انتی فوم مختلف موجود میباشد.
البته هر مادهای که اثرات بیثباتکنندگی روی کف ایجاد کند دیفومر میباشد و کارایی آن بستگی به خواص شیمیایی محلول، شرایط عملیاتی و عوامل فعال در سطح که سبب کف می شود دارد.
ضد کفها و مواد ضد تجمع هوای به تله افتاده با ناپایدار کردن کف باعث میشوند، حبابهای کف تولید شده به سرعت بترکند و نیز هوای به تله افتاده در محصولات به سرعت خارج شود.
حذف کف و خروج هوا از محصولات در برخی موارد ساده و در مواردی نیز به سختی صورت میپذیرد، به همین دلیل انتخاب مواد دیفومر مناسب برای فرایند امری ضروری است.
شکل زیر پلی دی متیل سیکلوکسان که یک ضد کف پرکاربرد است را نشان میدهد:
دیفومر EO / PO
دیفومر EO / PO حاوی کوپلیمرهای پلی اتیلن گلیکول و پلی پروپیلن گلیکول هستند. و به صورت محلول روغن یا آب و یا امولسیون آبی عرضه میشوند. کوپلیمرهای EO / PO معمولاً دارای خواص پراکندگی خوبی هستند و در مواردی که مشکل تهنشینی وجود دارد، عملکرد خوبی دارند.
آلکیل پلی آکریلات
آلکیل پلی آکریلات به عنوان ضد کف در سیستمهای غیر آبی که در آن آزاد شدن هوا از حذف کف سطوح مهمتر است، به کار میرود. این دیفومرها اغلب در حامل حلالی مانند تقطیر نفتی عرضه میشوند.
حذف کف های صنعتی
بیش از 50 سال است، که مسئله حذف کفهای صنعتی در فرایندهای صنایع مختلف، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته و در طی این سالها طیف گستردهای از راهحلهای مدیریت و کنترل کف ارائه شده است. البته برخی از این راهحلهای مدیریت معمولاً فاقد کارایی لازم یا دارای عوارض جانبی ناخواسته هستند.
دو راه حل بسیار رایج در اکثر صنایع برای غلبه بر مشکلات کف در کارخانههای صنعتی وجود دارد:
تغییر طراحی تجهیزات برای جلوگیری از تشکیل کف
استفاده از ضدکف برای تخریب شیمیایی یا جلوگیری از تشکیل کف
راه اول یعنی تغییر طراحی تجهیزات، مطمئنترین و بادوامترین راهحل برای جلوگیری از ایجاد کف است، اما همچنین سختترین و پرهزینهترین راه است. انتخاب و طراحی تجهیزات مناسب برای فرایند تحتتأثیر فوم، نیازمند ابزارهای پیشبینی دقیق و تجربه بالا است که دستیابی به آنها هم پرهزینه و هم سخت است.
از این رو، راه دوم یعنی استفاده از مواد شیمیایی ضد کف رایجترین و بهینهترین روش برای حذف کف صنعتی است که به صورت افزودن مداوم برای حذف کامل کف و یا افزودن ناپیوسته برای کاهش میزان کف استفاده میشود. استفاده از عوامل ضد کف یک روش مدیریت فوم قدرتمند است که میتواند به طور خاص برای تقریباً هر نیاز فرایندی به کار گرفته شود.
علاوهبر دو روش اصلی حذف کف صنعتی که بدان اشاره شد، برخی از روشهای کمتر رایج نیز به کار گرفته شدهاند که از جمله آن میتوان به پروبهای اولتراسوند یا پمپهای ضد کف اشاره کرد، اما این روشها هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته و کارایی آنها به اثبات نرسیده است.
تشکیل کف، تقریباً هر بخش صنعتی را تحت تأثیر قرار می دهد: از داروسازی تا کارنجات تولید نوشیدنی بر پایه مالت، از تولید رنگ گرفته تا تصفیه فاضلاب، از نفت و گاز گرفته تا فراوری مواد غذایی، از منسوجات گرفته تا صنعت خمیر و کاغذ. فوم یا کف ممکن است بخشی جداییناپذیر و مهم از یک فرایند و یا یک عارضه جانبی ناخواسته باشد.
شکل زیر میزان تأثیرپذیری فرایندهای مختلف صنعتی در دو صنعت مواد غذایی و مواد شیمیایی را با هم مقایسه میکند:
در شکل بعدی نیز اثرات تشکیل کف در فرایندهای صنعتی طبقهبندی شده است:
کنترل فوم یک عنصر کلیدی برای بهبود تولید در بسیاری از صنایع است. استفاده از آنتی فوم سیلیکونی باعث افزایش کارایی و بهبود کیفیت محصولات میشود. مواد شیمیایی ضدکف با کاهش مصرف آب و انرژی و تسهیل بازیافت به تولید پایدارتر کمک میکنند.
ضدکف سیلیکونی دکتر کمیکال برای افراد و تجهیزات صنعتی بیخطر بوده و برای تمام فرایندهای صنعتی بر پایه آب کارایی بسیار بالایی دارد. با انتخاب ضدکف سیلیکونی دکتر کمیکال کارایی فرایندهای صنعتی و کیفیت محصولات نهایی خود را بهبود بخشید.
تفاوت ضد کف سیلیکونی و ضد کف الکلی
ضدکفها براساس مواد تشکیلدهنده به چند دسته طبقهبندی میشوند. ضدکفهای الکلی در فرمولاسیون خود از برخی الکلهای کوتاه و بلند زنجیر استفاده میکنند در این صورت ماده حامل این آنتی فوم متقاوت از ضدکفهای سیلیکونی است.
ذرات در فرمولاسیون آنتی فوم سیلیکونی نقش بسزایی ایفا میکنند. برای از بین بردن کف در محیطهای پلی استر از ضدکفهای الکلی استفاده میشود. کاربرد ضدکفهای الکلی محدودتر از ضد کفهای سیلیکونی است به همین جهت دیفومر سیلیکونی در بازار متداولترند.
تفاوت ضدکف سیلیکونی و غیر سیلیکونی
بازار آنتی فوم تحت سلطه محصولات مبتنی بر سیلیکون است. این به دلیل ویژهای است که ضدکف سیلیکونی دارد که از جمله آن میتوان به کشش سطحی کم و بیاثری شیمیایی آن اشاره کرد.
آنتی فوم سیلیکونی پلیمری با زنجیره اصلی حاوی سیلیکون است که میتواند پایه روغن یا آب باشد. کشش سطحی کم این نوع ضدکف باعث میشود تا به سرعت از طریق کف پخش شود. این نوع آنتی فومها بهراحتی روی دیواره فوم شناور میشوند و روزنههایی را اشغال میکنند که باعث نازک شدن و فرو ریختن دیواره فوم می شود. دیفومر سیلیکونی در از بین بردن کف سطحی و آزاد کردن هوای حباب شده بسیار خوب عمل میکند.
دیفومر سیلیکونی دکتر کمیکال برای استفاده در محیط آبی ایدهآل است. البته برخی از محصولات موجود نیز برای سیستمهای غیر آبی مانند نفت خام و پالایش نفت مناسب هستند.
به جز ضدکف سیلیکونی انواع آنتی فومهای معدنی نیز وجود دارند. استفاده از ضدکفهای غیرسیلیکونی در کاربردهای خاصی به دلیل اثربخشی بهتر محصولات مبتنی بر سیلیکون کاهش یافته است. با این حال، این نوع ضدکف هنوز هم در تصفیه پسابها فرایندهایی که در آن محصولات سیلیکونی ممنوع است استفاده میشود.
بهطورکلی، این آنتیفومهای ارگانیک برای عملکرد مؤثر به دوزهای بالاتری نیاز دارند که به نوبه خود هزینه را افزایش میدهد. کاهش هزینه هم یکی دیگر از دلایل محبوبیت آنتیفومهای سیلیکونی است.
مزیت دیفومر سیلیکونی دکتر کمیکال، پخش بسیار خوب در محیط آبی و البته کارایی بالا در دوزهای پایین است.
کاربرد آنتی فوم در صنعت
ضد کف در بسیاری از فرایندها و محصولات صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد:
منسوجات
کاغذ و خمیر کاغذ
چسب
رنگها
میدان نفتی
تصفیهخانه
آسیاب قند
نظافت صنعت
تخمیر مقطعی و مداوم
اندازه و پوشش دستگاه کاغذ بازیافت آب سفید
فراوری خمیر قلیایی
حمام رنگ جت نساجی
خنک کنندهها و دیگهای بخار روغن برش
رنگدانهها، نساجی
تصفیه مجدد روغنهای مایع استفاده شده
تخمیر مخمر و فرایندهای تبخیری
مواد شوینده
آنتی فومها در انواع خاصی از مواد شوینده اضافه میشوند تا میزان کفی که باعث کاهش عملکرد مواد شوینده میشود را کاهش دهند. به عنوان مثال مواد شوینده ماشین ظرفشویی باید کنترل شده باشد تا ماشین ظرفشویی عملکرد درستی داشته باشند.
داروسازی
مواد انتی فوم به عنوان داروی ضد نفخ به صورت تجاری فروخته میشوند. یک مثال آشنا، داروی Simethiconeاست که ماده مؤثر در داروهایی مانند Maalox ، Mylanta و Gas-X است.
کاربردهای دارویی پلی سیلو کسان در اوایل دهه ۵۰ آغاز شد، زمانی که پلیدی متیل سیلو کسانها برای اولینبار بهعنوان انتی فوم در ساخت داروها مورداستفاده قرار گرفتند. دیفومرهای سیلیکونی بیش از ۳۵ سال است که در داروسازی برای مبارزه با ناراحتیهای گوارشی استفاده میشود.
کنترل کف در محصولات شوینده
نگاهی دقیقتر به عوامل تعیینکننده فرایند شستشو، درک بهتری از مشکلات مربوط به ایجاد کف را امکانپذیر میکند. مقدار کف تولید شده باید تنظیم شود تا نتایج شستشوی خوبی حاصل شود.
سورفکتانتها مهمترین مواد تشکیلدهنده مواد شوینده هستند و در ۴۰ سال گذشته اهمیت بیشتری یافتهاند. با انتخاب مناسب سورفکتانتها، غلظتها و روش تولید فوم میتوان هم کف و هم دوام کف را کنترل کرد.
یک دسته از ضد کفهای مؤثر شامل ترکیبات نیتروژندار مانند آمینها، مشتقات اوره، آمیدها و تری آلکیل ملامینها است. دستهای از ترکیبات مورداستفاده برای اهداف ضد کف توسط استرهای اسید فسفریک تشکیل میشوند. آنتی فومهای مبتنی بر سیلیکون و روغن معدنی که با افزودن سیلیس فعال میشوند، یکی از مهمترین انواع ضد کف هستند.
دیفومرها در مواد غذایی به منظور کنترل نفوذ رطوبت مورد استفاده قرار میگیرند. این ترکیبات کاربرد گستردهای در تهیه مواد غذایی دارند، مک دونالد از روغنی حاوی پلی متی متیل سیلوکسان (نوعی سیلیکون) برای کاهش لکههای روغنی ناشی از کف کردن سرخ کنها استفاده میکند. بنابراین این ماده یکی از مواد تشکیل دهنده ناگتهای مرغ، سیب زمینی سرخ شده و سایر غذاهای سرخ شده منوی مک دوناد به شمار میرود.
ضدکف برای سیستم های غیرآبی در صنعت نفت
پایداری و شکستن کفهای غیرآبی در صنعت نفت اهمیت زیادی دارد؛ زیرا چنین کفهایی برای مثال در تولید و پالایش نفت خام و در طول چرخه استفاده از بسیاری از محصولات مانند روانکنندهها به وجود میآیند.
تحقیقات نشان دادهاند که پایداری کفهای غیرآبی با ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی، از جمله خواص رئولوژیکی حجیم مایع کفساز، ماهیت گاز پرکننده و ترکیب سیستم کفساز مرتبط است.
ضدکف در صنعت خمیر چوب و کاغذ
صنعت خمیر چوب و کاغذ بزرگترین مصرفکننده مواد ضد کف در جهان است. در تولید خمیر، تراشههای چوب در دمای بالا در محلولهای مواد شیمیایی مختلف در ظروف تحتفشار پخته میشوند.
برای اینکه فرایند کرافت از نظر اقتصادی مقرونبهصرفه باشد، مواد شیمیایی مصرف شده باید تاحدامکان به طور مؤثر بازیافت شوند. ازاینرو، شستشوی کامل ضروری است.
سه ماده لازم برای تولید کف عبارتاند از: مایع، گاز و سورفکتانت. در صنعت خمیر و کاغذ، مایع آب، گاز هوا و سورفکتانتها زیاد است. یکی از بزرگترین مشکلات، مربوط به ایجاد کف در آسیاب های خمیر شیمیایی، حفظ سرعت و راندمان شستشو است.
آنتی فوم با کارایی بالا برای صنعت رنگرزی و نساجی
بیشترین استفاده از ضد کف در صنعت نساجی در رنگرزی الیاف و پارچه است. کف در فرایندهای فیزیکی و شیمیایی تداخل ایجاد میکند، و باید اقدامات لازم برای جلوگیری از وقوع آن انجام شود. راهحل این مشکل ارائه یک عامل کنترلکننده کف به رنگرز است که میتواند در طیف گستردهای از فرایندهای رنگآمیزی بدون هیچ تأثیر منفی بر فرایند رنگرزی به کار گرفته شود.
ایجاد کف یکی از چالشهای مربوط به تولید رنگهای مبتنی بر آب است، بهویژه جایی که از پلیمرهای امولسیونی بهعنوان چسب استفاده میشود. سازنده رنگ از پلیمرهای امولسیونی با اندازه ذرات کوچک برای اکثر رنگها استفاده میکند.
رنگهای صنعتی از طریق پاشش، پوشش سیلابی، پوشش الکتریکی، غوطه وریو روکش غلتکی اعمال میشوند ضد کف برای رنگهای امولسیونی آبی در طول زمان بر اساس تجربه و آزمونوخطا توسعه پیدا کردهاند. در مورد محیطهای آبی، ماده فعال دیفومر باید آبگریز باشد. ترکیبات متشکل از هیدروکربنها با اسیدهای چرب و مواد مختلف دیگر، اساس ضد کفهای اولیه مورداستفاده در صنعت رنگ را تشکیل میدهند.
انواع دیفومر بر اساس کاربرد در صنعت
دیفومر برپایه ترکیبات سیلیکونی تولید و جهت استفاده در کارخانجات تولید رنگهای صنعتی
انتی فوم برپایه ترکیبات سیلیکونی تولید و جهت استفاده در صنایع نساجی
ضدکف مخصوص حفاری چاههای نفتی و جهت پروسه سیمان کاری دیواره چاههای نفتی موجود میباشد
انتی فوم تخی جهت از بین بردن کف حاصله در پروسه تولید کاغذ در کارخانجات چوب و کاغذ موجود میباشد
دیفومر بر پایه ترکیبات پلی دی متیل سیلوکسان جهت استفاده در مجتمعهای نفتی و به خصوص در روند تولید و فراوری نفت خام و مشتقات نفتی
فرمول شیمیایی آنتی فوم
آنتی فوم های تجاری به صورت امولسیونهای روغن در آب فروخته میشوند؛ زیرا اینگونه ضد کف در دوز کاربردی در هنگام استفاده راحتتر است. امولسیون ممکن است به عنوان یک سیستم ناهمگن تشکیل شده از دو فاز مایع غیرقابلرؤیت تعریف شود که یکی از آنها به صورت قطرات کوچک که قطر آنها از ۰.۱ میکرومتر بیشتر است تقسیم میشود. در بیشتر موارد یکی از مایعات آب است.
جزء سوم آنتی فوم، به عنوان یک سورفاکتانت (عامل امولسیون کننده یا تثبیت کننده) شناخته میشود، برای جلوگیری از انسجام فاز پراکنده، باید در مقادیر کافی موجود باشد.
هنگامی که روغن به عنوان قطرات بسیار ریز در یک فاز مداوم از آب پراکنده میشود، امولسیون روغن در آب (O / W) است. امولسیون از این نوع قابل رقیق شدن در آب است. هنگامیکه روغن فاز مداوم با آب توزیع شده در روغن به عنوان قطرات کوچک باشد، امولسیون آب در روغن (W / O) است. این نوع امولسیون با آب قابل رقیق سازی نیست، اما با روغن رقیق میشود.
نوع امولسیون تشکیل شده تا حد زیادی به ماهیت سورفاکتانت مورد استفاده در آن بستگی دارد. دو عملکرد اصلی سورفاکتانت عبارتند از: (1) کاهش کشش سطحی فازهای روغن و آب و (2) جلوگیری از انباشت، انسجام و شکستن قطرات پراکنده پس از تشکیل آنها (APV).
عوامل بسیاری که باعث عدم ثبات کفها میشوند، به خوبی باعث بیثباتی امولسیونها هستند. به همین دلیل است که فقط چند امولسیفایر(مانند برخی از سورفاکتانتهای غیر محلول که یک سپر از ذرات جامد را بر روی سطح گلوبولهای مرکب ایجاد میکنند) یافت شدهاند تا بتوانند به طور مؤثر امولسیونهای ضد کف را تثبیت کنند.
برخی از مفاهیم عملکرد در مورد محصولات ضد کف وجود دارد که ممکن است برای درک، مفید باشد:
فعالیت دیفومر، عملکرد دیفومر را (در حین همزن) را سبب میشود و یا توانایی آنتی فوم برای از بین بردن سریع کف تولید شده از قبل مشخص میشود (به عنوان مثال، پس از متوقف کردن همزن)
فرسودگی ضد فرایندی، فرایندی است که در آن انتی فوم فعالیت خود را در جریان تخریب کف از دست میدهد.
قبل از، از بین رفتن توانایی دیفومر، قابلیت ضد کف برای از بین بردن مقدار مشخصی از کف مشخص میشود. اصطلاح کارایی آنتی فوم برای توصیف
ضدکف به معنای کیفی با توجه به فعالیت دیفومر و دوام آن استفاده میشود.
عوامل مهمی از جمله اندازه ذرات ضد کف، پخش شدن روغن، سینتیک جذب سورفاکتانت، آبگریز بودن ذرات جامد در آنتی فومهای با روغن جامد مخلوط و وجود مواد افزودنی آمفی فیلیک (تقویت کننده فوم) وجود دارد که بر راندمان آنتی فوم تاثیر میگذارد.
به عنوان مثال، بخشی از نقش ذرات، نفوذ در هر لایه مضاعف الکتریکی بین قطرات روغن و حبابهای هوا است؛ بنابراین به وضوح اندازه ذرات باید حداقل به اندازه ضخامت لایه دوگانه برابر باشد، یعنی > ۰،۱ میلیمتر. اگر اندازه ذرات قابل ملاحظه کوچکتر از این باشد، در نتیجه قطره روغن صاف خواهد شد و حضور ذرات بیربط است.
مشکلات ناشی از ایجاد کف در سیستم های صنعتی
قابلتوجهترین شکل کف، فوم شناور در سطح است که کنترل و رسیدگی به آن نسبتاً آسان است. کف سطحی ممکن است باعث ایجاد مشکل در سطح مایعات شود و باعث سرریز شدن استخرهای روغن در اطراف تجهیزات شود که از لحاظ ایمنی مشکلساز خواهد بود. علاوهبراین، میتواند سرعت فرآیند و در دسترس بودن تجهیزات آن را کاهش دهد. مشکل اصلی مکانیکی زمانی است که کف وارد سیستم شود، چراکه هوا یک روانکننده ضعیفی است و باعث افزایش تماس سطح فلز – فلز میشود.
عوامل مکانیکی ایجاد کف
عوامل مکانیکی که ممکن است باعث ایجاد کف و هوای حبس شده شود عبارتند از:
اتصالات باز در پمپها
پمپهای فشار قوی
طراحی سیستم ضعیف (مخزن، ورودی و خروجی پمپ و…)
انتشار فشار
هوای حبس شده در اشکال مختلفی باعث ایجاد مشکل در سیستمهای مکانیکی میشود که عبارتند از:
هوای محلول به عنوان بخشی از فاز سیال رفتار میکند و میتواند به عنوان حبابهای کوچک از محلول خارج شود
هوای ورودی از حبابهایی تشکیل شده است که به اندازه کافی کوچک هستند تا از بالای محلول جمعآوری شوند
حبابهایی که شناور شده و بلای سطح میآیند و به آن کف گفته میشود
مکانيزم تخريب کف توسط دیفومر
قطرات نامحلول روغنی معلق در محلول وارد لايه ی سطحی میگردد که توسط مواد فعال در سطح تشکيل شده به عنوان حباب گازی که روی سطح کلی جابهجا میشود.
نيرويی که قطره نياز دارد به درون لايه غشاء نفوذ کند بهنام نيروی مانع يا مقاوم ورودی لايه غشاء ناميده شده است. مطالعات نشان داده است که ذرات معلق ناسازگار با آب در ضد کفها نيروی مانع ورودی به لايه غشاء را کاهش میدهد و دیفومر را بسيار کارا و مؤثر میسازد.
ساختار کف بفوريت شروع به تخليه میشود بعد از اينکه لايه حباب کف ضعيف و لاغر میشود . قطره ضد کف در طول لايه غشاء يک عدسی روغنی میسازد.
قطره کشيده میشود همانگونه که لايههای غشاء با يکديگر مماس و فشرده میشوند و در نهايت با پاره شدن قطره کشيده شده حباب کف میترکد. اين عمل در حدود چند ثانيه رخ میدهد بهطوريکه جزء مشخصههای ضدکفهای سريع میباشد.
اگر قطره روغنی نتواند وارد غشاء شود و کف را تخريب کند طبيعتاً، درمرزهای حباب کف به تله افتاده و بهعنوان يک مايع اضافی در ساختار مجرای تخليه کف به بيرون از حباب هدايت میشود.
بیشتر تولیدکنندگان و فروشندگان محلولهای آمین توصیه میکنند در کوتاه مدت و به نسبت محدود از آنتی فوم در محصولات استفاده شود و بهندرت دلایل قانع کننده و کافی در رابطه با کفکنندگی ارائه مینمایند.
به نظر نمیرسد در بیشتر واحدهای تصفیه گاز کف کردن مشکل حادی باشد با تزریق ضد کف عملیات ادامه داشته و خود را به یک روز کاری دیگر میرسانند تولیدکنندگان و فروشندگان راست اند اگر مجبوریم به یک واحد ضد کف تزریق کنیم، یقیناً واحد تصفیه گاز با مشکلی مواجه است که بایستی آن مشکل را از بین برد.
مشکلات ناشی از تزریق بیش از اندازه انتی فوم
هرگونه ماده شیمیایی که در کنار مولکولهای آمینی در فرآیند جذب گازهای اسیدی که در سطح انتقال جرم از گاز به مایع وارد گردد و در فرایند جذب دخالت کند، اجباراً کارایی حذف گازهای اسیدی را کاهش خواهد داد. ترکیبات شیمیایی فعال در سطح طبیعتاً در سطح تماس بین گاز و مایع تجمع میکنند. مطالعات انجام شده ممانعت انتقال جرم گاز به مایع توسط مواد فعال در سطح را تایید کردهاند. یک مطالعه که اخیراً انجام شده و آنتی فوم به عنوان مواد فعال درسطح بوده است کاهش ۵۵% در کارایی MDEA را نشان داده است. همچنین مطالعات درباره توانایی تاثیر مواد فعال در سطح روی انتفال حرارت را نشان دادهاند.
مطالعات انجام شده روی بعضی از ضد کفها با فرمولاسیون معین بیانگر غیرفعال شدن آنها با افزایش تمرکز در سطح میباشد.
ذغال فعال بسیاری از مولکولهای مواد آلی و نامحلول در آب همانند مایعات هیدروکربوری را جذب میکند. هیدروکربورهای با ساختار مولکولی بزرگتر و پرشاخه بهصورت مؤثرتری جذب میشوند . از گذشته دور مشخص شده است که ذغال فعال با راندمان بالا دیفومرهای سیلیکونی را جذب میکند و مطالعات همچنین نشان داده است ذغال فعال ضد کفهای غیر یونی را جذب سطحی میکند.
عکسهای میکروسکوپی دریافت شده مربوط به یک واحد تصفیه گاز حبابهای دیفومر که در محلول آمین ذرات سولفید آهن را جذب نموده و تشکیل توده بهم فشردهای را داده است. این عکسها نشانگر خروج قطرات antifoam بهم چسبیده همراه دیگر مواد زائد از بستر ذغال فعال که سبب گرفتگی صافیهای مکانیکی و مسدود شدن نابهنگام آنها میشود را نشان میدهد.
ضد کفها خودشان مواد فعال در سطح هستند و در اندازه کشش سطحی مؤثرند استفاده از اطلاعات کشش سطحی تولیدکنندگان و فروشندگان محلولهای آمین و یا نتایج آزمایشگاهی برای نشان دادن حضور کف در حلال ناشی از مواد فعال در سطح را غیر ممکن میسازد.
دیفومر عوامل کف زا را حذف و یا از نظر شیمیایی غیرفعال نمیکند. ضد کف بهطور موقت پایداری ساختار کفهای تولید شده را کاهش میدهد.
حضور دیفومر در سیستم شدیداً از تفکیک عوامل مکانیکی به نسبت شیمیایی که تمایل به کف کردن دارند پیشگیری میکند اگرچه هر دو تحت تاثیر چند درجه کاهش نسبت از کشش سطحی واقع شدهاند.
نحوه عملکرد ضدکف
نحوه عملکرد ضدکف به این صورت است که آنتی فوم وارد رابط بین هوا و لاملا یا همان دیواره حباب میشود. با پخش شدن ضد کف، دیواره حباب نازک میشود. روند گسترش تدریجی آنتی فوم ضخامت حباب کف را کاهش میدهد تا جایی که حباب شکسته شود و لاملا فوم پاره شود. لایه حاصل نسبت به لایهای که روی سورفکتانت تشکیل شده بود کشش سطحی بسیار کمتر دارد و به راحتی پاره میشود. در نتیجه ضدکف، کف ایجاد شده در محیط را از بین برده و از تشکیل مقادیر بیشتر آن جلوگیری میکند.
مکانیسم عملکرد انتی فوم
دو مکانیسم دیفومر مرتبط برای تنشهای سطح پایین برخی از فرمولهای ضد کف به وجود آمده است:
انتی فوم در قطرات ریز در مایع پخش میشود. از طریق قطرات، ممکن است مولکولها وارد سطح کف شوند. تنشهای ایجاد شده توسط این گسترش منجر به پارگی نهایی فیلم میشود.
از طرف دیگر، پیشنهاد شده که مولکولها بهجای گسترش، یک لایه تشکیل میدهند. انسجام تک لایه نسبت به تک لایه اصلی روی فیلم است و باعث بیثباتی فیلم میشود.
روش ساخت ضد کف
فرمول یک ضد کف باید برای نگهداری طولانی مدت قبل از استفاده مناسب باشد. یک سیستم حامل، کار با انتی فوم را آسان میکند و میتواند اجزای ضد کف فعال را به سیستم کفساز برساند و فرمول ضد کف را تثبیت کند. اغلب، حاملها حلالهای آلی با ویسکوزیته پایین مانند هیدروکربنهای آلیفاتیک هستند.
خود حامل نیز ممکن است خاصیت دیفومر از خود نشان دهد. آب اغلب به عنوان سیال حامل برای امولسیونهای روغن در آب استفاده میشود. ضدکفهای جدید، مواد شیمیایی ویژه فرموله شده پیچیدهای هستند، اما معمولاً از یک فاز روغنی حاوی جامدات آبگریز دیسپرس در داخل آن تشکیل شدهاند.
یکی از روغنهای رایج برای آنتی فوم ها، پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) است که میتواند بر اساس گرانروی و یا خواص ویسکوالاستیک برای کاربردی خاص انتخاب شود. ضد کف معمولاً به صورت یک سیستم امولسیونی ارائه می شود که قطراتی از ذرات یکدست را به محلول سورفکتانت آزاد می کند علاوهبر خود دیفومر، مواد شیمیایی کمکی خاصی برای ایجاد امولسیون یا افزایش پراکندگی فرمول در فرمولاسیون گنجانده شده است.
عوامل متعددی در ماهیت دوگانه ضد کف سیلیکونی نقش دارند. سیلیکونهای محلول میتوانند در سطح مشترک هوا و روغن متمرکز شوند تا حبابها را تثبیت کنند، در حالی که قطرات پراکنده سیلیکون میتوانند با پخش شدن سریع در سطح مشترک گاز و مایع حباب، فرآیند ادغام را تسریع کنند و باعث نازک شدن لایه با انتقال سطحی شوند.
روغنهای سیلیکون به دلیل کشش سطحی کم خود در ابتدا در سیستمهای فوم غیرآبی مانند روغنهای گیربکس و سیالات هیدرولیک نیز استفاده میشدند، اما دارای معایبی بودند که تأثیر منفی بر انتشار هوا داشتند. امروزه این مشکل با استفاده از سیلوکسانهای آلی اصلاح شده حل شده است.
آنتی فوم تصفیه آب و فاضلاب
تصفیهخانههای آب کف ایجاد میکنند که برای حفظ کارایی سیستم باید کفهای ایجاد شده از بین بروند این اتفاق بهخصوص در شبها تشدید می شود. از ضد کف سیلیکونی میتوان برای از بین بردن فوم پس از تشکیل و یا به عنوان یک افزودنی برای کاهش تجمع اولیه کف استفاده کرد. انتخاب محصول تا حد زیادی به مقدار pH، دما، آب و غلظت یا دوز مورد نیاز بستگی دارد.
ضد کف سیلیکونی دکتر کمیکال مخصوص انواع سیستمهای تصفیه آب برای حل مشکل فومها طراحی شده است. این ضد کف بدون شناور شدن بر روی سطح آب، به راحتی در آب پراکنده میشود، که میتواند به خوبی با مدیای مایع سازگار باشد.
کنترل فوم در کارایی تاسیسات تصفیه آب صنعتی و شهری مهم است. یعنی اینکه ضد کفها از ایجاد کف معلق در هوا و یا آب طی مراحلی فرایند تصفیه جلوگیری خواهد کرد.
صنایع خمیر و کاغذ یکی از مهمترین و پرمصرفترین بخشهای پیشرو در کشور محسوب میشوند. این صنایع نه تنها به جهتگیری صنعت به سمت تولید مواد بیوشیمیایی و بیوانرژی کمک میکند، بلکه با بهبود مداوم بازدهی تولید کاغذ، تقاضا برای آب شیرین، مواد شیمیایی و انرژی را نیز کاهش میدهد.
آنتیفومها که برای از بین بردن مشکلات کف استفاده میشوند، نقش مهمی در عملکرد کارخانههای خمیر کاغذ بازی میکنند. به خصوص آنتی فومهای سیلیکونی در این زمینه کارامد هستند و مزایای بسیاری از جمله کمک به اهداف پایداری آسیاب (mill) را ایجاد میکنند.
چرا آنتی فوم های سیلیکونی؟
سیلیکون دستهای از مواد پلیمری بر پایه واحدهای اصلی سیلوکسان معدنی ست که متشکل از واحدهای تکراری Si-O میباشد. این ساختارهای پلیمری با تغییر طول زنجیره، نوع گروههای عاملی و ساختار سهبعدی مرتبط با اتم Si میتوانند خواص فوقالعادهای در سیلیکونها ایجاد کنند. به همین دلیل است که امروزه سیلیکونها کاربرد گستردهای در انواع صنایع دارند.
روغنهای سیلیکونی مورد استفاده در آنتی فوم سیلیکونی پلیمرهایی با آب گریزی بالا و کشش سطحی بسیار کم هستند که خواص ایدهآلی برای ساخت آنتی فوم هستند.
آنتی فومهای سیلیکونی در فرایندهای شستشوی خمیر کاغذ در دهه 80 میلادی در پاسخ به آنتی فومهای روغنی با عملکرد پایینتر معرفی شدند. انعطافپذیری آنها در برابر pH و دمای بالا باعث محبوبیت آنها شد.
سیلیکونها که هنوز از نظر ساختار و عملکرد ساده هستند، پایه و اساس بسیاری از پروژههای تحقیق و توسعه را برای طراحی آنتی فومهای سیلیکونی پیشرفته که در اکثر کارخانههای امروزی مورد استفاده قرار میگیرند، هستند. با این حال، مانند هر محصول نوآور دیگری، آنتی فوم سیلیکونی مشکلات و چالشهای فنی جدیدی مانند خطر رسوب، حمل، امولسیون، دوز، تزریق، استحکام، پوسته پوسته شدن و غیره ایجاد کرد.
انتخاب یک آنتی فوم سیلیکونی بسیار کارآمد میتواند تأثیر خوبی در کنترل کف داشته باشد و همچنین مانع از ایجاد مشکلات رسوب در سیستم شود.
متأسفانه بدلیل عدم آگاهی و تخصص فنی در تولید آنتی فوم سیلیکونی، بعضی از تولیدکنندگان سنتی در این حوزه مدعی درصد بالای مواد جامد در آنتی فوم خود هستند که این موضوع ربطی به کارایی بالای آنتی فوم سیلیکونی ندارد، به عبارتی وجود جامدات با درصد بالا در آنتی فوم سیلیکونی به معنای کارایی بالای آنتی فوم نیست. لذا آنتی فوم سیلیکونی با ویژگیهای مذکور حتی میتواند باعث مشکلات رسوب در سیستمهای آبی شود.
در تولید آنتی فوم سیلیکونی، ترکیب آنتی فوم سیلیکونی باید امولسیون شود تا به راحتی در محلولهای پایه آب حل شود. از دیگر مشکلاتی که برای مصرفکنندگان آنتی فوم سیلیکونی در صنعت بوجود میآید، دو فازی شدن آنتی فوم است که این موضوع میتواند حتی در محصول نهایی تولید شده نیز تأثیر گذارد.
آنتی فوم سیلیکونی دکتر کمیکال به صورت کامل امولسیون بوده و بر اثر نگهداری در انبار کارخانه به هیچ وجه دو فاز نمیشود.
تأثیر مثبت آنتی فوم سیلیکونی بر پایداری و تعادل کربن در صنعت خمیر و کاغذ مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات بالانس کربنی 27 را نشان میدهد. به این معنی که به ازای هر تن CO2 که برای تولید کاغذ منتشر میشود، استفاده از آنتی فوم سیلیکونی اجازه میدهد تا 27 تن CO2 صرفهجویی شود.
آنتی فوم سیلیکونی یک محصول فناور پایدار، قوی، قابل اعتماد و کارامد جهت از بین بردن کف فرایندی در صنعت خمیر و کاغذ است. ضدکف های سیلیکونی میتوانند عملکرد عالی ضد کف، زهکشی بهتر آب و استحکام بهتر در طیف وسیعی از آسیابهای خمیر کاغذ را ارائه دهند.
آنتی فومها به کاهش مصرف آب، انرژی و مواد شیمیایی و همچنین بازیابی مواد شیمیایی با ارزش کمک میکنند. آنتی فومهای سیلیکونی یکی از عوامل کلیدی جهت پایداری صنعت خمیر و کاغذ هستند.
از دیگر مزیت های آنتی فوم سیلیکونی
راندمان بالا
آنتی فوم سیلیکونی با توجه به محیط قادر به از بین بردن کف حتی در غلظتهای بسیار پایین میباشد که در نتیجه آن دوز مصرفی موردنیاز کاهش مییابد و به طبع آن هزینه تولید کاهش مییابد.
تطبیق پذیری
سازگاری آن با بسیاری از محلولهای تولید کننده فوم، آنتی فوم سیلیکونی را برای صنایع و کاربردهای مختلف مناسب میکند.
عملکرد طولانی مدت
آنتی فوم سیلیکونی کنترل طولانی مدت کف را فراهم میکند و بهرهوری پایدار و ثبات فرایند را تضمین میکند.
ایمنی
آنتی فوم سیلیکونی سازگار با محیطزیست، غیر سمی، و غیر خطرناک است و آن را برای کاربردهایی که شامل تماس مستقیم یا غیرمستقیم با مواد غذایی، انسان یا محیط زیست میشود، انتخابی مطمئن میسازد.
پایداری
آنتی فوم سیلیکونی در شرایط چالش برانگیز مانند دماهای شدید، سطوح pH و نیروهای برشی پایداری خود را حفظ میکند.
آنتی فوم سیلیکونی دکتر کمیکال هم اکنون در صنایع مختلفی از جمله کاغذسازی، نساجی، صنایع ساختمانی و … مورد استفاده قرار میگیرد. از جمله کاراییهای این آنتی فوم سیلیکونی استفاده از آن در تصفیهخانههای آب کارخانجات میباشد که به طور مؤثری توانسته مشکل کف زیاد در پسابهای صنعتی و غذایی را مرتفع سازد.
فرمولاسیون این آنتی فوم سیلیکونی با توجه به صنایع مختلف جهت تطبیقپذیری با محیط و عملکرد مناسب طراحی شده است. امولسیون شکل گرفته کاملا هموژن و تک فاز بوده و پایداری امولسیون برای نگهداری بلند مدت در کارخانجات حفظ خواهد شد و هیچ گونه دو فازی شدن محصول طی نگهداری رخ نخواهد داد.
مقدار مناسب سیلیکون و مواد دیگر موجود در این آنتی فوم باعث کارایی بالای آنتی فوم در از بین بردن کف فرایندی میشود. ویسکوزیته مناسب آنتی فوم سیلیکونی نیز از دیگر عواملی ست که میتواند عملکرد آنتی فوم را بالا برده، بهصورتیکه اگر ویسکوزیته آنتی فوم بالا باشد اثر بخشی در برخی از محیطهای آبی رقیق مقدور نخواهد بود.
نکات استفاده از آنتی فوم
اگرچه استفاده از ضدکف یا آنتی فوم در فرایندهای صنعتی مزایای بسیاری دارد؛ اما استفاده نادرست از مقادیر بیش از حد یا کمتر از مقدار استاندارد آن میتواند مشکلاتی در سیستم ایجاد کند. از این رو نکاتی برای استفاده از ضدکف وجود دارد که در ادامه به بررسی این نکات میپردازیم.
بهترین روش برای افزودن دیفومر به سیستم استفاده از پمپ تغذیه است که با استفاده از آن میتوان به طور متناوب مقادیر مشخصی از ضد کف را به محیط اضافه کرد. این روش نسبت به افزودن دستی انتی فوم ارجحیت دارد؛ چراکه از وارد شدن مقدار بیش از حد آنتی فوم به سیستم جلوگیری میکند.
همچنین نوع و میزان ضدکف مصرفی باید با توجه به فرایند شما انتخاب شود. درنتیجه قبل از استفاده از آنتی فوم در عملیات خود، مهم است که فرایندهای سیستم را به طور کامل بررسی کنید تا مشخص شود که کجا و چه زمانی دیفومر به طور مؤثرتر عمل میکند. در واقع قبل از استفاده از ضدکف باید به سوالات زیر پاسخ دهید:
سیستم پایه آب است یا غیر آبی؟
چه چیزی باعث ایجاد کف میشود؟ پروتئین، نشاسته و یا تشکیل صابون
آیا کف تثبیت شده است؟
pH سیستم چقدر است؟ به هرگونه تغییر pH در طول فرایند تولید توجه داشته باشید.
آیا محدودیت شیمیایی برای سیستم وجود دارد؟
دمای سیستم چقدر است؟
آیا نقاطی که هوا وارد سیستم میشود شناسایی کردهاید؟
آب عامل حیات روی کره زمین است که در محیطهای مختلف ترکیب متفاوتی دارد و حاوی املاح مختلفی است. به همین دلیل آب را میتوان از نظر درجه سختی طبقهبندی کرد. در این مقاله ابتدا به تعریف مفهوم سختی آب و انواع آن میپردازیم. سپس روش های حذف سختی آب را بررسی میکنیم.
سختی آب
سختی آب به دلیل وجود بیکربناتهای محلول، کلریدها و سولفاتهای کلسیم و منیزیم است. به دلیل وجود این املاح آب سخت با صابون بهخوبی کف نمیکند.
آب را می توان به دو دسته آب سخت و آب نرم تقسیم کرد:
آب نرم
با صابون کف میکند. آب باران بدون املاح و آب نرم است. این آب برای مصارف خانگی مانند لباسشویی و نظافت مناسب است.
آب سخت
به دلیل وجود نمکهای کلسیم و منیزیم به آب سخت معروف است. آب سخت با صابون کف نمیکند، بلکه رسوب تشکیل میدهد.
آب سخت حاوی مقادیر زیادی مواد معدنی است. سختی آب به مقدار کلسیم و منیزیم آن بستگی دارد. هرچقدر میزان این املاح و سایر مواد معدنی آب بیشتر باشد درجه سختی آب بالاتر میرود. سیستمهای نرمکننده آب، غلظت این مواد معدنی را کاهش میدهند. آب نرم بهجای سطح بالاتری از کلسیم و منیزیم، غلظت بالاتری از سدیم یا نمک دارد.
در زندگی روزمره، آب سخت میتواند به پوست و مو آسیب وارد کرده و باعث خشکی آن شود. مواد معدنی موجود در آب سخت میتوانند تعادل pH پوست را تغییر دهد، و آن را بهعنوان یک مانعی در برابر باکتریهای مضر و عفونت تضعیف کند. افراد مبتلا به اگزما ممکن است بهخصوص نسبت به تماس و شستشو با آب سخت، آسیبپذیر هستند.
آب سخت به دلیل رسوبات گچ و سنگآهک که از کربناتهای منیزیم و کلسیم تشکیل شدهاند، برای دیگ بخار مشکل ایجاد میکند. سختی آب باعث کاهش راندمان انتقال حرارت در بویلر میشود.
مضرات سختی آب را میتوان شامل هدررفت صابون، هدررفت سوخت و تشکیل رسوب بر دیواره بویلرهای فلزی دانست.
در پاسخ به این سوال باید ابتدا انواع سختی آب را بشناسیم. سختی آب را ممکن است از نوع سختی موقت یا سختی دائم باشد.
سختی موقت آب
املاح کربنات کلسیم و منیزیم باعث سختی موقت آب میشوند. یعنی سختی آب با جوشاندن از بین میرود. وقتی آب را میجوشانیم نمکهای محلول Mg(HCO3)2 به Mg(OH)2 تبدیل میشود که نامحلول است و در نتیجه رسوب میکند و حذف میشود و پس از فیلتراسیون، آبی که به دست میآوریم، آب نرم است.
دو روش برای حذف سختی موقت آب وجود دارد:
از بین بردن سختی آب با جوشاندن
روش اول همان جوشاندن آب است که به آن اشاره شد و واکنشهای مربوط به آن را در زیر مشاهده میکنید:
Ca(HCO3)2 → ΔCalo3↓ + H2O + CO2
Mg(HCO3)2 → ΔMgCO3↓ + H2O + CO2 ⇒
روش دیگر “واکنش کلارک” نام دارد. در این واکنش از هیدروکسید کلسیم، برای حذف سختی آب و تبدیل بیکربناتها به کربنات استفاده میشود.
واکنش کلارک:
CA (OH) 2 + CA (HCO3) 2 → 2Caco3 ↓ + 2H2O
در ادامه به انواع روش های سختی دائم آب می پردازیم
روش پرموتیت گان
در این روش از سدیم آلومینیوم ارتو سیلیکات، معروف به “permutit“ یا زئولیت برای حذف سختی دائمی آب استفاده میشود.
در این روش از سدیم هگزا متا فسفات معروف به Calgon استفاده میشود. سختی آب با جذب یونهای Ca++ و Mg++ حذف میشود.
بهطورکلی پلی فسفاتها مانند هگزامتافسفات سدیم (SHMP) بهعنوان عوامل نرمکننده آب استفاده میشوند؛ زیرا این ترکیبات با یونهای فلزی کلسیم و منیزیم که عامل سختی آب هستند، کمپلکس محلول بسیار پایدار تشکیل میدهند و امکان رسوب نمک این یونهای فلزی یا برهمکنش آنها با سایر ترکیبات موجود در سیستم را از بین میبرند. پس میتوان گفت سختی آب حذف میشود.
روش رزین تبادل یونی
در این روش سختی دائمی آب با استفاده از رزینها حذف میشود. یونهای Ca++/Mg++ با Cl– و یونهای SO4-2 با رزین تبادل آنیونی (RNH2OH) مبادله میشوند. در نتیجه یونهای عامل سختی دائمی آب حذف شده و آب غیرمعدنی در این فرایند تشکیل میشود.
2RCOOH + Ca++ → (RCOO)2Ca + 2H+ ⇒
RNH2OH + Cl– → RNH2Cl + OH– ⇒
H+ + OH– → H2O ⇒
سیستم رزین تبادل یونی با حذف آلایندههای یونی محلول از آب کار میکند. این سیستم، یونها را با یونهای بهتری تعویض میکند که کیفیت آب را کاهش نمیدهند. رزین تبادل یونی به سایر سیستمهای نرمکننده آب بسیار شبیه است؛ زیرا هر دو سیستم میتوانند یونهای منیزیم و کلسیم را از آب حذف کنند.
در بیان تفاوت جزئی مکانیسم عملکرد این دو سیستم باید گفت که مبدلهای یونی از اصل تبادل یونی برای حذف مواد معدنی مضر از آب استفاده میکنند. نرمکنندههای آبنمکهای رسوب ساز مانند سولفات کلسیم و بیکربنات منیزیم را به نمکهای محلول و غیر رسوب ساز که حاوی سدیم هستند تبدیل میکنند.
زمانی که نمکهای محلول منیزیم و کلسیم به شکل کلرید و سولفید در آب باشند، سختی آب با جوشاندن از بین نمیرود. در نتیجه به آن سختی دائم میگوییم. سختی دائم آب را میتوان با تصفیه آب از بین ببریم.
کاهش سختی اب با جوشاندن
جوشاندن آب باعث رسوب کربنات کلسیم جامد و کربنات منیزیم جامد میشود. این روش یونهای کلسیم و منیزیم را از آب خارج میکند و سختی آن را از بین میبرد. بنابراین؛ سختی ناشی از هیدروژن کربنات ها موقتی است.
به طور کلی افزایش دمای آب باعث افزایش حلالیت بیشتر نمکهای موجد در آب میشود. اما هماهنطور که گفته شد استثناهایی مانند CaCO3، CaSO4، MgCO3، Mg(OH)2 وجود دارند که همگی با افزایش دما رسوب میکنند.
چگونه املاح را از آب بگیریم؟
رایجترین و مؤثرترین راه برای حذف نمک از آب، فیلتراسیون فیزیکی است. به طور خاص، سیستمهای اسمز معکوس قادر به حذف نمک و طیف گستردهای از آلایندههای دیگر از آب نرم شده هستند.
سیستمهای اسمز معکوس در حذف یا کاهش موارد زیر مؤثر هستند:
در مورد رابطه pH و سختی آب باید گفت که آب با pH پایین اسیدیتر است، در حالی که آب با pH بالاتر سختتر یا قلیاییتر است، به این معنی که میتواند اسیدها را خنثی کند. در واقع از آنجاکه آب سخت دارای مواد معدنی خاصی از جمله کلسیم و منیزیم است، میتواند روی اسیدهای موجود در آب تأثیر گذاشته و سطح pH را بالاتر ببرد.
این بدان معناست که اگر در منطقهای با آب سخت زندگی میکنید، pH معمولاً بالاتر است، یعنی آب قلیایی است. pH استاندارد آب آشامیدنی بین 6 تا 8.5 است.
دو نوع سیستم افزایش pH برای آب آشامیدنی وجود دارد که در ادامه هرکدام را بررسی میکنیم:
1) فیلترهای خنثی کننده
فیلترهای خنثیکننده برای تنظیم pH آب آشامیدنی اسیدی (PH پایین) کاربرد دارند. این سیستم، یک دستگاه تصفیه ساده است که با افزودن یک ماده خنثی کننده PH آب را افزایش میدهد. با این حال، باید توجه داشت که فرایند خنثیسازی ممکن است سختی آب را مجددا افزایش دهد.
نحوه عملکرد این فیلترها به گونهای است که آب از فیلتری که با کربنات کلسیم (سنگ آهک) یا اکسید منیزیم پر شده است، عبور میکند. این ماده در آب حل میشود و سطح pH آن را بالا میبرد.
بزرگترین عیب فیلترهای خنثیکننده این است که در صورت استفاده از کلسیم و منیزیم در فیلتر ممکن است باعث افزایش یا سختی آب شوند.
2) تزریق خاکستر سودا یا سدیم هیدروکسید
اگر آب اسیدی باشد (PH پایین) از این روش تصفیه استفاده میشود. خاکستر سودا (کربنات سدیم) و هیدروکسید سدیم هنگامی که به سیستم آبی تزریق میشود، pH آب را تقریباً خنثی میکند. برخلاف فیلترهای خنثی کننده، آنها مشکل سختی در آب تصفیه شده ایجاد نمیکنند.
سیستمهای تزریق سیستمی شامل یک نقطه ورود هستند. به طوریکه یک پمپ تغذیه شیمیایی مقاوم در برابر خوردگی، خاکستر سودا یا محلول هیدروکسید سدیم را به آب تزریق میکند تا PH را افزایش دهد. محلول باید مستقیماً وارد چاه شود تا بدنه چاه و پمپ در برابر خوردگی محافظت شود.
اگر آب نیاز به ضد عفونی و همچنین خنثیسازی داشته باشد، با افزودن محلول کلر (هیپوکلریت سدیم) همراه با ماده شیمیایی خنثیکننده، امکان تصفیه دوگانه در سیستم تزریق وجود دارد. سیستمهای تزریقی میتوانند آب با PH پایین 4 را تصفیه کنند.
اگر از این سیستم برای تنظیم pH آب آشامیدنی استفاده شود باید توجه داشت که این سیستم میزان سدیم آب را افزایش داده و برای افرادی که رژیم کم سدیم دارند، مناسب نیست. در این سیستم، میتوان از هیدروکسید پتاسیم به عنوان جایگزینی برای هیدروکسید سدیم استفاده شود؛ اما ممکن است هزینه بیشتری داشته باشد.
از آنجا که کاهش pH خطر خوردگی را افزایش میدهد، در سیستم برج خنک کننده که با استفاده از آب نرم طبیعی یا آبی که سختی آن حذف شده، کار میکند، کنترل خوردگی چالش اصلی برنامه تصفیه آب است.
در نتیجه، روش متداول صنعت تصفیه آب در به کارگیری آب سخت و قلیایی به منظور دستیابی به بخش عمدهای از اهداف کنترل خوردگی با این نوع آب کار نمیکند.
در واقع، متداولترین بازدارندههای خوردگی، یعنی پلی فسفاتها و فسفوناتها، اگر سختی کلسیم کمتر از 50 میلی گرم در لیتر در آب خنک کننده باشد، کارایی لازم را ندارند. در نتیجه انتخاب مواد شیمیایی سختی گیر آب در برج خنک کننده باید با توجه به افزایش پتانسیل خوردگی فولاد گالوانیزه و با دقت بسیار زیادی انتخاب شود.
البته باید به این نکته هم توجه کنیم که اگرچه یک لایه نازک کربنات کلسیم یک بازدارنده مؤثر خوردگی است و آب نرم سطوح فلزی را مورد حمله قرار داده و منجر به خوردگی شدید میشود، اما مکانیسم خوردگی یک مکانیسم چند متغیره است که علاوه بر pH و قلیاییت، به مواد جامد محلول، اکسیژن محلول و دما نیز بستگی دارد.
در نتیجه بسیاری از برجهای خنک کننده بدون مشکل خوردگی با خوراک آب نرم کار میکنند. از آنجایی که آب نرم است، یعنی فاقد سختی کلسیم یا منیزیم است، قلیائیتهای کربنات و بی کربنات قادر به واکنش برای تشکیل فلسهای کربنات کلسیم نیستند.
این نسبت به استفاده کلاسیک اسید سولفوریک برای خنثیسازی قلیایی و کنترل pH ترجیح داده میشود. با اسید، pH در محدوده 7.2 تا 7.6 کنترل میشود. این بازه کمتر از محدوده pH بهینه برای کنترل خوردگی فولاد و مس است.
علاوهبراین، برای جبران ماهیت تهاجمی اسید، بازدارندههای خوردگی شیمیایی برای محافظت از سطوح فلزی در برابر حمله خوردگی موردنیاز است.
pH بین 6.5 و 7.5 به طور کلی محدوده ایدهآلی برای کاهش تشکیل رسوب در نظر گرفته میشود، اگرچه برخی از برنامههای غیر اسیدی برای جلوگیری از تشکیل رسوب میتوانند محدوده pH برج خنک کننده را تا 8.5 هم افزایش دهند.
pH همچنین به چرخههای غلظت (COC) بستگی دارد. کار با COC بالاتر به آب برج اجازه میدهد PH بالاتری حتی تا 10 داشته باشد. حفظ تعادل pH ایده آل در آب برج یک فرایند مستمر است که نیاز به هوشیاری و کنترل مداوم دارد. رعایت تمام این مراحل به اطمینان از تعادل pH مناسب برای سیستم شما کمک میکند.
جهت خرید مواد شیمیایی برج خنک کننده و مشاوره در زمینه روشهای متعادل سازی آب خوراک با کارشناسان ما در مجموعه دکتر کمیکال در تماس باشید.
مشکلاتی که سختی آب به وجود می آورد (مضرات سختی آب)
مشکل اصلی مرتبط با سختی، تشکیل رسوب است. حتی سطوح پایین 5 تا 8 میلیگرم در لیتر برای بسیاری از مصارف (یعنی به عنوان آب تغذیه دیگ بخار) بسیار شدید است. سختی و به ویژه کلسیم، تمایل دارند که با آنیونهایی مانند کربنات، فسفات یا سولفات جفت شوند.
انحلالپذیری کربناتهای کلسیم و منیزیم با دما نسبت معکوس دارد، به این معنی که هر چه دما بیشتر باشد، حلالیت کمتری دارد. سختی در آب منبع اصلی تشکیل رسوب در تجهیزات انتقال حرارت، بویلرها و خطوط لوله است:
سختی آب باعث ایجاد رسوب در لولهها میشود که جریان را کاهش و افت فشار را افزایش میدهد. سپس باعث افزایش هزینه پمپاژ شده و در نهایت باعث میشود که لولهها نیاز به تمیز کردن یا تعویض داخلی داشته باشند.
آب سخت در برجهای خنک کننده میتواند اثربخشی انتقال حرارت را کاهش دهد و باعث افزایش هزینههای جاری شود. همچنین میتواند باعث خوردگی در برجها شود که منجر به تعمیرات پرهزینه یا جایگزینی پر کردن برجهای خنک کننده شود.
در بویلرها، هنگامی که رسوب شروع به تشکیل روی سطوح لوله میکند، لایه دیگری از مواد ایجاد میکند که گرما باید از آن عبور کند تا به آب برسد.
دو مشکل اصلی به دلیل اثر عایق مواد رسوبی رخ میدهد: تحت خوردگی رسوب و گرمای بیش از حد فلز لوله دیگ (ایجاد “نقاط داغ”)، که منجر به شکست لولههای آب و ترک خوردگی تنش میشود و هزینههای عملیاتی را بالا میبرد.
همچنین باعث میشود نیاز به نگهداری و تعمیرات پرهزینهتر باشد و طول عمر دیگ را کاهش دهد. از این رو، کیفیت پایین آب مصرفی در صنعت یکی از عوامل عمده زیان اقتصادی ناشی از خرابی مکانیکی تجهیزات و مشکلات نگهداری است.
اساساً ما آب سخت را دارای محتوای مواد معدنی بالا تعریف میکنیم که برحسب میلی گرم در لیتر اندازهگیری میشود. هر نمونه آب حاوی کمتر از 60 میلی گرم در لیتر نرم در نظر گرفته میشود:
نرم زیر 60 میلی گرم در لیتر
نسبتاً سخت بین 60 تا 120 میلی گرم در لیتر
سخت بین 120 تا 200 میلی گرم در لیتر
بسیار سخت بالای 200 میلی گرم در لیتر
جدول زیر تفاوت آب نرم و آب سخت را نشان می دهد:
مقایسه آب نرم و سخت
آب نرم
آب سخت
طعم
به دلیل کمبود مواد معدنی ممکن است بدون طعم باشد ولی آب نرم شده با نمک ممکن است طعم کمی شور و حالت لغزنده داشته باشد.
قلیایی دلپذیر و مواد معدنی آن طعم آب را بهبود میبخشد.
ویژگی اصلی
محتوای کم منیزیم و کلسیم
حاوی حدود 60-180+ GPG کلسیم و منیزیم است
تأثیرات کاربردی
ممکن است اثرات خوردگی را تشدید کند.
آسیب به سیستم لوله کشی و تشدید رسوب
تأثیر بر سلامتی
حاوی مواد معدنی نیست، بنابراین؛ به اندازه آب سخت سالم نیست، اما برای پوست و مو مناسبتر است.
برای آشامیدن سالمتر است، اما باعث خشکی مو و پوست میشود.
مزایای استفاده از آب نرم
استفاده از آب نرم برای عملیات برج خنک کننده مزایای متعددی نسبت به آب سخت دارد که از جمله آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
آب نرم خطر تشکیل رسوبات مواد معدنی بر روی سطوح انتقال حرارت را از بین میبرد.
بافر طبیعی کربنات / بی کربنات PH در محدوده 9.2 تا 9.6 تولید میکند که فولاد و سایر فلزات را منفعلتر و کمتر مستعد خوردگی میکند.
استفاده از آب نرم مصرف آب شیرین را کاهش میدهد و در نتیجه باعث صرفهجویی قابل توجهی در آب و فاضلاب میشود.
کارکردن برج با آب نرم به کنترل رشد ارگانیسمهای بیماریزا با حفظ pH بالاتر از محدوده تقویت (pH > 9.2) کمک میکند.
مراحل خرید، ذخیرهسازی، جابجایی و تغذیه بازدارندههای رسوب شیمیایی و یا اسید معدنی حذف میشود، زیرا آب نرم غیر رسوبکننده است.
به طور کلی، استفاده از آب نرم برای خوراک برج خنک کننده به محافظت از محیط طبیعی، صرفهجویی در انرژی، کاهش هزینههای عملیاتی و افزایش عمر مفید تجهیزات کارخانه کمک میکند.
تفاوت سختی آب و شاخص TDS
کل جامدات محلول (TDS) و سختی از پارامترهای کیفیت آب هستند. گاهی تصور میشود مفهوم این دو پارامتر یکسان است، اما آیا اینطور است؟
سختی آب، TDS، کل جامدات، هدایت الکتریکی، pH، بو و رنگ همگی جز پارامترهای شیمیایی و فیزیکی تعیین کیفیت آب هستند. در حالی که کل جامدات محلول (TDS) به عنوان غلظت کلی ترکیبات آلی یا معدنی محلول در آب تعریف میشود، سختی آب به غلظت نمکهای معدنی محلول در آب مرتبط است.
اگرچه در ادامه جزئیات تفاوت این دو پارامتر را دقیقتر بررسی میکنیم، اما خلاصه این است که کل جامدات محلول شامل مواد معدنی و آلی هستند که نمیتوان آنها را با استفاده از فیلتر از آب حذف کرد، اما سختی آب مستلزم وجود کاتیونهای کلسیم و منیزیم، کلرید و سولفات در آب است.
شاخص سختی آب TDS و TH
در حالی که TDS مخفف کل جامدات محلول است، سختی مخفف غلظت بالای مواد معدنی در آب است. کل مواد جامد محلول یا TDS در آب توسط مواد آلی محلول و نمکهای معدنی مانند نمکهای کلسیم ایجاد میشوند. ولی سختی آب به دلیل وجود کربناتهای منیزیم و کلسیم است. از طرف دیگر، میتواند توسط کلریدها یا سولفاتهای منیزیم و کلسیم نیز ایجاد شود.
در واقع اگر بخواهیم به سادهترین شکل ممکن تفاوت دو شاخص TDS و TH یا همان Total Hardness را توضیح دهیم باید بگوییم اگرچه هردوی این شاخصها میتوانند نشاندهنده میزان سختی آب باشند؛ اما TDS به کل جامدات محلول اعم از نمکهای آلی و یا معدنی اشاره دارد؛ اما TH به طور خاص نشاندهنده غلظت یونهای کلسیم و منیزیوم است.
واحد اندازهگیری شاخص TDS قسمت در میلیون یا همان ppm است. اما واحدهایی مانند mol/L (غلظت مولی در لیتر)، mmol/L (غلظت میلی مول در لیتر)، GPG (دانه در هر گالن) برای تعیین کمیت یا اندازهگیری سختی آب استفاده میشود.
این دو شاخص به لحاظ کاربرد نیز با هم تفاوت دارند. اندازهگیری TDS برای آزمایش منابع آب شیرین، آبگرم، استخرها، آکواریومها، کشتهای هیدروپونیک و کشاورزی و غیره استفاده میشود.
قبل از تصفیه آب، سختی آب را آزمایش می کنند تا مقدار مواد معدنی سختی موجود در آب را تعیین کنند. تا پس
از فرایند، آزمایش سختی به شما کمک کند تا بدانید که آیا تصفیه آب مؤثر بوده است یا خیر!
از آنجایی که TDS فقط به یک عنصر خاص اشاره نمیکند، به طیف گستردهای از عناصر، به ویژه آن دسته از یونها یا عناصری که در آب محلول هستند، مانند کلسیم، پتاسیم، منیزیم، سدیم و غیره اشاره دارد.
با این حال، برای زنده ماندن موجودات آبزی، ارزش معدنی آب باید ثابت بماند. این بدان معناست که نوسانات مواد معدنی یا تعادل آب میتواند برای بقای موجودات آبزی مضر باشد.
TDS شبیه سختی آب است؛ زیرا هر دو پارامتری برای محتوای مواد معدنی در آب هستند. با این حال، دامنه آنچه که TDS را تشکیل میدهد گستردهتر از مواد معدنی سختی آب است. هرچه مقدار TDS بالاتر باشد، آب سختتر است.
شاخص TDS بر کدورت آب نیز تأثیر میگذارد. کدورت به سادگی معیاری برای شفافیت آب محسوب میشود. مقدار TDS قوی در آب به معنی آب با کدورت کم است که نشان میدهد آب شفاف نخواهد بود. به طور خلاصه، مقدار TDS بالا برای کیفیت آب منفی است.
سختی آب باعث ایجاد رسوب روی سطوح و لولهها میشود. طعم آب را تغییر میدهد وهمچنین باعث ایجاد لکه بر روی سطوح میشود.
به دلیل اندازه کوچک برخی از مواد جامد محلول، یک سیستم فیلتر آب معمولی قادر به حذف TDS از آب آشامیدنی نخواهد بود. برای کاهش TDS در منبع آب خود، باید از سیستم اسمز معکوس استفاده کنید. برای حذف TH نیز باید از نرم کننده آب بر پایه نمک و فیلتراسیون RO استفاده کنید.
نمک یونهای کلسیم و منیزیم عامل سختی موقت یا دائم آب هستند. سختی آب علاوه بر زندگی روزمره در فرایندهای صنعتی نیز میتواند مشکلاتی ایجاد کرده و باعث افزایش هزینههای انرژی و نگهداری تجهیزات شود.
از بین روشهای متنوع حذف سختی آب، سادهترین روش جوشاندن آب است و برای حذف سختی دائم آب از رزینهای تبادل یونی یا ترکیبات شیمیایی نرمکننده آب مانند SHMP میتوان بهره برد.
آب یک عنصر ضروری برای زندگی است و آب سالم برای تضمین جمعیت ایمن و سالم از اهمیت بالایی برخوردار است. منابع آبی مختلف، ماهیت یکسانی ندارند. محتوای آب، از شیرهای آب گرفته تا رودخانهها و دریاچهها بسیار متفاوت است.
تقریباً تمام آبی که از منبع اولیه استخراج میشود شامل انواع مواد معدنی و موجوداتی است که برخی ممکن است برای مصرف انسان مفید باشند و برخی ممکن است خطرناک باشند. از آنجایی که آب میتواند بسته به روز یا حتی ساعتها از نظر خواص متفاوت باشد و میتواند حاوی پاتوژنهای خطرناک باشد، همیشه به دنبال راههایی برای استانداردسازی کارامد کیفیت آب در مقادیر بهینه آن هستیم، به ویژه در مورد آب آشامیدنی.
برای این منظور باید به دنبال استانداردسازی پارامترهای تصفیه آب باشیم که در ادامه این مقاله به بررسی مهم ترین آنها میپردازیم.
دمای آب
دمای آب بر اکثر فرایندهای فیزیکی،بیولوژیکی، شیمیایی و اکوسیستمی در محیطهای آبی تأثیر میگذارد. تغییر دمای جریان یکی از دلایل مهم کاهش کیفیت آب است و سایر پارامترهای کیفیت آب را تحت تأثیر قرار میدهد. به طور کلی، افزایش دمای آب میتواند منجر به موارد زیر شود:
کاهش اکسیژن محلول (DO) موجود در آب
افزایش حلالیت فلزات و سایر سموم در آب
افزایش سمیت احتمالی برخی از مواد برای موجودات آبزی
افزایش شکوفههای جلبکی، که معمولاً در فصل تابستان یا دورههایی با دمای غیرمعمول گرم رخ میدهد.
دمای آب را میتوان در فواصل زمانی مشخص یا به طور مداوم اندازهگیری کرد. سنسورهای مانیتورینگ (مانیتورینگ مستمر) امکان ارزیابی تغییرات دما را در طول روز فراهم میکنند و در مقایسه با خوانشهای فردی با استفاده از دماسنج، گزینه مقرون به صرفهای برای جمعآوری دادههای دما هستند. دما همراه با سایر پارامترهای کیفیت آب از جمله pH، DO، رسانایی خاص (SC) و کدورت اندازهگیری میشود.
BOD یا تقاضای بیولوژیکی اکسیژن
نیاز بیولوژیکی اکسیژن یا BOD مقدار اکسیژن مصرف شده توسط باکتریهایی است که مواد آلی را تجزیه میکنند. BOD همچنین شامل مقدار اکسیژن موردنیاز برای اکسیداسیون مواد شیمیایی مختلف مانند سولفیدها، آهن آهنی و آمونیاک در آب نیز است.
در حالی که یک آزمایش اکسیژن محلول نشان می دهد که چه مقدار اکسیژن در دسترس است، یک تست BOD نشان می دهد که چقدر اکسیژن مصرف شده است.
در جدول ۱ رابطه بین این پارامتر تصفیه آب و کیفیت آب را مشاهده میکنید:
COD یا تقاضای شیمیایی اکسیژن
اکسیژن موردنیاز شیمیایی (COD) معادل اکسیژن مصرفی هنگام اکسیداسیون مواد آلی موجود در نمونه توسط یک اکسید کننده شیمیایی قوی است. COD میتواند به طور تجربی با BOD، کربن آلی و مواد آلی برای نمونههایی از یک منبع خاص مرتبط باشد و این ارتباط برای نظارت و کنترل نمونهها بسیار مفید است. در واقع COD مقدار کل مواد آلی موجود در آب را بیان میکند، اما BOD تنها بخشی از مواد آلی را اندازهگیری میکند که میتواند به صورت بیولوژیکی تجزیه شود.
رسانایی آب
رسانایی معیاری است که نشان میدهد آب چگونه جریان الکتریکی را عبور میدهد. رسانایی به خودی خود یک آلاینده نیست، بلکه به عنوان شاخصی از وجود آلایندهها عمل میکند. این معیار غیرمستقیم وجود مواد جامد غیر آلی محلول مانند کلرید، نیترات، سولفات، فسفات، سدیم، منیزیم، کلسیم، آهن و آلومینیوم را نشان میدهد.
وجود این مواد باعث افزایش رسانایی کلی آب میشود. مواد آلی مانند روغن، الکل و قندها جریان الکتریسیته را خیلی خوب رسانا نمیکنند و در نتیجه رسانایی کمی در آب دارند.
جامدات غیر آلی محلول مواد ضروری برای زندگی آبزیان هستند. البته غلظت بالای مواد جامد محلول میتواند سطح اکسیژن محلول را کاهش دهد و باعث ایجاد مشکلات تعادل آب برای موجودات آبزی شود. از این رو رسانایی در حدود 300 μs/cm برای آبزیان بهترین حالت ممکن است.
اکسیژن محلول یا DO
اکسیژن محلول، یا غلظت اکسیژن محلول (DO) در آب، جرم گاز اکسیژن موجود در هر لیتر آب است. DO را میتوان بر حسب میلیگرم در لیتر (mg/L) یا قسمت در میلیون (ppm) بیان کرد. جریانهای با غلظت DO بالا معمولاً جریانهای سالمی در نظر گرفته میشوند؛ زیرا قادر به حمایت از تنوع بیشتری از موجودات آبزی هستند. به طور کلی، سطوح DO کمتر از 3 میلی گرم در لیتر برای اکثر موجودات آبزی استرسزا است. اکثر ماهیها با 1-2 میلی گرم در لیتر میمیرند.
سختی آب
سختی اغلب به عنوان یکی دیگر از پارامترهای ارزیابی کیفیت یک منبع آب استفاده میشود. سختی با محتوای نمکهای کلسیم و منیزیم (سختی موقت) بی کربنات، کربنات، سولفاتها، کلریدها و سایر آنیونهای اسیدهای معدنی (سختی دائمی) در ارتباط است.
اسیدیته یا pH یک عامل شیمیایی مهم آبزیان است. آبی که بیش از حد اسیدی یا بازی است میتواند واکنشهای بیوشیمیایی را مختل کند و منجر به آسیب یا مرگ موجودات آبزی شود. pH در مقیاس 1 تا 14 بیان میشود.
محلولی با pH کمتر از 7 اسیدی در نظر گرفته میشود و محلولی با pH بیشتر از 7، بازی یا قلیایی است. مقیاس pH لگاریتمی است، به این معنی که مقادیر در فاکتورهای ده تغییر میکنند. به عنوان مثال، یک نقطه تغییر pH نشان میدهد که قدرت اسید یا باز ده برابر افزایش یا کاهش یافته است.
رودها معمولاً دارای pH بین 6 تا 9 هستند. وجود مواد محلول از سنگ بستر، خاک و سایر مواد تا حد زیادی بر PH نهرها تأثیر میگذارد. تغییرات pH بر بسیاری از جنبههای شیمی آب تأثیر میگذارد. به عنوان مثال، با افزایش pH، غلظتهای کمتری از آمونیاک برای رسیدن به سطح سمی برای ماهی مورد نیاز است.
با کاهش pH، غلظت فلزات ممکن است افزایش یابد؛ زیرا اسیدیته بالاتر، احتمال حل شدن فلزات در آب را افزایش میدهد.
مواد جامد
اصطلاح “مواد جامد” در تصفیه آب عموماً در اشاره به مواد معلق یا محلول در فاضلاب استفاده میشود. این جامدات ممکن است مواد آلی یا معدنی باشد. غلظت مواد جامد در فاضلاب اغلب برای توصیف فاضلاب استفاده میشود.
بهطوریکه هر چه مواد جامد در یک فاضلاب بیشتر باشد، آن فاضلاب قویتر خواهد بود. با این حال، این پارامتر میتواند گمراه کننده باشد؛ زیرا این قویتر بودن صرفاً نشاندهنده آلودگی با خطر بیشتر نیست. چراکه تنها به غلظت بسیار کمی از مواد جامد برای ایجاد مشکلات بزرگ آلودگی نیاز است. بنابراین؛ شدت مشکلات آلودگی به نوع جامداتی که درگیر هستند بستگی دارد. برای بررسی میزان مواد جامد در تصفیه آب از دو پارامتر TSS و TDS استفاده میشود.
در ادامه به بررسی دقیقتر این دو پارامتر میپردازیم.
TDS چیست؟
اصطلاح TDS یا جامدات محلول به آن دسته از مواد جامد اطلاق میشود که از فیلتر الیاف شیشهای استاندارد با اندازه منافذ 2 میکرون یا کمتر عبور میکنند. این اصطلاح مخفف عبارت Total Dissolved Solids است.
جامدات محلول عمدتاً به چهار دسته مختلف تقسیم میشوند: مواد معدنی، نمکها، فلزات محلول و سایر مواد آلی.
مواد معدنی مانند منیزیم، کلسیم و پتاسیم از منابع طبیعی به دست میآیند و اغلب در آبهای معدنی و آب های چشمه یافت میشوند. در حالی که نمکها را میتوان در آبهای زیرزمینی یافت، به همان اندازه احتمال دارد که از منابع دستساز مانند ترکیبات یخساز، کودها، نرمکنندههای آب و آلودگی فاضلاب به دست آیند.
فلزات هم از لولههای آب، ضایعات معدنی یا صنعتی وارد آب شده یا به طور طبیعی در سنگها یا خاک یافت میشوند. مواد آلی هم از تجزیه جلبکها و مواد گیاهی ایجاد میشوند.
کل جامدات معیاری از مجموع جامدات معلق و محلول در آب است که هم به رسانایی و هم به کدورت مربوط میشود. برای اندازه گیری کل جامدات معلق و محلول، نمونهای از آب را در کوره خشککن قرار میدهند تا آب تبخیر شود و فقط مواد جامد باقی بماند.
برای اندازهگیری جامدات محلول، نمونه را قبل از خشک شدن و وزن کردن فیلتر میکنند. برای محاسبه جامدات معلق، وزن جامدات محلول از کل جامدات کم میشود.
پارامتر TDS به تنهایی نمیتواند نشاندهنده کیفیت آب باشد، اما به طور کلی میتوان گفت، بهترین آب برای آشامیدن معمولاً دارای TDS کمتر از 300ppm است. با این حال، هر منبع آبی با TDS بیش از 250ppm باعث نگرانی در مورد تعداد مواد معدنی و آلایندهها میشود. این مقدار میتواند نشان دهنده وجود ناخالصیهای خاص بیش از حد مجاز باشد، یا میتواند کارایی آبگرمکنها و فیلترها را از طریق ایجاد رسوبات معدنی بر روی لوازم خانگی و تأسیسات برق کاهش دهد.
TSS چیست و چه تفاوتی با TDS دارد؟
اصطلاح TSS از عبارت Total Suspended Solids گرفته شده و به معنی کل جامدات معلق است. و طبق تعریف جامدات معلق یعنی جامداتی که از فیلتر الیاف شیشهای استاندارد با اندازه منافذ 1.5 تا 2 میکرون عبور نمیکنند.
این شامل آن دسته از جامداتی میشود که در زلالساز تهنشین میشوند یا شناور مانده و به عنوان جامدات غیر قابل تهنشینی سبکتر شناخته میشوند. اکثر این ذرات معلق سیلت و خاک رس هستند که در آب حل نمیشوند، اما به صورت شناور (معلق) در آب باقی میمانند.
مواد جامد معلق به سختی دیده میشوند و در آزمایشگاه با اندازهگیری مقدار ماده باقیمانده از مقدار نمونه آب، پس از تبخیر شدن خود نمونه، تعییین میشود.
تفاوت اصلی TSS و TDS
در مورد تفاوت TSS و TDS همانطور که از اسم این دو پارامتر مشخص است، باید گفت که کل جامدات معلق (TSS) به ویژگی کدورت، یعنی شفافیت آب مربوط میشود. آب از فیلتر عبور میکند. ذراتی که در فیلتر نگه داشته میشوند به عنوان کل جامدات معلق شناخته میشوند.
هر چه TSS کمتر باشد، آب شفافتر است و کل جامدات محلول (TDS) مربوط به مواد معدنی و نمکهای محلول در آب است. هنگامی که آب از فیلتر عبور میکند، دو نوع ذره وجود دارد، یکی در فیلتر باقی میماند و دیگری که از فیلتر عبور میکند.
ذراتی که از فیلتر عبور میکنند به عنوان کل جامدات محلول شناخته میشوند. این پارامتر به ویژگیهای رسانایی، شوری، قلیاییت و اندازه گیری سختی مربوط میشود.
نتیجه گیری
همانطور که قبلاً ذکر شد، ضروری است که کیفیت آب به دقت کنترل شود تا با پارامترهای ایمنی صنعت و بهداشت مطابقت داشته باشد و از اثرات خطرناک آن جلوگیری شود.
کیفیت مطلوب آب، شرایط مساعدی را برای تصفیه آب ایجاد میکند و باکتریها و عوامل بیماریزا را کاهش میدهد که میتواند مصرفکننده نهایی را تحتتأثیر قرار دهد.
تصفیه آب مستلزم حفظ چندین پارامتر در محدوده ایدهآل برای اطمینان از کارایی فرایند است. این پارامترها عبارتند از دما، اکسیژن محلول، شوری، قلیاییت، pH، مواد جامد قابل تهنشینی و رسانایی و غیره که در متن این مقاله به آنها اشاره شد.
جهت دریافت مشاوه بیشتر و همچنین خرید مواد شیمیایی صنعتی و تهیه هرگونه مواد اولیه تصفیه آب با کارشناسان واحد فروش دکتر کمیکال تماس بگیرید.
استفاده از کربن فعال در تصفیه آب یکی از مؤثرترین روشهای تصفیه آب است که به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده میشود. کربن فعال میتواند بیشتر آلایندهها را از آب حذف کند و آن را برای نوشیدن، پخت و پز و مصارف مختلف صنعتی آماده کند.
همچنین زغال اکتیو یکی از مقرونبهصرفهترین راههای تصفیه آب است. علاوهبر صرفه اقتصادی، دلایل زیاد دیگری نیز وجود دارد که کربن فعال را به گزینهای عالی برای تصفیه آب تبدیل میکند. با فروشگاه مواد شیمیایی دکتر کمیکال همراه باشید تا در ادامه این دلایل را بررسی کنیم.
کربن فعال چیست؟
زغال فعال به راحتی در دسترس است؛ زیرا از موادی که پایه کربنی دارند مانند چوب، بامبو، خاک اره، پوسته نارگیل، زغال سنگ و… به دست میآید. کربن اکتیوی که از پوسته نارگیل تهیه میشود، در کشورهایی مانند هند بسیار رایج است. این نوع از کربن فعال بسیار مؤثر و با کیفیت است. استفاده از آن به قرن نوزدهم و زمانی که اولین بار برای جذب سم از بدن افرادی که مسموم شده بودند، باز میگردد.
فعالسازی کربن به معنی فرایند ایجاد میلیونها منافذ ریز روی سطح کربن است. این میلیونها منافذ ریز به جذب ناخالصیهای آب آلوده کمک میکند. این فرایند میتواند از طریق حرارت یا واکنش شیمیایی انجام شود.
در فرایند فعالسازی حرارتی از گاز داغ برای باز کردن منافذ سطح کربن استفاده میشود. و در فرایند فعال سازی شیمیایی از باز قوی، نمک یا اسید استفاده میشود.
ساختار زغال فعال را میتوان به شبکهای از تونلهایی که هرکدام به کانالهای کوچکتر منشعب میشوند تشبیه کرد. همین ساختار بسیار متخلخل است که کربن فعال را به یک ماده ایدهآل برای فیلتراسیون تبدیل میکند.
کاربرد کربن اکتیو در صنعت
کربن اکتیو به طور گستردهای برای تصفیه آب صنایع مختلف به خصوص تصفیه آب آشامیدنی استفاده میشود. active carbon به غیر از تصفیه آب، کاربردهای دیگری نیز در صنایع مختلف مانند صنعت پزشکی، تصفیه هوا، سفید کردن دندان و استخراج فلز دارد. این ترکیب میتواند طیف گستردهای از ناخالصیها مانند مواد شیمیایی آلی، کلر، آفتکشها، علفکشها و غیره را حذف کند.
انواع کربن اکتیو
کربن اکتیو برای تصفیه آب به اشکال مختلف وجود دارد. هر کدام از اشکال مختلف کربن فعال دارای خواص، ویژگیها و قابلیتهای منحصربهفردی برای حذف آلایندهها از آب هستند. محبوبترین و پرکاربردترین کربن فعال برای تصفیه آب، کربن فعال گرانولی است که با نام GAC نیز شناخته میشود.
انواع مختلف کربن فعال عبارتند از:
کربن فعال گرانولی (GAC) –دارای ذرات کربن بزرگ است.
کربن فعال پودری (PAC) – دارای ذرات ریز کربن آسیاب شده یا خرد شده است.
کربن فعال اکسترود شده (EAC) – کربن فعال پودری (PAC) را با یک عامل اتصال مخلوط میکند و در نتیجه ذرات استوانهای یا کروی شکل میگیرد.
کربن آغشته – حاوی طیف وسیعی از ترکیبات غیرآلی اشباع شده مانند نقره و ید است.
کربن فعال مهره ای (BAC) – از قیر ایجاد شده و شکل کروی دارد.
کربن بافته شده – از ترکیب کربن فعال با الیاف مصنوعی تشکیل میشود.
در دهه 1960-1970، کشورهای توسعه یافته غربی شروع به استفاده از فناوری کربن فعال برای تصفیه آب آشامیدنی و بهبود حذف آلایندههای آلی کردند. همچنین، فرایند کربن فعال به اصلیترین فرایند پیشرفته تصفیه آب تبدیل شده است که معمولاً در کشورهای توسعه یافته مانند آمریکا، ژاپن، هلند، سوئیس و غیره مورد استفاده قرار میگیرد.
کربن فعال در تصفیه آب میتواند طیف وسیعی از آلایندههای آلی را حذف کند. به طور دقیقتر باید گفت که این ترکیب میتواند حدود 81 ماده شیمیایی را حذف کرده و اثرات 52 ماده شیمیایی دیگر را کاهش دهد.
کربن اکتیو در حذف مواد شیمیایی از آب مانند کلربسیار مؤثر است. همانطور که میدانید کلر میتواند بر طعم، بو و ظاهر آب تأثیر بگذارد و کربن فعال میتواند به راحتی کلر و تمام آثار آن را از آب به راحتی حذف کند.
فیلترهای کربن فعال چگونه کار می کنند؟
هنگامی که مایع یا گاز با کربن فعال تماس پیدا میکند، مولکولها به درون میلیونها منافذ موجود در سطح کربن فعال کشیده میشوند. سطح کربن فعال دارای میلیونها منافذ است که به حذف آلودگیهای مختلف کمک میکند.
فرایند جذب کربن فعال بسیار پیچیده است و شامل برهمکنش نیروهای مختلفی از جمله نیروی واندروالس، نیروی الکترواستاتیکی، واکنش کمپلکس شدن و غیره میشود.
سطح کربن فعال عمدتاً شامل گروههای عاملی کربونیل، کربوکسیل، لاکتون و فنولیک هیدروکسیل است. بسیاری از گروههای عاملی حاوی اکسیژن در کنار هم عملکرد جذب این ترکیب را تعیین میکنند.
اثربخشی کربن فعال به عوامل مختلفی از جمله تعداد آلاینده ها، نوع ناخالصیها، اسیدیته و دمای آب بستگی دارد. استفاده از کربن فعال در تصفیه آب بسیار ایمن است و پس از اتمام فرایند میتوان آن را از آب تصفیه شده خارج کرد. البته استفاده از کربن فعلا با کیفیت بالا برای تصفیه آب بسیار مهم است تا بتوانید بهترین نتیجه را بگیرید.
فیلترهای کربن فعال در اکثر دستگاههای تصفیه هوا به کار میروند. این فیلترهای هوشمند، همه چیز از دود گرفته، تا VOC و سایر آلایندههای گازی و بوهای نامطبوع را جذب خود میکنند. این فیلترها برای حذف و جذب ناخالصیها به فرایند جذب متکی هستند، بهطوریکه تنها چیزی که برای شما باقی میماند هوای تازه و قابل تنفس است.
در این بخش نگاهی دقیقتری به این که چگونه این فیلترهای کوچک میتوانند کیفیت کلی هوا را بهبود بخشند، نگاهی میاندازیم.
فیلتر کربن فعال یا فیلتر زغال چوب، بستری از کربن فعال است که معمولاً به شکل بلوک دانهای یا پودری است و از میلیونها منافذ ریز جاذب تشکیل شده است.
این فیلتر هوا بسیار متخلخل است و قابلیت جذب گازها، مواد شیمیایی و ترکیبات آلی فرار (VOCs) را دارد. با این حال، فیلتر کربن فعال نمیتواند ذرات ریز مانند گردوغبار، کنهها و شوره حیوانات خانگی یا گرده را از هوا حذف کند.
برای این موارد به فیلتر HEPA نیاز دارید. به همین دلیل در دستگاههای تصفیهکننده هوا، معمولاً فیلتر کربن فعال همراه با فیلتر HEPA استفاده میشود که برای جذب ذرات ریز دیگر مانند گردوغبار، پرز، هاگهای کپک و شوره حیوانات خانگی استفاده میشود.
کربن اکتیو به دلیل ساختار متخلخل با سطح وسیع، به طور مؤثر ناخالصیها و آلایندهها را از هوا یا آب جذب میکند. هنگامی که هوا یا آب از فیلتر عبور میکند، کربن فعال مولکولهای مواد مختلف از جمله ترکیبات آلی، مواد شیمیایی، بو و آلایندهها را با چسبیدن به سطح خود به دام میاندازد و نگه میدارد. این فرایند جذب با حذف ناخالصیها به تصفیه و بهبود کیفیت ماده فیلتر شده کمک میکند و آن را به یک جزء ارزشمند در فیلترهای مورد استفاده برای تصفیه هوا، تصفیه آب و سیستمهای مختلف فیلتر تبدیل میکند.
در جواب این سوال که فیلتر کربن فعال برای تصفیه هوا چه مدت کارایی دارد باید گفت که علیرغم اهمیت این نوع فیلتر در سیستمهای تهویه هوا، فقط برای مدت کوتاهی دوام میآورد.
فیلتر کربن فعال باید هر چند ماه یکبار تعویض شود تا کارآمد باشد. این به دلیل فرایند جذب است که داخل بستر کربن فعال را پر میکند. هنگامی که این بستر اشباع شد، فیلتر دیگر نمیتواند آلایندههای بیشتری را جذب کند، و باید تعویض گردد.
البته نوعی از فیلتر هوای کربن اکتیو وجود دارد که قابل استفاده مجدد است. از آنجا که فیلتر کربن اکتیو متخلخل است، این فیلتر هوا را میتوان با قرار دادن آن در زیر نور خورشید هر ۲ تا ۳ ماه یکبار بازیافت کرد، سپس میتوانید از فیلتر هوا به طور کامل مجدد استفاده کنید.
با این حال، شما فقط میتوانید از فیلتر کربن فعال حداکثر 3-4 بار مانند این استفاده مجدد کنید، سپس باید فیلتر کربن را جایگزین کنید تا بتواند در برابر دود، بو و مواد شیمیایی عمل کند. شما نمیتوانید فیلتر کربن خود را بشویید و باید آن را از رطوبت زیاد دور نگه دارید؛ زیرا میتواند به ماهیت متخلخل کربن فعال آسیب برساند.
نتیجه گیری
کربن فعال به دلیل تخلخل بسیار بالا میتواند ناخالصیها و آلایندههای آب و هوا را به خود جذب کرده و از این رو در تصفیه آب و هوا کاربرد دارد. با توجه به اهمیت روز افزون موضوع ایمنی محیط زیست و آلایندهها، استفاده از روشهایی مانند فیلتر کربن فعال برای تصفیه آب و حذف آلایندهها و باقی مانده مواد ضدعفونی کننده و دیگر مواد شیمیایی باید رواج پیدا کند.
اگرچه کربن فعال جز مواد شیمیایی است که به راحتی در دسترس است؛ اما همه کربن اکتیوهای موجود در بازار قابل اعتماد نیستند. هرچه کیفیت کربن فعال بالاتر باشد، کیفیت آب تصفیه شده نیز بالاتر خواهد بود.
وجود آلایندههای جدید و ناشناخته در محیط آبی چالشهای بزرگی را برای تصفیهخانههای آب آشامیدنی ایجاد میکند. به دلیل غلظت کم و ویژگیهای ناشناخته، این آلایندههای جدید را نمیتوان به طور مؤثر با فرایندهای تصفیه آب معمولی حذف کرد و همین مسئله اهمیت فناوریهای جدید تصفیه آب را چه از نظر فنی، اقتصادی و چه از نظر سازگاری با محیط زیست به طور فزایندهای افزایش می دهد.
این مقاله به بررسی اسمز معکوس (RO) به عنوان یکی از روشهای تصفیه آب با کارایی بالا برای تولید آب آشامیدنی با کیفیت بالا میپردازد. اگرچه غشاهای RO میتوانند تقریباً همه انواع مواد آلاینده را از آب حذف کنند، اما پیش تصفیه و اصلاح ساختار آب خوراک قبل از ورود به سیستم اسمز معکوس برای جلوگیری از گرفتگی و رسوب ماژول های غشاء همواره پیشنهاد میشود.
سیستم اسمز معکوس از یک غشای تا حدی نفوذپذیر تحتفشار استفاده میکند و معمولاً برای تصفیه آب آشامیدنی پیشرفته استفاده میشود. RO یک فرایند جداسازی فیزیکی است که در آن جریان طبیعی آب از طریق یک غشاء به سمت محلول غلیظتر با استفاده از فشار هیدرواستاتیک مثبت به منظور غلبه بر فشار اسمزی هدایت میشود.
مواد پلیمری غشاهای RO یک ساختار لایهای و شبه تار را تشکیل میدهند و مولکولهای آب باید مسیر پرپیچوخمی را از طریق غشاء طی کنند تا به سمت نفوذی غشا برسند. با عبور جریان آب از این غشا متخلخل برهمکنشهای پیچیدهای بین املاح و غشا شکل میگیرد، از جمله برهمکنشهای فضایی، برهم کنشهای الکترواستاتیکی و برهم کنشهای آبگریز-آبدوست.
در مقایسه با غشاهای دیگر، از جمله نانوفیلتراسیون (NF)، اولترافیلتراسیون (UF) و میکروفیلتراسیون (MF)، غشاهای RO (با اندازه منافذ بین 0.1 تا 1.0 نانومتر) میتوانند کوچکترین آلایندهها و یونهای تک ظرفیتی را حذف کنند.
غشاهای RO معمولاً به صورت جریان متقاطع کار میکنند و معمولاً به شکل غشاهای مارپیچی در دسترس هستند که در آن صفحات غشایی به دور یک لوله داخلی پیچیده میشوند.
مطالعاتی که در زمینه تصفیه آب به روش اسمز معکوس انجام شده است نشان میدهد که RO میتواند مواد یونی را تا حد قابلتوجهی حذف کند. ذرات موجود در منبع آب خام نگرانی عمدهای برای یک مرکز تصفیه RO هستند. چراکه وجود ذرات در آب تغذیه میتواند غشاها را آلوده کرده و راندمان حذف غشاهای RO را کاهش دهد.
جهت خرید و فروش مواد شیمیایی اسمز معکوس و همچنین دریافت مشاوره با دکتر کمیکال در ارتباط باشید.
تفاوت اسمز طبیعی و اسمز معکوس
انتشار یا نفوذ فرایندی است که طی آن مولکولها از ناحیه با غلظت بیشتر به سمت ناحیه با غلظت پایینتر حرکت میکنند. این جریانی است که در اسمز طبیعی رخ میدهد.
در اسمز، مولکولهای آب و گرادیان غلظت روی غشای نیمه تراوا به نحوی است که اجازه ورود آب را داده و عبور یونها و سایر مولکولهای بزرگتر از جمله سدیم، کلر، باکتری، گلوکز و غیره را مسدود میکند.
اسمز معکوس فناوری است که برای حذف یونها، مواد شیمیایی معدنی و سایر ناخالصیها از آب آشامیدنی استفاده میشود. در این فرایند، فشار بیشتری وارد میشود و آب را وادار میکند که برخلاف اسمز طبیعی از طریق غشای نیمهتراوا عبور کند.
اسمز معکوس بر اساس همان اصل اسمز کار میکند، اما در جهت معکوس. در این فرایند جهت جریان آب با اعمال فشار بیشتر معکوس میشود. در این روش محلول نمک تحت فشار قرار گرفته و بر روی غشای نیمه تراوا فشار داده میشود. در اینجا فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی است. بنابراین؛ مولکولها از محلول بسیار غلیظ به محلول با غلظت کمتر حرکت میکنند و به همین دلیل به آن اسمز معکوس گفته میشود.
برای درک بهتر تفاوت اسمز طبیعی و اسمز معکوس، یک غشای نیمه تراوا را در نظر بگیرید که بین آب شیرین و محلول آبی غلیظ قرار گرفته است. در اسمز طبیعی، آب شیرین از غشای نیمه تراوا عبور کرده و محلول غلیظ را رقیق میکند. در اسمز معکوس، فشار به سمت محلول آبی غلیظ اعمال میشود و مولکولهای آب مجبور میشوند از غشاء به سمت آب شیرین عبور کنند.
در شکل زیر میتوانید این تفاوت را بهتر ببینید.
مزایای آب تصفیه شده با اسمز معکوس
اسمز معکوس نسبت به سایر فناوریهای تصفیه آب کارایی بیشتری دارد. RO یکی از معدود فرایندهایی است که میتواند فاضلاب و آب دریا را به آب آشامیدنی تبدیل کند. همچنین میتواند فلوراید را در مقیاس بزرگ فیلتر کند، بنابراین؛ میتوان از آن برای منابع آبی با غلظت بالای فلوراید نیز استفاده کرد.
ما انسانها، به دلیل کیفیت پایین آب آشامیدنی با مشکلات بهداشتی زیادی روبرو هستیم. سرب، سدیم، آهن، مس، نیترات، کلسیم، منیزیم، آرسنیک، حشرهکشها، آفتکشها و آلومینیوم آلایندههای آب هستند که میتوانند سلامت ما را تحتتأثیر قرار دهند. وقتی در معرض مقادیر زیادی از این آلایندهها قرار میگیریم، ممکن است مشکلات سلامتی مختلفی را برایمان به همراه داشته باشد و اسمز معکوس یک راهحل مناسب برای اطمینان از سلامت آب آشامیدنی است.
مزایای مختلفی را میتوان برای سیستم تصفیه آب اسمز معکوس برشمرد که لیست زیر به برخی از این مزایا اشاره میکند:
– ایمنی بالا
آب آشامیدنی تصفیه شده توسط سیستم اسمز معکوس حتی برای کسانی که سیستم ایمنی پایینی دارند بهترین گزینه است.
– طعم بهتر آب
اسمز معکوس تمام آلایندههایی که میتوانند باعث ایجاد طعم و بوی نامطبوع آب شوند را حذف میکند، بنابراین؛ آب تصفیه شده به روش اسمز معکوس طعم بهتری دارد.
– مفید برای معده
آب تصفیه شده به روش اسمز معکوس هیچگونه انگل بیماریزایی ندارد در نتیجه از درد معده و مشکلات گوارشی جلوگیری میکند.
– حذف سرب
نوشیدن آب آلوده به سرب ممکن است باعث مشکلات کبدی یا کلیوی شود که با وجود سیستم تصفیه آب اسمز معکوس این نگرانی وجود ندارد.
– صرفه اقتصادی
سیستم تصفیه آب اسمز معکوس به نسبت مزایایی که دارد قیمت مناسبی دارد و معمولاً هزینههای مصرفی آن بالا نیست.
– حذف سدیم
سیستم اسمز معکوس سدیم را نیز از آب حذف میکند و این موضوع به خصوص زمانی که آب حاوی مواد سختی گیر بر پایه سدیم باشد، برای افرادی که در معرض خطر ابتلا به فشار خون هستند اهمیت بیشتری پیدا میکند.
– بهبود سلامتی
به طور کلی میتوان گفت که مصرف آب تصفیه شده به روش اسمز معکوس میتواند سلامتی شما را بهبود بخشد. RO نمکهای محلول و مواد شیمیایی موجود در آب لولهکشی را که فیلترهای دیگر آب قادر به حذف آن نیستند، حذف میکند.
فرایند اسمز معکوس (RO) در تصفیه آب فرایندی است که از غشایی نفوذپذیر برای حذف بعضی از مواد مانند یونها، مولکولهای ناخواسته و ذرات بزرگتر از آب آشامیدنی، استفاده میکند.
در فرایند اسمز معمولی، حلال به طور طبیعی از ناحیهای با غلظت کم (پتانسیل آب بالا) از طریق یک غشاء به ناحیهای با غلظت بیشتر (پتانسیل آب کم) حرکت میکند. نیروی محرکه حرکت حلال، کاهش انرژی آزاد سیستم است، زمانی که اختلاف غلظت حلال در دو طرف غشاء کاهش مییابد و به دلیل حرکت حلال به محلول غلیظتر، فشار اسمزی ایجاد میکند. بنابراین؛ اعمال فشار خارجی برای معکوس کردن جریان طبیعی حلال خالص، اسمز معکوس است.
در سیستم اسمز معکوس، برای غلبه بر فشار اسمزی از فشار اعمال شده استفاده میشود، این ویژگیست که باعث ایجاد اختلاف پتانسیل شیمیایی شده و در نتیجه آن میتواند فیلتر شدن رخ دهد. سیستم تصفیه آب با فرایند اسمز معکوس میتواند بسیاری از مواد شیمیایی محلول و معلق و همچنین آلایندههایی مانند باکتریها را از آب حذف کند.
سیستم RO هم در تصفیه آب فرایندهای صنعتی و هم در تولید آب آشامیدنی استفاده میشود. نتیجه این است که مواد یونی و املاح در سمتی از غشا که فشار بیشتر است باقی میماند و حلال خالص به سمت دیگر غشا حرکت میکند.
برای «انتخابی» بودن، این غشاء نباید اجازه دهد که مولکولها یا یونهای بزرگ از منافذ (سوراخها) عبور کنند، بلکه باید اجازه دهد اجزای کوچکتر محلول (مانند مولکولهای آب) براحتی از غشا عبور کنند.
اسمز معکوس (RO) با فیلتراسیون متفاوت است، زیرا مکانیسم جریان سیال از طریق اسمز در سراسر غشا است. غالبا مکانیسم حذف در فیلتراسیون غشایی، بدون توجه به پارامترهایی مانند فشار و غلظت محلول بدلیل حذف اندازه است، جاییکه منافذ 0.01 میکرومتر یا بزرگتر هستند.
در صورتیکه اسمز معکوس شامل حرکت حلال در عرض غشایی است که یا غیر متخلخل است یا از نانوفیلتراسیون با منافذ به اندازه 0.001 میکرومتر استفاده میکند. مکانیسم حذف غالب ناشی از تفاوت در حلالیت یا انتشار است و این فرایند به فشار، غلظت املاح و سایر شرایط بستگی دارد.
اسمز معکوس فرایندی شناخته شده در صنعت است که معمولاً در صنایع تصفیه آب آشامیدنی از آب دریا، حذف نمک و سایر مواد پساب از مولکولهای آب استفاده میشود. سیستم RO برای حذف جامدات محلول، رنگ، آلایندههای آلی و نیترات از جریان خوراک استفاده میشود. از این رو فناوری RO در تصفیه آب و پسماندهای خطرناک، فرایندهای جداسازی در صنایع غذایی، آشامیدنی و کاغذسازی و همچنین بازیابی مواد آلی و معدنی از فرایندهای شیمیایی به عنوان یک روش جایگزین استفاده میشود.
از آنجاییکه فرایندهای تصفیه متداول شهری، جامدات محلول آب را حذف نمیکنند، فرایند RO برای حذف جامدات محلول استفاده میشود. RO به طور فزایندهای به عنوان یک تکنیک جداسازی در صنایع شیمی و محیط زیست برای حذف مواد شیمیایی و آلایندههای آلی موجود در فاضلاب قابل استفاده میباشد.
به عنوان مثال هم اکنون سیستمهای RO برای حذف مواد آلی مانند مواد شیمیایی مضر، افزودنیهای پلاستیکی، آفتکشها، ترکیبات فعال دارویی (PhaC)، بنزن و تولوئن در صنایع استفاده میشوند. غشاهای استات سلولز و پلی آمید موجود در سیستمهای RO برای حذف نمکهای معدنی مانند سدیم کلرید و سدیم سولفات کارایی خوبی دارند.
مزایای فرایند RO
مزایای فرایند RO که آن را برای تصفیه فاضلاب آبی رقیق جذاب میکند عبارتند از:
سیستمهای RO برای طراحی و کارکرد ساده هستند، هزینه تعمیر و نگهداری پایینی دارند، و ماهیت مدولار دارند، که گسترش سیستمها را آسان میکند.
هم آلایندههای معدنی و هم آلایندههای آلی را میتوان به طور همزمان توسط فرایندهای غشایی RO حذف کرد.
سیستمهای RO امکان بازیافت جریانهای فرایند ضایعات را بدون هیچ تأثیری بر مواد فراهم میکنند.
سیستمهای RO در مقایسه با سایر فناوریها به انرژی کمتری نیاز دارند.
فرایندهای RO میتوانند به طور قابلتوجهی حجم جریانهای زباله را کاهش دهند به طوری که میتوان آنها را به طور مؤثرتر و مقرونبهصرفهتر توسط فرایندهای دیگر مانند سوزاندن تصفیه کرد.
کارخانه RO به طور معمول در دمای محیط کار میکند که باعث کاهش تشکیل رسوب و مشکلات خوردگی میشود، به دلیل استفاده از مواد ضد رسوب و پراکندگی زیستی، که هزینه تعمیر و نگهداری را کاهش میدهد.
ساختار مدولار فرایند RO انعطافپذیری را در ساخت نیروگاههای نمکزدایی در طیف وسیعی از ظرفیتها افزایش میدهد.
نیاز انرژی ویژه به طور قابلتوجهی کم محصول 3-9.4 کیلووات ساعت بر متر مکعب است.
این فرایند به صورت الکتریکی هدایت میشود، از این رو به راحتی با انرژی توسط پنلهای خورشیدی سازگار است.
علاوهبراین، سیستمهای RO میتوانند جایگزین یا همراه با سایر فرایندهای تصفیه مانند اکسیداسیون، جذب، جداسازی یا تصفیه بیولوژیکی (و همچنین بسیاری دیگر) برای تولید آب محصول با کیفیت بالا که قابل استفاده مجدد یا تخلیه باشد، استفاده شوند.
آب خوراک تصفیه نشده برای سیستمهای اسمز معکوس میتواند منجر به پوسته پوسته شدن و رسوب در سطح غشاء شود. در نتیجه، این امر باعث کاهش توان عملیاتی میشود، بر عملکرد غشاء تأثیر میگذارد و نیاز به توقف غیرقابل توجیه و تمیز کردن غشا دارد.
شرکت دکتر کمیکال مواد شیمیایی تصفیه غشایی با کارایی بالا را پیشنهاد می کند:
بایوساید کنترل کننده میکروارگانیسم برای جلوگیری از رشد بیوفیلم بر روی سطوح غشا (جهت اطلاعات بیشتر به صفحه “خرید بایوساید” مراجعه کنید)
عوامل غیرفعالکننده و کاهشدهنده کلر (آنتی اکسیدان)
بهدلیل حضور مقدار بالای کلر در مخازن نگهداری آب در صنایع دکتر کمیکال ماده شیمیایی متابی سولفیت سدیم را جهت پیش تصفیه آب ورودی به دستگاه Ro پیشنهاد میکند. همچنین بایوساید DBNPA جهت کنترل میکروارگانیسمها به صورت محلولهای 5، 10 و 20 درصد توسط دکتر کمیکال در اختیار مشتریان قرار میگیرد.
نتیجه گیری
چالشهای پیش روی بخش آب در دنیایی که هر لحظه در حال تغییر است، بر به روز رسانی فناوریهای تصفیه آب موجود تأکید میکند تا به ما امکان استفاده پایدار از منابع آب در آینده را بدهد.
پیش بینی میشود که آینده فناوری تصفیه آب بر ترکیبی از سیستمهای طبیعی و مهندسی شده برای تأمین آب آشامیدنی از طریق روشهای فنی کارآمد، از نظر مالی امکانپذیر، بر پایه منابع قابل بازیافت و روشهای سازگار با محیط زیست تمرکز می کند.
روش اسمز معکوس که بر پایه جداسازی غشایی عمل میکند یکی از مقرونبهصرفهترین و کارامدترین روشهای تصفیه آب است. اسمز معکوس (RO) یک فرایند تصفیه آب است که با فشار دادن آب از طریق غشایی که یونها را جدا میکند و 99.99 درصد از آلایندههای آب از جمله فلوراید و کلر را حذف میکند، کار میکند.
اسمز معکوس با قابلیت حذف بیشترین ناخالصیها، نسبت به تمام سیستمهای تصفیه آب موجود در بازار امروز، پادشاه سیستمهای تصفیه آب در نظر گرفته میشود.
دکتر کمیکال تأمینکننده انواع مواد شیمیایی صنعتی میباشد. جهت فروش عمده مواد شیمیایی با دکتر کمیکال تماس بگیرید.
همیشه در مورد کاهش مصرف آب و کمبود منابع آب در کره زمین سخن گفته و شنیدهایم، اما در مورد آلودگی آب چطور؟ آلودگی آب و عواملی که باعث آلوده شدن آب میشوند شاید موضوعی باشد که کمتر به آن پرداختهایم.
آلودگی آب و هدر رفت آب، دو مسئلهای هستند که منابع فعلی آب جهانی را تهدید میکنند، اما این دو موضوع، یکی نیستند.
آلودگی آب زمانی است که آب سالم با عوامل آلودهکننده سمی و غیرقابل مصرف میشود، به همان ترتیب که غذا ممکن است فاسد شده و غیرقابل خوردن شود. اما هدر رفت آب زمانی است که آب سالم و قابل استفاده در طی فعالیتهای روزانه دور ریخته میشود.
هدر دادن آب بیشتر شبیه دور ریختن مواد غذایی کاملا خوراکی و سالم است. در هر صورت هردوی این پدیدهها سلامت انسان و دیگر موجودات کرهزمین را بیش از پیش تهدید میکنند.
در این مقاله همراه دکتر کمیکال باشید تا ببینیم عوامل آلوده کننده آب چه هستند و چه تأثیرات منفی بر زندگی ما میگذارند؟ آیا راهی برای کاهش آلودگی بیشتر آب و محافظت از سلامت شهروندان جهانی و کره زمین وجود دارد؟
عوامل موثر در آلودگی آب
مشکل آلودگی آب این است که آب دائماً در معرض عوامل آلودهکننده قرار دارد و متعاقباً غیرقابل نوشیدن یا غیرقابل استفاده میشود. این به این دلیل است که آب یک حلال جهانی است، به این معنی که آب میتواند تقریباً هر مادهای را در خود حل کند و این موضوع آب را به شدت مستعد آلودگی میکند.
عوامل موثر در آلودگی آب را تقریباً در هر جایی میتوان یافت. از مکانهای تولید صنعتی گرفته تا مواد شیمیایی سمی که در کشاورزی استفاده میشوند. یا شهرهایی با آلودگی بالاتر از حد معمول و دیگر آلودهکنندههای آب.
آلودگی آب مستقیما میتواند از کارخانهها ناشی شود، زیرا انتشار گازهای گلخانهای تولید شده به سرعت به منابع آبی اطراف نفوذ میکند. همین امر در مورد شیوههای کشاورزی نیز صدق میکند، کشاورزان از مواد شیمیایی سمی برای اصلاح ژنتیکی میوهها و سبزیجات خود استفاده میکنند. این مواد از طریق هوا میتوانند راه خود را به آبهای مجاور پیدا کنند. آلودگی آب همچنین میتواند ناشی از فاضلاب، آلودگی نفتی و حتی مواد رادیواکتیو ناشی از نیروگاههای هستهای باشد.
منابع آلودگی آب
ممکن است نقطهای یا غیر نقطهای باشند. منبع نقطهای زمانی است که آب از یک منبع منفرد آلوده شده باشد: مانند یک کارخانه نزدیک یا روش های کشاورزی – اما نه هر دو. آلودگی آب با منبع غیرنقطهای زمانی است که آب از چندین منبع آلوده شده باشد و نمی توان یک عامل اصلی آلودگی آب را مشخص کرد.
اکثر موارد آلودگی آب ناشی از آلودگی آب غیر نقطهای است و متأسفانه تعریف و اصلاح علل آلودگی آب با منبع غیرنقطهای نسبت به آلودگی آب با منبع نقطهای بسیار دشوارتر است.
علاوهبر آلودگی آب با منبع نقطهای و غیر =نقطهای، نوع سومی از آلودگی آب به نام آلودگی آب فرامرزی نیز وجود دارد که در آن آب شیرین و سالم با یک منبع آب آلوده مخلوط میشود.
برای درک بهتر آلودگی آب فرامرزی به یک ظرف پاستا فکر کنید که کاملاً قابل خوردن است تا زمانی که کسی مقداری پنیر تاریخ مصرف گذشته روی آن بپاشد! همین مفهوم در مورد آلودگی آبهای فرامرزی نیز صدق میکند.
آلاینده های شیمیایی
آلایندههای شیمیایی آب شامل فلزات سنگین از جمله جیوه، سرب، کادمیوم و غیره، حلالهای مورد استفاده در صنایع، دفع آفتکشها، نشت نفت از کشتیها و غیره میباشند که برای آبزیان سمی بوده و باعث
ناباروری و مرگ موجودات میشوند.
این آلایندههای فلزی هنگامی که در بدن جذب شوند برای انسان نیز خطرناک هستند. و میتوانند به سیستم عصبی، کلیهها و سایر بافتهای بدن آسیب برسانند.
یکی از رایجترین انواع آلایندههای شیمیایی ترکیبات نیترات هستند. نیتراتها مواد شیمیایی هستند که اغلب در کودها و زبالههای مایع و سیستمهای لولهکشی یافت میشوند و بنابراین یکی از رایجترین انواع آلایندههای آب به ویژه در مناطق روستایی هستند.
بهطورکلی مواد شیمیایی صنایع، آفتکشها، فلزات سمی مانند سرب، جیوه، آرسنیک و غیره و همچنین داروهای انسانی یا حیوانی و غیره آلایندههای شیمیایی هستند که آب را از نظر شیمیایی آلوده میکنند.
آلاینده های بیولوژیکی
آلایندههای بیولوژیکی شامل باکتریها، ویروسها و انگلهایی هستند که مسئول بیماریهای ناشی از آب هستند. یکی از رایجترین آلایندهها، میکروارگانیسمهای بیماریزایی به نام پاتوژن است. پاتوژنها بیشتر
باکتریها، ویروسها و تکیاختهها و جز آلایندههای بیولوژیکی هستند.
اگرچه باکتریها اگر مفید نباشند بیضرر در نظر گرفته میشوند، اما تعداد کمی از باکتریهای بیماریزا نیز وجود دارند که از طریق فاضلاب و سیستمهای بهداشتی وارد بدن میشوند. پاتوژنهای منتقله از آب باعث ایجاد بیماریهای متعددی مانند اسهال، بیماریهای گوارشی و غیره میشوند.
آلاینده های فیزیکی آب
آلودگی فیزیکی آب به معنی تغییر در خصوصیات فیزیکی آب است به عنوان مثال تغییر دما، رنگ، کدورت، مواد جامد معلق و غیره.
یک شکل رایج از آلودگی فیزیکی آب، آلودگی حرارتی است. آلودگی حرارتی آب شامل ورود آب گرم از برجهای خنککننده، زبالههای شناور، فوم و زباله است. در مناطق بسیار صنعتی جهان، از نیروگاهها برای تولید برق استفاده میشود، جایی که آب گرم تولید شده در این نیروگاه ها عموماً به محیطزیست باز میگردد.
در نیروگاههای هسته ای، آب به مقدار زیادی برای خنک کردن راکتورها استفاده میشود. تخلیه آب با دمای بالا به یک بدنه آبی طبیعی میتواند زیستگاههای پایین دست را تحتتأثیر قرار دهد، بنابراین؛ تعادل اکولوژیکی را تغییر میدهد.
همچنین مواد جامد معلقی که از سواحل رودخانههای فرسایش یافته، ساختوسازها و سایتهای قطع درختان سرچشمه میگیرند و وارد آب میشوند، نوعی آلودگی فیزیکی آب هستند. این آلایندهها به عنوان ذرات معلق نیز شناخته میشوند، زیرا حاوی ذرات با اندازه بزرگتر هستند که در آب معلق میمانند.
همه این موارد میتواند تعادل طبیعت را بر هم زند که باعث تحریک رشد میکروارگانیسمهای مضر و اختلال در سیستم زیست طبیعی آبزیان شود.
راه های جلوگیری آلودگی آب (و راه های کاهش)
آب آشامیدنی در حال حاضر در کره زمین کمیاب است، به طوری که کمتر از 1٪ از آب جهان سالم و قابل آشامیدن در نظر گرفته میشود، اما آلودگی آب باعث شده است که این مقدار کمی از آب آشامیدنی قابل دوام حتی کمتر از آنچه که هست باشد. اگر اقدامی برای جلوگیری از آلودگی آب و کنترل پیامدهای آن انجام نشود، تقاضای جهانی برای آب آشامیدنی سالم بیش از 30 درصد افزایش خواهد یافت.
همگی همواره هشدارهای مربوط به جلوگیری از آلودگی آب را بارها و بارها شنیدهایم. اما آیا این هشدارها کافی است؟ در عمل برای جلوگیری از آلودگی آب و یا کاهش آن چه باید کرد؟
در اکثر کشورهای دنیا قوانین زیست محیطی برای جلوگیری از آلوده شدن منابع آبی وضع شده است، اما این قوانین بیشتر واکنشی است تا پیشگیرانه. لازم است اقدامات سختگیرانهتری برای جلوگیری از نیاز به احیای آب آلوده و کاهش هزینههای گزاف تصفیه آب و فاضلاب انجام داد.
یکی از این راهها وضع قوانین مؤثر برای جلوگیری از دور ریختن برخی از اقلام در کانال فاضلاب که میتواند آلودگی آب را تشدید کند، است که میتواند به جلوگیری از هدر رفتن آب نیز کمک کند.
کاهش مصرف پلاستیک، محوطهسازی مجدد فضاهای بیرونی برای جلوگیری از هدر رفتن آب، و حتی اقداماتی به سادگی کاهش مصرف کیسههای پلاستیکی، کاهش مصرف مواد شیمیایی، رها نکردن زبالهها در محیط در هنگام پیادهروی برای جلوگیری از ریختن زبالههای بیشتر در سیستمهای فاضلاب شهری نیز میتواند به جلوگیری از آلودگی آب کمک کند.
نتیجه گیری
آب زمانی آلوده میشود که سموم مضر، مانند میکروارگانیسمها یا مواد شیمیایی، وارد رودخانهها، اقیانوسها، دریاچهها یا نهرها شده و کیفیت فعلی آب را کاهش میدهند. مشکل اصلی آلودگی آب این است که سلامت جمعیت ما را تهدید میکند، زیرا مواد شیمیایی موجود در آبهای آلوده بسیار مضر است.
همانطور که آلودگی آب میتواند به طرق مختلف ایجاد شود، میتوان گفت که به همان اندازه عواقب و خطرات مختلفی را میتوان برای این مشکل در نظر گرفت.
مبارزه با آلودگی آب امری دشوار است، اما غیر ممکن نیست. جلوگیری از آلودگی آب مسئله ایست که نیاز به رویکرد جمعی و همکاری گروهی دارد و اقدامات مؤثر در کاهش آلودگی آب نه تنها میلیاردها هزینه تصفیه آب و فاضلاب را کاهش میدهد بلکه حیات دوبارهای به کره زمین و موجودات زنده آن میبخشد.
مواد رسوبزدا در تصفیه آب و فاضلاب انواع مختلف معدنی و آلی دارند. بهترین مواد رسوبزدای معدنی فسفاتها هستند که البته نوع و منشأ فسفات بسیار حائز اهمیت است. از بهترین مواد رسوبزدای آلی نیز میتوان به HEDP (اتیدرونیک اسید) اشاره نمود.
دکتر کمیکال انواع مواد ضد رسوب خود را با کیفیت بالا و ضمانت بهفروش میرساند.
مواد ضد رسوب دیگ بخار صنعتی
مشکل عمده در صنایعی که از تجهیزات مبدل حرارتی و دیگ بخار در فرایندهای صنعتی خود استفاده میکنند تشکیل رسوب است. بهترین روش کنترل رسوب دیگ بخار روش برخط با استفاده از مواد شیمیایی ضد رسوب بویلر است. تاکنون روشی که کارایی بالاتری از مواد شیمیایی ضدرسوب بویلر داشته باشد پیدا نشده است.
به منظور درک بهتر مسئله تشکیل رسوب در بویلر، لازم است رایجترین اشکال رسوب را در دیگ بخار بشناسیم:
رسوب بیولوژیکی
رسوب گیری توسط واکنش شیمیایی
رسوب گیری در اثر خوردگی
رسوب گیری توسط ذرات
ترکیبات شیمیایی که به عنوان عوامل ضد رسوب بیولوژیکی در مبدلهای حرارتی استفاده میشوند، بایوساید نامیده میشوند. علاوهبراین، جداکنندهها، دیسپرسنت و کیلیت کننده ها نیز از دیگر مواد ضدرسوب دیگ بخار هستند که در جدول زیر مکانیسم عملکرد هرکدام را مشاهده میکنید:
عامل ضدرسوب بویلر
متودولوژی
جداکننده (Sequester)
مواد درون مخزن را در حالت تعلیق یا سوسپانسیون حفظ میکند.
دیسپرسنت (Dispersant)
با پخش بار در سطح ذرات آن ها را در معلق نگه میدارد.
کیلیت کننده (Chelator)
تشکیل کمپلکس شیمیایی قوی با ذرات
بایوساید (Biocide)
باعث توقف کامل یا ایجاد اختلال در فعالیت میکروارگانیسمها میشود.
رسوب در دیگ بخار (بویلر)
آب تغذیه دیگ بخار باید عاری از سختی باشد. گاهی به سبب کوتاهی و یا بهرهبرداری نادرست از دستگاه سختیگیر و یا عدم احیا بهموقع رزینها، مقداری سختی وارد آب تغذیه دیگ میشود. افزایش دمای آب در دیگ بخار حلالیت املاح آب را کاهش میدهد. آب مجاور سطوح گرم اشباع میگردد و شرایط رسوبگذاری مواد کم محلول، فراهم میشود.
رسوب ایجاد شده در دیگ بخار، عایق حرارت است. اگر جداره لولهای توسط رسوب پوشیده شود، راندمان حرارتی دیگ افت میکند. در نتیجه جذب حرارت از گازهای حاصل از احتراق کاهش مییابد، انرژی هدر میرود و تولید بخار کم میشود. بهمنظور جبران کاهش تولید بخار، سوخت و بار حرارتی دیگ افزایش مییابد. تحت این شرایط، لولهها گداخته شده و مقاومت خود را از دست میدهند.
رسوبهای جداره و لولههای دیگ بخار به روش مکانیکی و یا شیمیایی پاک میشوند. به طور معمول مواد شیمیایی که برای این منظور بکار میروند، پایه اسیدی دارند. برای این منظور بکار میروند، پایه اسیدی دارند. برای جلوگیری از اثرات نامطلوب اسید بر روی فلز به آنها موادی به نام بازدارنده (Inhibitor) میافزایند. این ترکیب تحت عنوان رسوبزدا (Descaler) در بازار عرضه میشود.
اسید بکار رفته در این مواد، بسته به جنس و حساسیت دستگاهها ممکن است، معدنی، آلی و یا مخلوطی از هر دو باشد. برای رسوبزدایی، محلول ۵ تا ۸ درصد رسوبزدا به کمک پمپ سیرکولاسیون از قسمت فوقانی وارد دیگ بخار میشود و از لوله تخلیه در قسمت تحتانی خارج و به تانک سیرکولاسیون برمیگردد. شیر خروجی هوای دیگ بخار، برای خروج گازها باز است. شستشو تا ثابت ماندن غلظت اسید ادامه مییابد.
غلظت اسید با استفاده از محلول سود یک نرمال، کنترل میشود. میزان مصرف اسید، بستگی به حجم دیگ بخار و مقدار رسوب دارد. درصورتیکه رسوب سولفاتی و سیلیسی در دیگ بخار وجود داشته، به همراه رسوبزدا از آمونیوم بای فلوراید (NH4HF2) استفاده میشود.
باید توجه داشت از مخلوط اسید و این ماده، اسید فلوئوریک تولید میگردد که گازی سمی و خطرناک است. رعایت نکات ایمنی در حین کار الزامی است. عملیات رسوبزدایی در دمای پایینتر از ۶۰ درجه سانتیگراد انجام میگیرد، تا ماده محافظ تجزیه نشود و خاصیت خود را حفظ نماید.
پس از خاتمه رسوبزدایی و شستشو با آب، برای خنثیکردن باقیمانده اسید، دیگ بخار را با محلول ۵% یک خنثیکننده که مادهای قلیایی است، پر میکنند. این محلول تا دمای جوش گرم میشود. سپس دیگ، تخلیه و دوباره با آب گرم شستشو میگردد.
مهم: دیگ بخار را نباید پس از رسوبزدایی خالی و بدون آب نگهداری کرد.
ترکیب شیمیایی برخی از رسوب های مشاهده شده در دیگ بخار
نوع رسوب و ترکیبات آن را نمیتوان پیشبینی کرد که با تغذیه آب معینی چه نوع رسوبی در دیگ بخار ایجاد خواهد شد. حتی با مصرف یک نوع آب، نوع رسوب در نقاط مختلف با یکدیگر متفاوت است. بررسی تأثیر ضخامت رسوب بر روی میزان مصرف سوخت نشان میدهد که رسوبی به ضخامت ۵ میلیمتر مصرف سوخت را تا ۸ % افزایش میدهد. تحت این شرایط برای کارخانهای که ۲۵۰۰۰۰ لیتر در سال سوخت مصرف میکند، ۲۰۰۰۰ لیتر سوخت اضافی نیاز است.
بهمنظور کاهش و جلوگیری از تشکیل رسوب در دیگ بخار، موارد زیر توصیه میشود:
هنگام بهرهبرداری از سختیگیر، در احیا و نگهداری آن دقت کافی به عمل آید تا از عبور آب سخت جلوگیری شود.
سختی باقیمانده در آب تغذیه دیگ بخار، با افزایش مواد شیمیایی مناسب (مانند فسفاتها و پراکندهکنندهها) کنترل شود. این ترکیبات در محیط قلیایی با سختی باقیمانده ترکیب شده و تولید مواد نامحلول لجن مانندی میکنند که به جداره دیگ بخار و یا لوله نمیچسبند.
با زیرآبزدن بهموقع و کافی، غلظت املاح داخل دیگ بخار کنترل شود.
مقدار تزریق مواد شیمیایی به آب تغذیه دیگ بخار به نحوی تنظیم شود که باقیمانده آنها در دیگ بخار در حد مطلوب باشد تا از تشکیل رسوب در بویلر جلوگیری شود.
استفاده مواد شیمیایی برای جریان آب لوله های بویلر
آب تغذیه از آب آشامیدنی (معمولا آب شهر خارج از اتاق دیگ بخار / فرایند) و مایع (بخار مایع شده در دیگ بخار) تشکیل شده است. آب خوراکی به طور معمول حاوی ناخالصی است که میتواند باعث رسوب و سایر مشکلات مرتبط در داخل دیگ بخار شود.
ناخالصیهای معمول در آب عبارتند از قلیا، سیلیس، آهن، اکسیژن محلول و کلسیم و منیزیم (سختی). تخلیه، فرایند حذف فاضلاب دورهای یا پیوسته، برای محدود کردن غلظت ناخالصیها در آب دیگ بخار و کنترل تولید سطح جامد محلول در دیگ بخار استفاده میشود. تخلیه بویلر علاوهبر استفاده از مواد شیمیایی ضروری است.
روش های رسوب زدایی دیگ بخار
روش های رسوب زدایی دیگ بخار به طور کلی به دو دسته رسوبزدایی مکانیکی و رسوبزدایی شیمیایی تقسیم میشود. رسوبزدایی شیمیایی را میتوان شامل دو زیرمجموعه رسوبزدایی قلیایی و رسوبزدایی اسیدی تقسیم کرد.
رسوب زدایی مکانیکی بویلر
در هنگام رسوبزدایی مکانیکی بویلر عمدتاً از شوینده برقی، برس سیمی فولادی و ابزار چکشی استفاده میشود. این روش نسبتاً ساده، کم هزینه است، اما شدت کار بالا، اثر تمیزکنندگی کم و آسیب رساندن به سطح فلز از معایب آن است.
این روش جرمگیری فقط برای دیگهای بخار کوچک قابل اجرا است، زیرا مساحت کوچک و ساختار سادهای دارند و ابزار مناسب برای این منظور در دسترس است.
البته در سالهای اخیر، استفاده از پمپ آب فشار بالا برای رسوبزدایی مکانیکی به سرعت توسعه یافته است. این روش رسوبزدایی که براساس هیدرولیک با فشار بالا، کار میکند هم روشی ایمن و راحت است. اما در حال حاضر، این روش هم به دیگهای صنعتی کوچک و ساده محدود میشود.
شستشوی قلیایی بویلر
روش شستشوی قلیایی بویلر که جز روشهای رسوبزدایی شیمیایی است، راندمان بسیار کمی دارد، بنابراین؛ اغلب باید همراه با رسوبزدایی مکانیکی از آن استفاده کرد. رسوبزدایی قلیایی تأثیر مشخصی بر روی رسوب سولفات و سیلیکات دارد، اما برای رسوبزدایی کربنات، روش رسوبزدایی اسیدی به مراتب بهتر است.
دوز شستشوی قلیایی باید بر اساس نوع رسوب دیگ بخار و با در نظر گرفتن میزان آلودگی مشخص شود. دوز مصرفی رایج برای هر تن آب، کربنات سدیم 3 تا 6 کیلوگرم، یا هیدروکسید سدیم 2 تا 4 کیلوگرم است. ماده شستشوی قلیایی باید در یک مخزن محلول با غلظت مشخصی آماده شود و سپس با پمپ به دیگ بخار تزریق شود.
اگر از این روش برای رسوبزدایی دیگ بخار استفاده کنید باید به طور مرتب با استفاده از روشهای مکانیکی رسوبزدایی که در قسمت قبل شرح داده شد، از شکلگیری و سخت شدن مجدد لایههای رسوب جلوگیری کرد.
شستشوی اسیدی دیگ بخار
در حال حاضر در بین انواع روشهای رسوب زدایی دیگ بخار، شستشوی اسیدی تأثیر خوبی دارد، اما اگر فرایند شستشوی اسیدی به درستی انتخاب نشود، میتواند باعث تشدید خوردگی دیگ بخار شده و حتی گاهی اوقات عملکرد ایمن بویلر را تحت تاثیر قرار دهد.
به منظور اطمینان از ایمنی و کیفیت رسوبزدایی اسیدی دیگ بخار، قبل از هرچیز، ابتدا باید نمونه شآد رسوب را آزمایش کنید و سپس طرح کلی رسوبزدایی را تهیه کنید. به منظور کنترل تداوم فرایند، هنگامی که اسید شروع به کار کرد، شاخص تعیین خوردگی باید در دیگ و مخزن اسید قرار داده شود.
سرعت جریان اسید، دما، غلظت و زمان اعمال محلول اسیدی از جمله فاکتورهای مهمی هستند که باید طبق طرح اجرا و کنترل شوند. همچنین پس از اتمام فرایند باید عملکرد بویلر به خوبی مورد بررسی قرار بگیرد.
شرکت دکتر کمیکال تامین کننده مواد ضد خوردگی و مواد ضد رسوب مورد نیاز صنایع مختلف میباشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه فروش مواد شیمیایی صنعتی و قیمت با کارشناسان بخش فروش در تماس باشید.