آنتی اسکالانت

آنتی اسکالانت

یکی از مشکلات جدی جوامع امروزی دسترسی به منابع آبی قابل شرب است. 97 درصد از منابع آبی کره زمین را آب های شور موجود در دریاها تشکیل می دهند و بخش کمی از 3 درصد منابع آبی باقی مانده، به صورت منابع آب های سطحی و زیرزمینی قابل دسترس می باشند. باتوجه به این امر، ضرورت برنامه ریزی دقیق جهت بهره وری بهینه از منابع آبی موجود اجتناب ناپذیر می باشد.

از طرفی رشد جعیت جهان و در نتیجه رشد سریع صنایع مختلف مصرف کننده آب، موجب کاهش قابل ملاحظه منابع آب های سطحی و زیر زمینی، گردیده است. یک راه حل مناسب جهت رفع این معضل، استفاده از منابع فراوان آب دریا و تبدیل آن به آب شرب و آب مناسب جهت استفاده در صنایع می باشد. امروزه استفاده از تکنولوژی اسمزمعکوس RO به عنوان یکی از روش های مهم جهت خالص سازی آب به کار می رود. یکی از  مسایل عمده استفاده از غشاءهای اسمز معکوس گرفتگی  غشاء است.

هر سيستم غشایي نظير سیستم آب شیرین کن اسمز معکوس R.O بطور طبیعی بر اثر وجود مواد معلق، املاح محلول و پارامترهای میکروبی موجود در آب خوراک دچار گرفتگی می­شود که این امر  وجود پیش تصفیه فیزیکی و شیمیایی صحیح برای  سیستم را ضروری می سازد. گرفتگی ممبران بصورت رسوب گزاری و فولینگ تعریف می شود. فرآیند رسوب گزاری (Scaling) به دلیل  نشست ترکیبات معدنی از جمله کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سیلیکا و سولفات باریم می باشد که تشکیل این رسوبات بر روی سطوح ممبران های آب شیرین کن منجر به کاهش تولید آب شیرین، افزایش فشار، افزایش مصرف انرژی و افزایش تعداد دوره های شستشو و سرویس دستگاه آب شیرین می شود که لزوم کنترل  رسوب گزاری (Scaling)را ضروری می سازد.

قبل از اینکه به معرفی بازدارنده های رسوب بپردازیم بهتر است از نحوه تشکیل رسوب آشنا شویم.

به طور کلی فرایند تشکیل رسوب به چهار مرحله تقسیم می­شود:

  • خوشه­ای شدن یون (ion clustering)
  • تشکیل هسته (nucleation)
  • تشکیل کریستال (crystal formation)
  • رشد کریستال (crystal growth)

 

شماتیک این چهار مرحله در شکل 1 نشان داده شده است.

بطور کلی زمانیکه غلظت یه نمک از  مقدار انحلال پذیری آن در شرایط محلول بالاتر رود و به حالت فوق اشباع برسد هسته های اولیه رسوب تشکیل و در صورتیکه  کریستالها رشد و به اندازه معینی برسند فرایند رسوب گزاری آغاز می شود و این فرایند تا زمانیکه غلظت نمک بصورت فوق اشباع باشد، ادامه می یابد.

 

 

 

 

روش­های جلوگیری از تشکیل رسوب

روش­های مختلفی در زمینه جلوگیری از تشکیل رسوب در فرایند اسمز معکوس مورد استفاده قرار می­گیرد:

1- حذف یون­های کلسیم و منیزیم از آب با استفاده از رزین­ها از یکی از روش­های پیشنهادی می­باشد. این روش مستلزم پرداخت هزینه­ی مازاد جهت تهیه تجهیزات و فرایند احیای رزین می­باشد.

2- تزریق اسید نیز با کاهش pH آب منجر به کاهش تشکیل رسوب کلسیم کربنات و کلسیم فسفات می­شود اما در کاهش میزان تشکیل رسوب کلسیم سولفات نقشی ندارد. ازجمله معایب استفاده از اسید شرایط مربوط به نگهداری و حمل و نقل آن می­باشد.

3- استفاه از بازدارنده های رسوب (آنتی اسکالانت) نسبت به سایر روش­ها مزایایی از قبیل کاهش هزینه­های عملیاتی و کاهش خطرات مربوط به حمل و نقل، نگهداری و استفاده را دارا می­باشد.

 

 

مواد بازدارنده رسوب یا آنتی اسکالانت مواد فعال سحطی هستند که با روش­های مختلفی فرایند تشکیل رسوب را به تاخیر انداخته و یا در ایجاد رسوب اختلال ایجاد می­نماید. این مکانیزم­ها عبارتند از:

  • به تاخیر انداختن تشکیل رسوب (threshold inhibiton): به کمک این مکانیزم، آنتی اسکالانت­ها با ایجاد ثبات و تعادل در محلول حاوی نمک فوق اشباع مانع از تشکیل رسوب روی سطح ممبران شده و به این ترتیب با تزریق آنتی اسکالانت مناسب امکان طراحی و کارکرد سیستم اسمز معکوس با ریکاوری بالاتر (نسبت به حالتی که آنتی اسکالانت تزریق نمی­شود) وجود دارد.
  • شکستن کریستال­ها (crystal distorsion): آنتی اسکالانت قادر است کریستال ها را از شکل طبیعی خارج کند و یک رسوب غیر چسبنده نرم ایجاد نماید. در سطح میکروسکوپی وقتی یک کریستال شروع به شکل گرفتن کند، گروه های با بار منفی در مولکول آنتی اسکالانت، بار مثبت روی هسته رسوب را جذب میکند و سبب قطع کردن تعادل الکترونیکی که برای تکثیر رشد کریستال نیاز است می شود. وقتی آب با تغییر دهنده های کریستال تصفیه شد، کریستال های رسوب ناهموار به نظر می رسند، عموما بیشتر بیضی شکل اند و کمتر فشرده و بهم چشبیده اند.
  • پراکنده کردن (dispersion): توانایی برخی از آنتی اسکالانتها در جذب شدن روی کریستال ها یا ذرات کلوئیدی می باشد و یک بار آنیونی بالایی را القا کردن است که به جدا نگه داشتن کریستال ها می انجامد. همچنین این بار آنیونی بالا، ذراتی را از بارهای آنیونی فیکس شده که در سطح ممبران موجود هستند نیز جدا می کند.

 

انتخاب آنتی اسکالانت:

مواد بازدارنده رسوب (آنتی اسکالانت ها) از ترکیبات فسفونیت ها فرموله می شوند که این ترکیبات دارای عوامل چندمنظوره برای کنترل تشکیل رسوب و پراکندگی ذرات جامد در آب است. فسفونیت ها برای کنترل املاح سختی زا بسیار عالی بوده و با خاصیت بازدارندگی تری شولد از سایر بازدارنده های پلیمری از جمله پلی فسفات ها و فسفات ها بهتر عمل می کنند. به منظور انتخاب آنتی اسکالانت مناسب با شرایط عملیاتی، می بایست به نکات زیر دقت نمود:

  • آنالیز دقیق آب خام
  • مقدار ریکاوری دستگاه
  • تعداد غشاها و نحوه­ی چیدمان آن­ها
  • ظرفیت دستگاه

نکته مهم در تزریق آنتی اسکالانت ها محاسبه ی دوز دقیق تزریق است که کارشناسان مجرب مجموعه­ی پارسیان فراب لیان با استفاده از نتایج آنالیز آب ورودی به آب شیرین کن، این میزان را برای شما متناسب با  شرایط دستگاه  محاسبه و تعیین می نمایند.  در واقع  در صورت  تزریق  کمتر از حد مورد نیاز آنتی اسکالانت، تشکیل رسوب  بر روی سطوح ممبران با سرعت بیشتری شکل می گیرد و درصورت  تزریق بیش از حد مورد نیاز نیز موجب گرفتگی ممبران می شود. نکته مهم دیگر در انتخاب آنتی اسکالانت سازگار بودن آن با نوع غشا ممبران می باشد. محل تزریق آنتی اسکالانت قبل از فیلترهای میکرونی می باشد و بوسیله پمپ تزریق بصورت پالس به سیستم تزریق می شود.

شرکت پارسیان فراب تولید کننده انواع آنتی اسکالانت بصورت زیر می باشد که میزان تزریق آن متناسب با شرایط کارکرد دستگاه، دما، pH، ریکاوری دستگاه بین 2 تا 5 ppm تغییر می کند.

 

آنتی اسکالانت
کد محصول pH دانسیته (gr/cm3) مصرف کلی (ppm)
Hypotreat 440 کمتر از 2 1.07-1.2 2-5
Hypotreat 441 3-5 1.07-1.1 2-5
Hypotreat 442 10-12 1.09-1.13 2-5
Hypotreat 460 کمتر از 2 1.11-1.17 2-5
Hypotreat 461 3-5 1.12-1.19 2-5
Hypotreat 462 10.5-12.5 1.13-1.17 2-5
Hypotreat 470 کمتر از 2 1.12-1.16 2-5
Hypotreat 471 3-5 1.12-1.2 2-5
Hypotreat 472 8-10 1.18-1.23 2-5