در میان انواع بازدارنده های رسوب مورد استفاده در صنعت تصفیه آب، آنتی اسکالانت فسفوناته به عنوان یکی از مؤثرترین و پرکاربردترین گزینه ها شناخته می شود. این ترکیبات با ساختار شیمیایی پایدار و قدرت بالای مهار تشکیل رسوبات معدنی، نقش مهمی در حفظ عملکرد ممبران های اسمز معکوس و تجهیزات حرارتی ایفا می کنند.
اما دقیقا آنتی اسکالانت فسفوناته چیست و چه ویژگی هایی آن را به انتخابی مطمئن در شرایط عملیاتی سخت تبدیل کرده است؟ شناخت عملکرد، مزایا و موارد مصرف این گروه از آنتی اسکالانت ها به شما کمک می کند تا از کاهش راندمان، افزایش هزینه های نگهداری و توقف های ناخواسته در سیستم های صنعتی جلوگیری کنید.
آنتی اسکالانت فسفوناته چیست؟
آنتی اسکالانت فسفوناته نوعی آنتی اسکالانت (مواد ضد رسوب) است که در تصفیه آب صنعتی، به ویژه در سیستم های اسمز معکوس (RO) و دیگر فرآیندهای تصفیه و پالایش آب برای جلوگیری از تشکیل رسوبات معدنی روی سطح ممبران ها و تجهیزات به کار می رود. این مواد بر پایه فسفونات ها (phosphonates) هستند که گروه های فسفونیک در ساختارشان باعث پیوند قوی با یون های فلزی مثل کلسیم و منیزیم و جلوگیری از رسوب گذاری ترکیباتی مانند کربنات ها و سولفات ها می شود.
فسفونات ضد رسوب چگونه عمل می کند؟
عملکرد آنتی اسکالانت فسفوناته صنعتی با سه مکانیزم اصلی، بازداری آستانه ای (threshold inhibition)، اختلال در رشد و ساختار کریستال ها، و پراکنده کردن ذرات ریز برای جلوگیری از چسبیدن و تجمع آن ها، باعث مهار تشکیل رسوبات معدنی روی سطوح تجهیزات و افزایش عمر مفید سیستم های تصفیه آب می شود.
- بازدارندگی آستانه ای: در این مکانیسم آنتی اسکالانت های فسفوناته با یون های کلسیم و منیزیم واکنش داده و کمپلکس هایی پایدار تشکیل می دهند که از ترکیب این یون ها با آنیون های کربنات، سولفات یا فسفات جلوگیری می کند. این فرایند باعث می شود حتی در غلظت های بسیار پایین، آستانه رسوب گذاری به میزان قابل توجهی افزایش یافته و تشکیل کریستال های رسوب گذار به تأخیر بیفتد یا کاملاً مهار شود. بدین ترتیب، فسفوناتها توانایی کنترل رسوب گذاری در شرایطی که غلظت یون ها بالاتر از حد اشباع است را نیز دارند.
- اختلال در رشد و ساختار کریستال ها: علاوه بر بازداری آستانه ای، فسفونات ها با جذب روی هسته های اولیه کریستال ها و تغییر در ساختار آن ها، رشد و چسبیدن بلورها را مختل می کنند و کریستال هایی با اندازه و شکل غیرعادی ایجاد می کنند که به راحتی رشد نمی کنند.
- جلوگیری از چسبندگی ذرات: این ترکیبات با ایجاد بار منفی روی ذرات، باعث دافعه الکترواستاتیک بین آن ها شده و از تجمع و چسبیدن ذرات به سطوح جلوگیری می کنند. نتیجه این فرآیند، حفظ ذرات در حالت ریز و پراکنده است که همراه جریان آب منتقل می شوند و رسوب سخت روی ممبران ها و لوله ها تشکیل نمی دهند.
ترکیب این مکانیزم ها، فسفونات ها را به آنتی اسکالانتی موثر و پرکاربرد در سیستم های آب شیرین کن، برج های خنک کننده و دیگر کاربردهای صنعتی تبدیل کرده است.
آنتی اسکالانت فسفوناته در چه شرایطی استفاده می شود؟
آنتی اسکالانت فسفوناته در تصفیه آب زمانی استفاده می شود که پتانسیل رسوب گذاری آب بالا باشد یا سیستم در شرایط عملیاتی سخت مانند آب دریا، آب های لب شور، آب های سخت چاه یا منابع آب با غلظت بالای TDS (کل جامدات محلول) کار می کند. بنابراین، آب خوراک سیستم تصفیه یا اسمز معکوس (RO/NF) دارای مقادیر قابل توجهی از یون های معدنی رسوب ساز (کلسیم، منیزیم، سولفات، باریم و بیکربنات) است و احتمال تشکیل رسوبات سخت روی ممبران ها یا سطوح تجهیزات وجود دارد.
در چنین شرایطی، بدون استفاده از آنتی اسکالانت، نمک های محلول با تغییرات فشار و غلظت در سیستم می توانند به شکل کربنات کلسیم، سولفات ها و دیگر ترکیبات نامحلول رسوب کنند که منجر به کاهش راندمان، گرفتگی ممبران، افزایش مصرف انرژی و نیاز به شستشوی مکرر می شود.
بهترین دوز مصرف آنتی اسکالانت فسفوناته چقدر است؟
دوز مصرف آنتی اسکالانت فسفوناته کاملا به آنالیز آب خوراک (سختی کلسیم و منیزیم، قلیائیت، سیلیکا، TDS)، دمای آب، درصد ریکاوری و شرایط عملیاتی سیستم بستگی دارد، بنابراین عدد ثابت و یکسانی برای همه سیستم ها وجود ندارد. در بیشتر سیستم های اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)، دوز معمول بین 1 تا 5 ppm (میلی گرم بر لیتر) است. در شرایطی که آب خوراک بسیار سخت یا با TDS بالا باشد، باتوجه به شرایط سیستم، از دوز بالاتر استفاده می شود.
طبق نتایج منتشرشده در مقاله Characterization of phosphonate-based antiscalants used in drinking water treatment plants در مجله Journal of Chromatography A، در شرایط عملیاتی، معمولا 1 تا 3 میلی لیتر از محصول آنتی اسکالانت فسفوناته حاوی 25–50٪ فسفونات فعال به ازای هر متر مکعب آب خوراک تزریق می شود. این مقدار طبق دستورالعمل سازندگان و استانداردهای کیفیت آب (German Drinking Water Ordinance دستورالعمل آب آشامیدنی آلمان و استاندارد اروپایی DIN EN 15040 مربوط به مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه آب آشامیدنی) تعریف شده است که دوز فسفونات های مشخصی را برای استفاده در آب شرب تایید کرده اند.
به علاوه، با استفاده از حسگرهای هوشمند پیش بینی رسوب و شبیه سازی های آزمایشگاهی می توان دوز را دقیق تر تنظیم کرد و از استفاده آنتی اسکالانت اضافی جلوگیری نمود.
کاربردهای اصلی آنتی اسکالانت پایه فسفونات
کاربرد آنتی اسکالانت فسفوناته شامل موارد زیر می شود:
- سیستم های تصفیه آب اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF): این ترکیبات برای جلوگیری از تشکیل رسوب نمک های معدنی روی سطح ممبران ها در تصفیه آب لب شور و نمک زدایی آب دریا به کار می روند و باعث افزایش راندمان و طول عمر ممبران می شوند.
- برج های خنک کننده و سیستم های گردش آب صنعتی: فسفونات ها با کنترل رسوبات کلسیم و باریم از کاهش انتقال حرارت و گرفتگی جلوگیری می کنند و عملکرد سیستم های خنک کننده را بهبود می بخشند.
- آب بویلرها و تجهیزات حرارتی: به عنوان بازدارنده رسوب، مانع تشکیل مقیاس سخت در پوسته ها و لوله ها می شوند و با کاهش رسوب گذاری، بهره وری انرژی را افزایش می دهند.
- تجهیزات خطوط لوله و مبدل های حرارتی: فسفونات ها تشکیل رسوبات در خطوط انتقال آب، گرمکن ها، مبدل های حرارتی و تجهیزات چرخه آب را کاهش می دهند و از خوردگی و خرابی تجهیزات جلوگیری می کنند.
- تولید برق و نیروگاه های حرارتی: در سیستم های آب خنک کننده عظیم، فسفونات ها با جلوگیری از رسوب گذاری در برج ها و مبدل های حرارتی، کاهش خوردگی در دیگ های بخار فشار بالا و افزایش عمر تجهیزات، نقش حیاتی در تنظیم دما و عملکرد توربین ها و کندانسورها ایفا می کنند.
- صنایع سنگین و تولیدی: در تولید فولاد، معدن و پتروشیمی، فسفونات ها کیفیت آب سیستم های خنک کننده را حفظ کرده، خطر رسوب گذاری و خوردگی در خطوط فرآوری فلزات را کاهش می دهند و تصفیه فاضلاب صنعتی را بهبود می بخشند.
- صنعت مواد غذایی و نوشیدنی: این ترکیبات در جلوگیری از رسوب در تجهیزات پاستوریزه و استریلیزاسیون، کاهش خوردگی مخازن استیل و تضمین رعایت استانداردهای بهداشتی آب، کاربرد دارند.
- صنعت نفت و گاز: فسفونات ها در عملیات استخراج، پالایش و تولید پتروشیمی برای جلوگیری از رسوب در خطوط لوله، حفظ راندمان مبدل های حرارتی و کنترل رسوب مواد معدنی در آب تولیدی مورد استفاده قرار می گیرند.
آنتی اسکالانت های فسفوناته راه حلی چندمنظوره برای جلوگیری از رسوب گذاری در سیستم های تصفیه آب، تجهیزات حرارتی و خطوط صنعتی هستند و با حفظ کارایی و افزایش طول عمر تجهیزات، هزینه های عملیاتی را کاهش می دهند.
مزایای آنتی اسکالانت فسفوناته
در این بخش به بررسی موارد مصرف آنتی اسکالانت فسفوناته در سیستم تصفیه آب مصارف مختلف و سایر سیستم های صنعتی می پردازیم:
- کاهش هزینه های عملیاتی از طریق کنترل رسوب و خوردگی
- کاهش هزینه های نگهداری به دلیل افزایش عمر تجهیزات و کاهش نیاز به تمیزکاری یا تعویض
- افزایش راندمان انتقال حرارت در دیگ های بخار و سیستم های خنک کننده
- کاهش مصرف انرژی در سیستم های حرارتی و برودتی
- کاهش خاموشی های ناگهانی و به حداقل رساندن زمان ازکارافتادگی تجهیزات
- سازگاری کامل با زیست کش ها، پراکنده سازها و لخته سازها در فرمولاسیون های تصفیه آب
- کمک به رعایت استانداردهای زیست محیطی و مقررات تخلیه پساب
- کاهش مصرف کلی مواد شیمیایی به دلیل اثربخشی بالا در غلظت های پایین
- پایداری عملکرد به دلیل تجزیه پذیری زیستی آهسته و اثر حفاظتی طولانی مدت
- قابلیت ادغام با استراتژی های تصفیه سازگار با محیط زیست
- مهار مؤثر تشکیل رسوبات معدنی از طریق کیلیت سازی یون های کلسیم و منیزیم
- کاهش رسوب گذاری روی ممبران های اسمز معکوس
- افزایش طول عمر ممبران ها و کاهش دفعات شستشوی شیمیایی (CIP)
علاوه بر این، آنتی اسکالانت فسفوناته RO به دلیل کارایی بالا در دما و pH گسترده، حتی در شرایط سخت آبی (مانند آب های با TDS یا دمای بالا) عملکرد پایدار دارشته و می تواند با دوزهای کمتر نسبت به برخی آنتی اسکالانت های دیگر اثر قابل قبولی در کنترل رسوب ارائه دهد که این امر نیز هزینه مواد شیمیایی را کاهش می دهد.
محدودیت ها و نکات مهم مصرف
یکی از مهم ترین محدودیت های آنتی اسکالانت های فوسفونات این است که این ترکیبات شیمیایی معمولا حاوی فسفر هستند و می توانند به افزایش بار فسفر در پساب ها منجر شوند که در برخی کاربردها (به ویژه زمانی که استانداردهای خروجی فسفر محدود باشد) مورد پسند نیست و نیاز به مدیریت پساب دارد.
علاوه بر این، کارایی فسفونات ها در برخی شرایط خاص مانند آب هایی با سطح بالای سیلیس یا زمانی که نیاز به خاصیت پراکنش قوی ذرات باشد، نسبت به برخی پلیمرهای پیشرفته کمتر بوده و نیاز به ترکیب با افزودنی های دیگر یا استفاده از آنتی اسکالانت های ترکیبی برای دستیابی به عملکرد بهینه است. همچنین تعیین دقیق دوز مناسب و جلوگیری از تزریق بیش از حد (overdose) اهمیت دارد، زیرا مقدار نامناسب می تواند اثرات نامطلوبی در سیستم یا فرآیندهای پسا تصفیه ایجاد کند.
برای خرید آنتی اسکالانت فسفوناته با اطمینان از کیفیت و اصالت، به وبسایت فروشگاه آبین مراجعه کنید. تمامی محصولات ارائه شده در آبین با لیبل اصالت کالا عرضه می شوند و امکان استفاده از 7 روز ضمانت بازگشت کالا نیز برای مشتریان فراهم است تا خریدی مطمئن و بدون ریسک داشته باشند. در میان محصولات موجود در آبین، آنتی اسکالانت فلوکن مدل 190 به عنوان یک آنتی اسکالانت بر پایه فسفونات شناخته می شود که برای کنترل رسوب در سیستم های اسمز معکوس (RO) کاربرد دارد. شما می توانید برای دریافت قیمت این محصول و اطلاعات بیشتر در این زمینه، با کارشناسان آبین در تماس باشید.
نظرات
دیدگاهی برای این مقاله ثبت نشده است