تست آنتی اسکالانت ها برای کنترل رسوبات کلسیم فلوراید در RO
در محیط زیست کلسیم فلوراید به طور طبیعی در هوازدگی سنگ و انفجارات آتش نشانی و هم چنین به دلیل فعالیت های انسانی مانند استخراج سنگ فسفات، صنعت فولاد و آب آشامیدنی رخ می دهد. در منابع آب طبیعی غلظت فلوراید کم و تا 5 ppm می باشد؛ اما در هر حال فاضلاب صنایع معدنی و فلزی مقدار فلوراید را تا 80 ppm افزایش می دهند. برای رعایت مقررات زیست محیطی و هم چنین کاهش هزینه ها، آب های فرایند صنایع فلزی و معدنی اغلب در دستگاه های تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس با بازیابی بالای 70-80% بازیابی می شوند.
در این شرایط آب های شور که دارای مقادیر زیادی فلوراید و کلسیم هستند، اشباع کلسیم در آنها بیش تر می شود و به دلیل قابلیت انحلال کم کلسیم فلوراید تشکیل رسوب شیمیایی می دهند. این مقاله مطالعات آزمایشگاهی را برای بررسی افزودنی هایی که می توانند رسوبات کلسیم فلوراید در آب هایی با شاخص اشباع فلوراید کسیم بالا تا 300 را کنترل کنند، انجام داده است.
تحلیل آب هایی با مقادیر بالای فلوراید
آب معمولی در کارخانه صنایع فلزی و فولاد دارای مقدار زیادی فلوراید تا 80 میلی گرم در لیتر می باشد. این مطالعات بر روی فاضلاب دو کارخانه فولاد آسیا متمرکز شده است. آب ها در سیستم های اسمز معکوس در نرخ بازیابی حدود 70-80% بازیابی می شوند.
تحلیل این دو آب انجام شده است و شاخص های اشباع فلوراید کلسیم با استفاده از معادله مشخصی محاسبه می شود که در این جا مورد بحث ما نیست. عوامل و پارامترهای دخیل در این محاسبه شامل ضریب فعالیت یون های کلسیم و فلوراید، غلظت یون های کلسیم، غلظت یون های فلوراید و محصول حلالیت فلوراید کلسیم می باشد.
سطح اشباع بزرگ تر از 1 نشان می دهد که کلسیم فلوراید از حد مجاز بیش تر است و احتمال ایجاد رسوبات آن افزایش می یابد. هم چنین مقدار شاخص اشباع بزرگ تر نیز پتانسیل بیش تر تشکیل رسوبات کلسیم فلوراید را نشان می دهد. سه مشخصه شیمی آب سه شاخص اشباع کلسیم فلوراید را در 150، 200 و 300 نشان می دهند، که احتمال دارد در جریان پساب سیستم اسمز معکوس در بازیابی ها مربوط 75%، 77% و 80% یافت می شود.
آزمایشات و تست کلسیم فلوراید ثابت
هدف این مطالعه این بوده است، که مشخص شود آیا میزان رسوب فلوراید کلسیم در غلظت RO با شاخص های اشباع فلوراید کلسیم بالا کنترل می شود یا خیر؟
این آزمایش بر اساس سه آب مصنوعی با غلظت بالای فلوراید و کلسیم انجام شده است. محلول های کاتیونی و آنیونی جداگانه ساخته شده اند. محلول ها به نسبت مساوی مخلوط شده اند تا میزان اشباع کلسیم فلوراید مورد نظر 150، 200 و 300 باشد و مواد افزودنی A،B و C به غلظت مورد نیاز افزوده شده است (طبق جدول زیر). سپس نمونه ها تکان داده شدند و به مدت یک ساعت در دمای اتاق باقی بمانند یا آزمایش 30 دقیقه برای انجام تست در SI=300 به دلیل شدت رسوب گذاری انجام شود. وجود کدورت مشخص شد و نمونه ها فیلتر شدند و برای سطح کلسیم باقی مانده در محلول تست شده است. رسوب ایجاد شده در شرایط بدون مواد افزودنی کنترل شده، خشک شده و تجزیه فیزیکی بر روی آن انجام شده است.
عنصر |
شاخص اشباع برای کلسیم فلوراید |
||
SI=300 |
SI=200 |
SI=150 |
|
میلی گرم در لیتر |
|||
کلسیم |
88 |
96 |
110 |
منیزیم |
46 |
50 |
56 |
سدیم |
3199 |
3211 |
3144 |
پتاسیم |
659 |
710 |
823 |
فلوراید |
320 |
345 |
400 |
بی کربنات |
500 |
538 |
615 |
کربنات |
14 |
11 |
16 |
کلراید |
4916 |
4942 |
4830 |
TDS |
9741 |
9903 |
9994 |
بازیابی |
75% |
77% |
80% |
تجزیه و تحلیل شکست اشعه X نشان می دهد، که کریستال های کلسیم فلوراید تشکیل شده اند و میکروسکوپ الکترونی اندازه کریستال ها را در محدوده 0.5 تا 2 میکرومتر نشان می دهد.
تست مقدار پویای کلسیم فلوراید بر روی ممبران
برای ارزیابی بیش تر اثر افزودنی ها، یک آزمایش غشایی پویا توسعه داده شد. در آزمایش از غشای اسمز معکوس با سطح فعال 91 متر مربع استفاده شده است. غشا در یک سلول فیلتراسیون قرار داده شده است. آب آزمایش فلوراید کلسیم طبق شیمی آب جدول زیر و در فشار 10 psi به غشای RO پمپ شده است.
شیمی آب |
|
کلسیم |
105 |
پتاسیم |
247 |
سدیم |
4 |
فلوراید |
120 |
بی کربنات |
10 |
کلراید |
186 |
TDS |
671 |
PH |
7.5 |
SI |
8.49 |
تغییر در جریان نفوذ پذیری در طی 4 ساعت در محلول آزمایش با اضافه کردن 1 ppm آنتی اسکالانت با آزمایش بدون افزودنی و برای مرجع کلسیم کلراید 650 ppm نمک کلراید سدیم مقایسه شده است.
نتایج تست آنتی اسکالانت برای رسوبات کلسیم فلوراید ثابت
سه نوع آنتی اسکالانت A،B و C در آزمایش تست شدند. روش منتشر شده می گوید در شرایط بدون افزودنی، رسوبات کلسیم فلوراید در آب با شاخص اشباع بالای کلسیم فلوراید (SI) 150، 200 و 300 سریع است (بین 3-8 دقیقه).
نتایج نشان می دهند که آنتی اسکالانت A و C به طور موثری در کنترل رسوبات کلسیم فلوراید در دوز 2-6 ppm عمل کرده اند. آنتی اسکالانت B حتی موقعی که سطح دور تا 6 ppm هم افزایش یافت موثر نبود. برای تمایز قائل شدن بین فعالیت آنتی اسکالانت A و C یک میلی گرم یون آهن به آب اضافه شد تا آب دارای فلزات سنگین بیش تری باشد. باز هم نتایج آزمایش نشان داد که آنتی اسکالانت A در سطح دوز 2-5 ppm موثر تر از آنتی اسکالانت C می باشد.
بر مبنای این اطلاعات، آنتی اسکالانت A در آب هایی با مقادیر بالای SI بین 200-300 مورد آزمایش قرار گرفت. در شاخص اشباع فلوراید کلسیم 300، آب به شدت سخت در نظر گرفته شد و در نتیجه سطح دوز بالاتر آنتی اسکالانت برای جلوگیری از رسوب مورد نیاز بود.
نتایج تست آنتی اسکالانت برای رسوبات کلسیم فلوراید پویا
در شرایط پویا آنتی اسکالانت A برای بررسی بیش تر غشای داینامیک انتخاب شد. آب مورد آزمایش با مشخصات جدول قبلی در مقدار 1 ppm آنتی اسکالانت انجام شد. فلاکس آب نفوذی قابل توجهی در طول 4 ساعت دوره تست هدر رفت، در حالی که در شرایط بدون افزودنی بعد از 120 دقیقه، فلاکس جریان عبوری به سرعت کاهش یافت.
جریان آب تصفیه شده به دست آمده در طول آزمایش مرجع با مقدار 650 ppm کلرید سدیم با مقدار تست 1 ppm آنتی اسکالانت A در طول دوره آزمایش 4 ساعته نشان می دهد که رسوب بر روی سطح غشا ایجاد نمی شود.
نتیجه آزمایش تست آنتی اسکالانت ها برای رسوبات کلسیم فلوراید
آنتی اسکالانت A در جلوگیری از تشکیل رسوبات کلسیم فلوراید موثرتر بوده است. در آبی با مقدار اشباع کلسیم فلوراید 150 و 200 نشان می دهد سطح دوز مورد نیاز آنتی اسکالانت کم بوده است، حتی زمانی که 1 ppm آهن وارد شده است. هم چنین این مقدار در آبی با شاخص اشباع 300 نیز موثر بوده است، اگر چه سطح دوز برای جلوگیری از رسوب به مقدار قابل توجهی افزایش یافته بود
در حضور آهن آنتی اسکالانت A تحمل پذیری بالاتری از آنتی اسکالانت C دارد. آنتی اسکالانت C نیز موثر بوده است، گر چه برخی از فعالیت هایش به دلیل وجود آهن کم شده است. بنابر این استفاده از آن در صنایع معدنی، فلزات و فولاد در حالی که فاضلاب معمولا دارای فلزات سنگین باشد محدوده شده است.
آنتی اسکالانت B کنترل بسیاری محدودی در رسوبات کلسیم فلوراید دارند و کم ترین تاثیر را در کنترل رسوبات کلسیم فلوراید دارند.
اگر برای خرید آنتی اسکالانت مرغوب و با کیفیت و یا خرید فیلترهای ممبران اصل نیاز به مشاوره دارید، می توانید از طریق تماس تلفنی با کارشناسان وب سایت تصفیه آب آبین در ارتباط بوده و با استفاده از فرصت مشاوره رایگان ضمن سهولت در انتخاب محصول مناسب، از قیمت به روز محصول مورد نظر نیز اطلاع پیدا کنید.