نویسنده: خانم دکتر زهره فرهمند

آنتی اسکالانت و چگونگی عملکرد آن

آنتی اسکالانت و چگونگی عملکرد آن

آنتی اسکالانت ها (ضد رسوب  ها) از سیستم های تصفیه آب محافظت می کنند

در حال حاضر تکنیک ممبران اسمز معکوس کاملترین نوع فیلتراسیون آب به شمار می رود و سیستم های مجهز به فیلتر "آر او" (RO ) دستگاههای قدرتمند و موثری برای تولید آب آشامیدنی سالم هستند. بیشتر ممبران های اسمز معکوس که در تصفیه آب کاربرد دارند، به شکل حلزون مارپیچی و یا لوله های فیبر توخالی از جنس فیلم نازک کامپوزیت (TFC)  هستند. جنس این ممبران ها از یک فیلم نازک پلی آمیدی است و همین لایه بسیار نازک باعث عملکرد عالی ممبران است که حتی نمک های محلول را هم می تواند از آب جدا کند.


برای حفظ کارایی سیستم و افزایش عمر ممبران باید یک سیستم پیش تصفیه مناسب بر اساس کیفیت آب خوراک، قبل از ممبران وجود داشته باشد. علاوه بر این که در کنار بهره مندی از این روش قدرتمند برای تصفیه آب، همیشه با این مسأله روبرو هستیم که ممبران به دلیل وجود همین منافذ ریز به مرور دچار رسوب گرفتگی می شود. بیشتر آب های طبیعی غلظت های بالایی از کلسیم، سولفات و یونهای بی کربنات دارند و در بهترین حالت هم موادی مثل گچ و کلسیت به حالت اشباع در می آیند و بر روی سطح ممبران های آب شیرین کن،به صورت کریستال می نشینند. رسوب مواد معدنی، اکسید و هیدروکسید فلزات، مواد بیولوژیک و میکروارگانیسم ها از مهمترین عوامل گرفتگی ممبران یا به اصطلاح فولینگ هستند.

 
به طور کلی به تجمع لایه هایی از مواد مختلف از جمله کلوئیدهای ارگانیک (مثل چربی و میکرورگانیسم ها) و غیرارگانیک (مثل مواد معدنی) در سطح ممبران فولینگ می گویند که شامل پدیده اسکالینگ هم می شود. به طور خاص به رسوب گذاری نمک های کم حلالیت بر روی سطح ممبران اسکالینگ می گویند و بدون استفاده از مواد ضد رسوب به اسم آنتی اسکالانت ها ممبران های "آر او" به دلیل نشست موادی مثل کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم و سولفات استرونتیوم رسوب می گیرند.

 
فولانت به صورت تجمعی از مواد نرم و غیرکریستالی بر روی ممبران ظاهر می شود که معمولا با اسید تمیز می شوند. برای جلوگیری از تجمع فولانت بر روی سطح ممبران پلیمرهایی مصنوعی به نام دیسپرسنت ها طراحی شده اند. دیسپرسنت ها به اسم آنتی فولانت هم به فروش می رسند. دیسپرسنت ها از نظر شیمیایی اغلب همان ویژگی های آنتی اسکالانت را دارند و بر روی هر نوع فولانت دیسپرسنت خاصی موثر است  وبه همین دلیل باید در ابتدا نوع فولانت ایجاد شونده تعیین شود. 


تجمع رسوب مانع عبور موثر آب از المنت های ممبران می شود و بازدهی سیستم را به شدت کم می کند و هزینه های سیستم را بالا می برد. بنابراین از نظر اقتصادی بهتر است از رسوب گذاری جلوگیری شود؛ حتی اگر حل کننده های قوی برای این رسوب ها وجود داشته باشد. پاکسازی رسوب ها از ممبران، کاری مشکل است و وقت زیادی می گیرد؛ این احتمال هم وجود دارد که رسوب گذاری به ممبران آسیب برساند. تعویض ممبران بخصوص در تجهیزات صنعتی بزرگ به طور قابل ملاحظه ای پرهزینه تر از روش هایی است که برای جلوگیری از این مشکل وجود دارد. 


    

سه روش کنترل رسوب گذاری بر روی ممبران


اسیدی کردن


اضافه کردن اسید باعث از بین رفتن یون های کلسیم و بنابراین حذف یکی از واسطه های فعال مورد نیاز برای رسوب کردن کربنات کلسیم می شود. این روش برای جلوگیری از ایجاد رسوب کربنات کلسیم کارآمد است؛ اما در برابر انواع دیگر رسوب تاثیری ندارد. علاوه بر این اسید موجب خوردگی تانک و تجهیزات مونیتورینگ سیستم می شود و مهمتر از همه این که در نهایت  آب را اسیدی می کند. 

نرم کردن با مکانیسم تعویض یونی

در این مکانیسم از سدیم استفاده می شود و یون های منیزیم و کلسیم آب خوراک با یون سدیم جایگزین می شوند و سپس ممبران با یک محلول نمکی شستشو داده می شود. این روش نیاز به استفاده مداوم از اسید و یا آنتی اسکالانت را کمتر می کند اما هزینه نسبتا بالایی دارد. 


استفاده مداوم از آنتی اسکالانت


آنتی اسکالانت ها مواد سطحی فعالی هستند که با سه روش با رسوب گذاری در سطح ممبران مقابله می کنند. برخی از آنتی اسکالانت توانایی نگهداری محلول های فوق اشباع را به حالت محلول دارند و بعضی از آن ها شکل کریستال ها را تغییر می دهند و شکل نرم و غیر چسبنده ایجاد می کند که تراکم کمتری دارند. بعضی از آنتی اسکالانت ها هم توانایی جذب شدن بر روی کریستال ها و یا ذرات کلوئیدی را دارند که باعث ایجاد بار منفی بر روی ذرات می شوند و بنابراین ذرات در حال رسوب را از هم جدا می کند. 
اسیدی کردن به دلیل هزینه زیادی که باید برای اسید، تانک ها و تجهیزات مونیتورینگ صرف شود، روش مقرون به صرفه ای نیست. علاوه بر این که اسید کربونیک اضافی وارد شده به آب هم هزینه نرم کردن آن را با روش های تعویض یون بیشتر می کند. آنتی اسکالانت ها نسبتا ارزان هستند که هزینه اضافی دیگری را ایجاد نمی کنند.در مقایسه با روش اسید زدن یا آنتی اسکالانت، مهمترین اشکال نرم کردن آب بالا بودن هزینه آن به دلیل نیاز به تجهیزات خاص است.


آنتی اسکالانت ها مواد شیمیایی هستند که برای جلوگیری از تشکیل کریستال های نمک های معدنی و رسوب آن ها طراحی شده اند. در طول دو دهه اخیر نسل های جدید آنتی اسکالانت به بازار آمده اند که عمدتا از جنس پلیمرهای ارگانیک مصنوعی مانند پلی کربوکسیلات و پلی آکریلات هستند. هگزامتوفسفات از اولین آنتی اسکالانت هایی بود که برای ممبران RO به بازار آمد؛ ولی این نوع به دلیل محدودیت هایی که در هنگام کار داشت، بعد از ظهور انواع جدیدتر کمتر استقبال شد.

 
استفاده از نوع و مقدار مناسبی از آنتی اسکالانت هم اهمیت زیادی برای حفظ دستگاه دارد.  استفاده از دوز کمتر از حد اپتیمم نمی تواند از رسوب گرفتن ممبران جلوگیری کند و استفاده از دوزهای بالاتر هم باعث تجمع آنتی اسکالانت و دیسپرسنت در سطح ممبران می شود. روش های محاسبه ای دقیقی وجود دارند که با استفاده از نتایج آنالیز مواد معدنی آب مورد نظر می توانند احتمال تشکیل رسوب بر روی سیستم را به صورت کامپیوتری برآورد و نوع و دوز مورد نیاز آنتی اسکالانت مناسب را تعیین کنند. مثلا در آنتی اسکالانت هایی که از پلی آکریلیک اسید ساخته شده اند، اگر غلظت بالایی از یون در محیط وجود داشته باشد، مستعد ایجاد فولانت هستند که بر روی سطح ممبران رسوب می کند. در زمان توقف کار ممبران، تزریق آنتی اسکالانت باید متوقف شود و آنتی اسکالانت با فشار از ممبران خارج شود وگرنه در آن ته نشین شده و فولینگ ایجاد می کند. در این نوع سیستم ها معمولا یک میکسر برای مخلوط کردن آنتی اسکالانت قبل از ورود به ممبران و یک مترینگ برای تزریق آنتی اسکالانت کار گذاشته می شود که در هر چند ثانیه مقدار مشخصی از آن را به سیستم تزریق می کند. 


به طور کلی طراحی یک سیستم پیش تصفیه مناسب و استفاده از تصفیه کننده های شیمیایی برای نگهداری ممبران ضروری هستند و باعث کاهش هزینه های نگهداری این نوع سیستم ها می شوند. 

نظرات کاربران

نظرات خود را ارسال نمایید

لطفا اطلاعات زیر را تکمیل و سپس ارسال نمایید