سیلیکون دی‌ اکسید در تصفیه آب صنعتی و راهکارهای حذف آن

سیلیس به عنوان یکی از رایج ترین آلاینده های معدنی در منابع آب صنعتی مطرح است که به دلیل قابلیت تجمع و رسوب گذاری بر روی سطوح و فیلترها، مشکلات زیادی در تجهیزات صنعتی ایجاد می کند. تجمع سیلیس در فرآیندهای خنک کننده، دیگ های بخار و فیلترهای غشایی باعث کاهش راندمان حرارتی، انسداد مسیرهای فشار، و آسیب به فیلتر ممبران می شود. این مسئله نه تنها هزینه های نگهداری و تعمیرات را افزایش پاپه، بلکه عمر مفید تجهیزات را نیز کاهش خواهد داد. بنابراین، حذف سیلیس از آب فرآیندی حیاتی در تصفیه آب صنعتی به شمار می رود که به بهبود عملکرد سیستم ها و کاهش هزینه های عملیاتی کمک شایانی می کند.

سیلیکون دی اکسید چیست و چرا حذف آن از آب اهمیت دارد؟

سیلیس که با نام شیمیایی سیلیکون دی اکسید (SiO₂) نیز شناخته می شود، ترکیبی از سیلیسیم و اکسیژن است که به طور گسترده ای در پوسته زمین و در مواد معدنی مانند شن و ماسه، کوارتز و برخی از انواع سنگ ها یافت می شود. سیلیس می تواند به شکل های مختلفی مانند ذرات معلق در آب، سیلیس کلوئیدی و سیلیس محلول وجود داشته باشد که هر یک بسته به عوامل محیطی مثل pH و دما، خواص متفاوتی دارند. وجود سیلیس در آب مشکلاتی نظیر ایجاد رسوبات سخت بر روی سطوح انتقال حرارت، انسداد ممبران ها، و کاهش راندمان تجهیزات را به همراه دارد. از این رو، حذف سیلیس از آب برای حفظ کیفیت تجهیزات صنعتی و جلوگیری از کاهش بهره وری امری ضروری محسوب می شود.

روش های رایج برای حذف سیلیکون دی اکسید از آب

در فرآیند تصفیه آب صنعتی، حذف سیلیس به دلیل تاثیرات مخرب آن بر تجهیزات و کارایی سیستم ها از اهمیت بالایی برخوردار است. روش های مختلفی برای حذف سیلیس وجود دارد که هر کدام از این روش ها، مزایا و معایب خاص خود را دارند و بسته به نوع و میزان سیلیس موجود در آب انتخاب می شوند. در ادامه به بررسی این روش ها پرداخته می شود.

سختی گیری با آهک زنی (Lime Softening)

یکی از روش های مرسوم برای حذف سیلیس از آب، به ویژه در مواردی که سیلیس به صورت ذرات بزرگ تر در آب وجود دارد، آهک زنی یا لایم سافتنینگ است. در این روش، هیدروکسید کلسیم یا آهک به آب اضافه می شود تا pH آب افزایش یابد و باعث رسوب گذاری سیلیس به همراه دیگر عناصر سختی زا مانند کلسیم و منیزیم شود. این رسوبات به شکل لخته هایی درمی آیند که از آب جدا شده و به ته نشین می شوند. روش آهک زنی معمولاً به عنوان مرحله پیش تصفیه در فرآیندهای تصفیه دیگر به کار می رود تا بار سیلیس کاهش یابد و مراحل بعدی تصفیه با کارایی بهتری انجام شوند.

فیلتر سرامیکی کاتالیزوری (Catalytic Ceramic Media) 

مدیای سرامیکی کاتالیزوری یکی از روش های پیشرفته تصفیه آب است که برای حذف سیلیس و دیگر آلاینده ها به کار می رود. این مدیاها با استفاده از خواص کاتالیزوری سرامیک های خاص باعث افزایش کارایی سیستم های فیلتراسیون می شوند. مزیت این روش در کاهش سیلیس به ویژه در منابع آب با مقدار کم مواد جامد محلول (TDS پایین) مشهود است.

مدیای سرامیکی کاتالیزوری یک راه حل کارآمد برای تصفیه آب محسوب می شود؛ اما برای دستیابی به عملکرد بهینه، طراحی و نگهداری مناسب سیستم بسیار مهم است. این روش معمولاً به عنوان پیش تصفیه قبل از سیستم های غشایی مانند اسمز معکوس استفاده می شود تا میزان رسوب گذاری بر روی ممبران ها کاهش یابد و کارایی سیستم بهبود یابد.

اسمز معکوس (Reverse Osmosis)

اسمز معکوس یا RO یکی از پرکاربردترین روش ها برای حذف رسوبات سیلیس است که می تواند بیش از ۹۵ درصد سیلیس محلول را از آب حذف کند. در این روش، با اعمال فشار به آب، آب از یک غشای نیمه تراوا عبور می کند و سیلیس به همراه دیگر آلاینده ها در سمت تغلیظ شده باقی می ماند.

با اینکه اسمز معکوس بسیار مؤثر است، اما به دلیل رسوب گذاری سیلیس بر روی سطح غشا ممکن است بازدهی آبگیری کاهش یابد و هزینه های عملیاتی افزایش یابد. به همین دلیل، استفاده از روش های پیش تصفیه ای مانند مدیای سرامیکی کاتالیزوری، فیلتراسیون اولترافیلتراسیون یا الکتروکواگولاسیون قبل از RO می تواند به کاهش هزینه ها و افزایش بازدهی کمک کند.

اولترافیلتراسیون (Ultrafiltration) 

برای حذف سیلیس کلوئیدی یا ذرات ریز سیلیس، می توان از اولترافیلتراسیون استفاده کرد. در این روش، از غشاهایی با اندازه حفره های بسیار کوچک استفاده می شود که قادر به جداسازی سیلیس کلوئیدی هستند. این غشاها سیلیس را به شکل فیزیکی از آب جدا می کنند.

معمولاً قبل از روش اولترافیلتراسیون، از روش هایی مانند الکتروکواگولاسیون یا لخته سازی با پلیمر طبیعی زئوترب استفاده می شود تا ذرات کلوئیدی به صورت توده ای درآیند و کارایی حذف سیلیس افزایش یابد. توجه داشته باشید که اولترافیلتراسیون قادر به حذف سیلیس محلول نیست و ممکن است برای حذف کامل سیلیس با روش های دیگر مثل RO ترکیب شود.

الکتروکواگولاسیون (Electrocoagulation)

الکتروکواگولاسیون یا انعقاد الکتریکی یک روش نوین است که با استفاده از جریان برق، یون های فلزی از الکترودها آزاد می شوند و باعث ایجاد لخته هایی می شوند که سیلیس و دیگر آلاینده ها را به خود جذب کرده و باعث تصفیه آب می شوند.

این روش قادر به حذف مقادیر بالای سیلیس کلوئیدی است و نسبت به روش های شیمیایی، ضایعات کمتری تولید می کند. با این حال، الکتروکواگولاسیون به سطح خاصی از هدایت الکتریکی نیاز دارد تا کارآمد باشد. در این موارد، الکتروکواگولاسیون می تواند در حذف سیلیس کلوئیدی بسیار مؤثر باشد، اما ممکن است برای حذف سیلیس محلول با روش های دیگری مانند RO ترکیب شود.

مقایسه روش های حذف سیلیکون دی اکسید در تصفیه آب خام

انتخاب روش مناسب برای حذف سیلیس از آب خام بستگی به ویژگی های پروژه و محدودیت های آن دارد. هر روش دارای نقاط قوت و محدودیت های خاصی است که باید به دقت بررسی شود تا بتوان بهینه ترین گزینه را انتخاب کرد. در جدول زیر، برخی از رایج ترین روش های حذف سیلیس و مزایا و معایب آن ها آورده شده است:

استفاده از آزمایش قابلیت تصفیه و ارزیابی دقیق کیفیت آب منبع، می تواند به شناسایی مسائل بالقوه و مقایسه عملکرد این روش ها قبل از پیاده سازی در مقیاس کامل کمک کند و موجب بهینه سازی فرایند تصفیه شود.

طراحی سیستم تصفیه آب برای حذف سیلیکون دی اکسید

طراحی یک سیستم تصفیه آب موثر برای حذف سیلیس نیاز به بررسی دقیق کیفیت آب خام، انتخاب فناوری های مناسب و توجه به نیازهای کاربردی خاص دارد. در ادامه نکاتی که باید در طراحی چنین سیستمی مدنظر قرار گیرند، شرح داده شده است.

•    ارزیابی کیفیت آب خام: قبل از شروع طراحی، لازم است کیفیت آب خام به دقت تحلیل شود. این ارزیابی شامل بررسی غلظت سیلیس و تعیین نوع آن (کلوئیدی، محلول یا واکنش پذیر) است. عوامل دیگری نظیر pH، سختی معدنی، حضور مواد آلی و یون های رقیب نیز بر عملکرد سیستم تصفیه تاثیر دارند. کیفیت آب خام و حتی نوسانات فصلی آن می توانند نوع فناوری و مواد شیمیایی مورد نیاز را تعیین کنند. در نظر گرفتن این نوسانات برای بهینه سازی فرآیندهای تصفیه ضروری است.

•    ترکیب فناوری های حذف سیلیس: حذف موثر سیلیس اغلب نیازمند استفاده از چندین فناوری در کنار یکدیگر است. به عنوان مثال، ترکیب الکتروکواگولاسیون با لخته سازی طبیعی پلیمر و اسمز معکوس (RO) همراه با استفاده از ضد رسوب های ویژه برای آب هایی با سیلیس بالا می تواند موثر باشد. استفاده از مدیای سرامیکی کاتالیزوری در سیستم های RO با TDS پایین نیز می تواند به کاهش رسوب گذاری سیلیس و بهینه سازی سیستم کمک کند. انتخاب فناوری های مناسب و ترکیب آن ها بر اساس کیفیت آب خام باید با آزمایش های بهینه سازی فرآیند و تعیین پذیری آزمایش ها انجام شود تا مناسب ترین استراتژی تصفیه مشخص شود.

•    تعیین سطح اشباع سیلیس: در سیستم های تصفیه آب، تعیین حد اشباع سیلیس نقش مهمی در جلوگیری از تشکیل رسوب و حفظ کیفیت آب خروجی ایفا می کند. زمانی که غلظت سیلیس به حد اشباع برسد، این ماده به طور طبیعی رسوب می کند و نیازی به ترکیب با عناصر دیگر ندارد. میزان این حد اشباع وابسته به دما و pH آب است؛ به طوری که در دماهای بالا و pH پایین، احتمال رسوب گذاری سیلیس افزایش می یابد. به همین دلیل، در طراحی سیستم های تصفیه آب، به ویژه در سیستم های کوچک، گاهی لازم است میزان ریکاوری آب را کمتر در نظر بگیریم تا غلظت سیلیس در پساب بالا نرود و از رسوب گذاری جلوگیری شود. برای مثال، در این سیستم ها معمولاً ریکاوری حدود ۵۰ درصد به عنوان محدوده امن در نظر گرفته می شود تا از افزایش غلظت سیلیس در پساب و تشکیل رسوب در تجهیزات جلوگیری شود.

برای خرید دستگاه تصفیه آب صنعتی، می توانید به وب سایت آبین مراجعه کنید و از مزایای این فروشگاه بهره مند شوید. آبین با ارائه طیف گسترده ای از محصولات تصفیه آب خانگی و صنعتی، به کاربران کمک می کند تا دستگاه متناسب با نیازهای خود را انتخاب کنند. این وب سایت اطلاعات کاملی درباره هر محصول، شامل مشخصات فنی و راهنمای انتخاب، ارائه می دهد. همچنین، امکان مشاوره تخصصی و خدمات پس از فروش، به همراه تضمین اصالت و کیفیت محصولات، از دیگر مزایای خرید از آبین است که تجربه خریدی مطمئن و آسان را برای مشتریان فراهم می کند.