ضد رسوب یا آنتی اسکالانت به عنوان یکی از محصولات پرکاربرد در سیستم های تصفیه آب است که باعث افزایش دوام فیلترهای ممبران و بهرهوری دستگاه تصفیه آب می شود. این محصول در عملکرد دستگاه ها و نگهداری از آن ها بسیار مؤثر است به همین دلیل آشنایی با آنتی اسکالانت، نحوه مصرف و انواع آن به صاحبان دستگاه های تصفیه آب صنعتی در ظرفیت های مختلف جهت سنجش معیار های مختلف برای انتخاب صحیح ضد رسوب ممبران مورد نظرشان کمک می کند.
آنتی اسکالانت (Antiscalant) یک نوع ماده شیمیایی است که از دو کلمه "آنتی" به معنای ضد و "اسکالانت" به معنای رسوب تشکیل شده است. این ماده به آب خوراکی که وارد ممبران می شود، تزریق شده و از پوسته شدن غشا جلوگیری می کند. به همین دلیل به عنوان ضد رسوب ممبران نیز شناخته میشود. پوسته شدن ممبران RO زمانی اتفاق می افتد که ذرات آلاینده روی آن تجمع کرده و باعث مسدود شدن منافذ غشا می شوند. عدم رسیدگی به رفع این مشکل، عمر و کارایی فیلترها را کاهش می دهد.
فرمول شیمیایی آنتی اسکالانت، ترکیبی از یک پلی الکترولیت دی آنیونی به نام پلی دی سدیم پروپان فسفونات است که از طریق فرایندی به نام سیکلوپلیمریزاسیون باتلر تولید می شود. این فرمول بسته به پایه تشکیل دهنده هر نوع آنتی اسکالانت، متغیر بوده و برای برخی از پرکاربردترین محصولات از این دسته به شرح زیر است:
آنتی اسکالانت ها را بر اساس پایه تشکیل دهنده آن ها به دو دسته آنتی اسکالانت پایه فسفاته (فسفونات) و آنتی اسکالانت پایه پلیمری تقسیم می کنند. در جدول زیر می توانید پارامترهای مختلف این دو نوع را با هم مقایسه کنید.
آنتی اسکالانت پایه فسفاته (فسفونات) | آنتی اسکالانت پایه پلیمری |
دارای بهترین کارایی در پیشگیری از تشکیل رسوب کربنات و سولفات | جلوگیری از تشکیل رسوباتی مانند کربنات و فسفات به میزان زیاد و بدون ایجاد مشکلات پوستی و تنفسی |
خاصیت پخش کنندگی یا دیسپرسانتی محدود | خاصیت پخش کنندگی بیشتر نسبت به آنتی اسکالانت پایه فسفاته |
تشکیل شده از مولکولهای پلی آکریل با وزن مولکولی پایین (در محدوده 100 تا 5000) یا وزن مولکولی بالا (در بازه 6000 تا 25000) به همراه چند گروه عاملی اسید کربوکسیلیک (COOH-) | دارای وزن مولکولی بالای پلیمری، غلظت زیاد و بدون خاصیت خورندگی |
از جمله مهمترین مزایای آنتی اسکالانت (ضد رسوب ممبران) باید به موارد زیر اشاره کرد:
برخورداری از این مزایا در گرو خرید محصولات اورجینال و کاملا استاندارد برای دستگاه تصفیه آب صنعتی است.
دامنه کاربرد استفاده از آنتی اسکالانت در تصفیه آب و فاضلاب بسیار وسیع است. استفاده از این ماده شیمیایی بازدارنده رسوب در دوز مناسب، باعث رفع فولینگ فیلتر ممبران و در نتیجه بهبود عملکرد کلی دستگاه می شود. البته کاربرد آن به این مورد محدود نمی شود و باید به موارد زیر هم در این حوزه اشاره کرد:
این ماده شیمیایی همچنین در صنایع شیمیایی و پتروشیمی هم کاربرد گسترده ای دارد.
آنتی اسکالانت بازده بالایی در جلوگیری از رسوب گیری غشای ممبران در دستگاه تصفیه آب صنعتی، صرف نظر از منابع مختلف تامین آب خوراک مختلف (نظیر آب لب شور یا چاه، آب دریا، آب حاوی سیلیکا یا سولفات بالا) دارد. این منابع آبی حاوی املاح و نمک های معدنی زیادی هستند که موجب تشکیل رسوبات زیر در سطح غشای ممبران می شوند:
اصلی ترین کاربرد آنتی اسکالانت در دستگاه های تصفیه آب صنعتی RO، جلوگیری از رسوب گذاری در فیلتر ممبران است. عدم استفاده از این ضد رسوب ممبران در سیستم اسمز معکوس در زمان مناسب و در ابتدای شکل گیری رسوبات، باعث بروز مشکلات زیر خواهد شد:
فرصت رسیدگی به مشکل فولینگ به نوع ترکیبات و همچنین میزان اشباع آن ها بستگی دارد. دبی تولیدی در دستگاهی که مقادیر زیادی کربنات کلسیم در آب خوراک خود دارد، پس از 2 روز افت شدیدی پیدا می کند. این مدت زمان برای سیستم هایی با مشکل کلسیم سولفات، حدود 8 روز است. با توجه به این آمار می توان دریافت که کلسیم کربنات مشکلات بسیار جدی برای سیستم ایجاد خواهد کرد. نکته قابل توجه آن است که هرچند ضد رسوب های مختلف فیلتر ممبران از نظر ترکیبات سازنده با هم متفاوت هستند اما همه آن ها توان بالایی در جلوگیری از تشکیل رسوبات کلسیم کربنات بر سطح ممبران دارند.
با قاطعیت میتوان گفت که استفاده پیوسته از دوز مناسب آنتی اسکالانت در سیستم تصفیه آب، یکی از بهترین اقدامات در راستای جلوگیری از فولینگ ممبران است. به این ترتیب طول عمر ممبران و دستگاه افزایش یافته و هزینه های نگهداری از آن نیز کاهش می یابد.
فیلتر ممبران لایه های غشایی از جنس پلی آمید با منافذی به دقت 0.0001 میکرون (یک ده هزارم میکرون) دارد که با چشم غیر مسلح دیده نمی شوند. این فیلترها به شدت با مشکل گرفتگی یا فولینگ با ذرات رسوب پذیر مواجه هستند. به طور کلی سه روش عمده به منظور کنترل رسوبات بر سطح غشای ممبران وجود دارد که به شرح زیر است:
آنتی اسکالانت از سه مکانیزم اساسی برای جلوگیری از رسوب گذاری غشای ممبران تصفیه آب صنعتی استفاده می کند:
به این ترتیب کارایی فیلتر ممبران حفظ می شود و افت راندمان عملکردی دستگاه تصفیه آب صنعتی ناشی از رسوب گیری نخواهیم داشت.
آنتی اسکالانتها عمدتاً بر اساس قدرت بازدارندگی توسط شاخصی به نام اندیس لانژلیر یا لانژلیه (LSI) نامگذاری می شوند. این شاخص در حقیقت بیانگر میزان تمایل به ایجاد رسوب و خوردگی در سیستم است و به پارامترهایی نظیر دما، pH و سختی آب بستگی دارد. بر این اساس LSI صفر، حالت تعادل و عدم تمایل به ایجاد رسوب و خوردگی در سیستم را نشان می دهد. باید توجه داشت که شاخص لانژلیر تنها در دمای پایینتر از 80 درجه و در جریانهای آرام آب کاربرد دارد؛ بنابراین استفاده از ضد رسوب ممبران برای سیستم هایی مانند بویلرها یا دیگ های بخار مناسب نیست.
شاخص لانژلیه مناسب برای آنتی اسکالانت معمولاً در محدوده 1 تا 2 است و اگر شاخص لانژلیر ضد رسوب مورد نظر بالاتر از 2 باشد، جهت کاهش اندیس لانژیلر معمولاً از این محصول به همراه اسید استفاده می شود. اسیدهایی که عمدتاً به این منظور استفاده می شوند، شامل اسید کلریدریک و اسید سولفوریک هستند. از آن جایی که تزریق اسید سولفوریک به میزان بالا می تواند سبب فولینگ فیلتر ممبران شود، بنابراین از آن به صورت محدودتری استفاده می کنند.
برای تزریق مداوم ضد رسوب از واحد تزریق آنتی اسکالانت در دستگاه RO استفاده می شود. توجه داشته باشید که باید در صورت خاموش کردن دستگاه، واحد تزریق نیز بلافاصله متوقف شود. مناسب ترین مکان برای نصب واحد تزریق این ماده، بعد از فیلترهای شنی و کربنی و همچنین پیش از فیلترهای کارتریجی یا میکرونی است. در این صورت موجب جلوگیری از تشکیل رسوب بر سطح فیلتر ممبران شده و در صورتی که رسوب یا لختهای ایجاد شود، در فیلترهای کارتریجی حذف شده و به فیلتر ممبران نمیرسد. سیستم تزریق آنتی اسکالانت دارای یک میکسر، دوزینگ پمپ و مخزنی برای نگهداری محلول است.
آنتی اسکالانت باید به صورت دائم با آب خوراک دستگاه مخلوط و به سیستم تزریق شود. دوز تزریق مجاز ماده ضد رسوب ممبران تحت تاثیر عواملی به شرح زیر است:
توجه داشته باشید که در سیستم تصفیه آب صنعتی معمولاً آنتی اسکالانت را پس از متا بی سولفیت سدیم به دستگاه تزریق می کنند تا پیش از ورود آب به فیلتر ممبران، کلر موجود در آب حذف شود. میزان تزریقی مناسب ضد رسوب در سیستم اسمز معکوس طبق فرمول اندازه گیری می شود. دوز تزریق آنتی اسکالانت در سیستم عمدتاً حدود 1 تا 6 ppm است. اما باید دقت داشت که تزریق این ماده باید به صورت دقیق انجام شود؛ زیرا دوز نامناسب این ماده حتی به میزان اندکی بالاتر از حد مجاز می تواند منجر به فولینگ ممبران شود. مقدار ضد رسوب مصرفی در ۲۴ ساعت (gr) از طریق فرمول زیر به دست می آید:
(۱-۶ppm) دوز مصرفی پیشنهادی × حجم آب ورودی به سیستم در (m3) مدت 24 ساعت
باید دقت داشت که چنان چه از آنتی اسکالانت به درستی استفاده نشود، نه تنها سبب رفع گرفتگی فیلترهای ممبران نخواهد شد، بلکه باعث ایجاد مشکلات جدی در سیستم تصفیه آب نیز می شود. این مشکلات شامل موارد زیر است:
بنابراین، آنتی اسکالانت مورد استفاده برای سیستم تصفیه آب باید بر اساس معیارهایی مثل، نوع رسوب ایجاد شده در غشای فیلتر ممبران، دبی آب ورودی و سایر عواملی که پیش از این نیز ذکر شدند، انتخاب شود.
انتخاب آنتی اسکالانت مناسب و سازگار با فیلترهای ممبران از اهمیت بسزایی برخوردار است، زیرا اگر این انتخاب با دقت لازم انجام نشود، باعث ایجاد اثرات منفی مثل تشکیل رسوب و فولینگ ممبرانها خواهد شد. ضد رسوب ممبران در انواع و برندهای مختلفی توسط شرکت های مختلف تولید و به بازار عرضه شده است. ضد رسوب های ممبران موجود در ایران دارای انواع مختلفی از جمله مدلهای وارداتی و داخلی هستند. محصولات وارداتی شامل موارد زیر میشوند:
معروفترین محصول در ایران را باید آنتی اسکالانت فلوکن 260 ساخت کشور انگلستان، برند آویستا و جنسیس دانست که از بهترین مواد اولیه در تولید آن ها استفاده شده است.
آنتی اسکالانت Flocon 260 یک محلول آبی از پلی کربوکسیلیک اسید است که از تشکیل رسوب نمکهای معدنی و گرفتگی فیلتر ممبران صنعتی ممانعت می کند. این ضد رسوب باید در مرحله پیش تصفیه سیستم اسمز معکوس به آب اضافه شود. آنتی اسکالانت فلوکن 260 در واقع نوعی ضد رسوب چند منظوره محسوب می شود.
دوز مجاز تزریق آنتی اسکالانت Flocon 260 می تواند میزان pH آب را کاهش داده و موجب افزایش حلالیت کربنات کلسیم و رفع فولینگ ممبران شود. انواع دیگر این برند آنتی اسکالانت، فلوکن 135، 190 و فلوکن پلاس هستند اما استفاده از ضد رسوب Flocon 260 در سیستم اسمز معکوس نسبت به محصولات دیگر بسیار مرسوم تر است. مشخصات این محصول را می توانید در جدول زیر مشاهده کنید:
مشخصات آنتی اسکالانت فلوکن 260 | |
شکل ظاهری | مایعی به رنگ زرد روشن |
میزان pH | اسیدی و پایینتر از 2 |
حوزه کاربرد | طیف وسیعی از آبهای خوراک از جمله آب دریا و لب شور و آب چاه |
جلوگیری از تشکیل رسوبات | کلیه رسوبات حاوی کربنات، سولفات و فلوراید |
آنتی اسکالانت آویستا محصولی از برند Avista Vitec است که در گالن های 25، 230 و 1100 کیلوگرمی با کیفیت و قیمت مناسب به فروش می رسد. این ضد رسوب ممبران با انواع مواد آلی کاملا سازگار بوده و حتی در دوزهای تزریق پایین نیز عملکرد مطلوبی دارد. آنتی اسکالانت های آویستا در انواع و مدل های مختلفی نظیر مدل Vitec 4000، 2000، 3000 و Vitec 1000 تولید می شوند و پرفروشترین محصولات آن مدل های 5000، Vitec ،5100 و 5300 هستند.
ترکیب شیمیایی آنتی اسکالانت آویستا مدل 5300 مشابه فلوکن 260 است و پیشنهاد می شود که به صورت خالص در سیستم استفاده گردد. این محصول به گونه ای فرموله شده است تا از ایجاد رسوب در ممبران های پلی آمیدی و سلولز استات جلوگیری کند. فرمولاسیون این مدل با مواد منعقد کننده کاملا سازگار بوده و توانایی بالایی در مقابله با رسوبات کلسیم کربنات، استرانسیوم سولفات، باریم سولفات، کلسیم سولفات، سیلیس و کلسیم فلوراید دارد. دوز تزریق دقیق آنتی اسکالانت های آویستا برای استفاده در مصارف مختلف را می توان با استفاده از نرم افزار مخصوص این شرکت به نام Avista Advisor محاسبه کرد. اگر نیاز به رقیق سازی این محصول وجود دارد، بهتر است ابتدا با تامین کننده محصول مشورت کنید.
مشخصات آنتی اسکالانت آویستا | |
شکل ظاهری | مایعی به رنگ کهربایی روشن |
میزان pH | محدوده 5.5 تا 6.5 |
حوزه کاربرد | سیستمهای اسمز معکوس دریایی و آب شرب شهری |
جلوگیری از تشکیل رسوبات | بسیاری از رسوبات معدنی و آلی شامل کلسیم کربنات، کلسیم سولفات، باریم سولفات، فلوراید کلسیم، استرانسیوم سولفات و رسوبات سیلیکا |
آنتی اسکالانت Genesys یک محلول خنثی حاوی اسید فسفونیک بوده که از مواد غیر سمی تشکیل شده است. ضد رسوب جنسیس با انواع فیلترهای ممبران سازگار است و در گالنهای 25، 250 و 1300 لیتری به فروش می رسد. آنتی اسکالانت برند جنسیس به دلیل نوع مواد تشکیل دهنده خود با کلیه لوله های کربن استیل و مواد مشابه آن کاملاً سازگار است. دوز تزریق این محصول در سیستم اسمز معکوس معمولاً بین 0.5 تا 1 ppm است و بر اساس استاندارد NSF باید از این ضد رسوب در غلظت های پایین تر از 5 ppm استفاده شود. از آن جایی که مانند دیگر ضد رسوب های ممبران، تزریق دوز دقیق آنتی اسکالانت جنسیس در سیستم از اهمیت زیادی برخوردار است، مقدار دقیق آن را می توان با استفاده از نرم افزار اختصاصی Genesys Membrane Master محاسبه کرد.
آنتی اسکالانت جنسیس LF یکی از پرکاربردترین محصولات از این برند است که از اسید فسفونیک قوی تشکیل شده است. سایر مشخصات این محصولات را می توانید در جدول زیر مشاهده کنید:
مشخصات آنتی اسکالانت جنسیس | |
شکل ظاهری | مایع کاهی رنگ |
میزان pH | محدوده 9.8 تا 10.2 |
حوزه کاربرد | به منظور بازیافت آب شور و کاهش pH آب خام |
جلوگیری از تشکیل رسوبات | کربنات، سولفات و فلزات سه ظرفیتی نظیر آهن، آلومینیوم و منگنز |
آنتی اسکالانت به طور کلی دارای دو نوع اسیدی و قلیایی است. برای نگهداری از این ضد رسوب ممبران در محیط توجه به نکات مهم زیر ضروری است:
با توجه به این نکات می توانید در دراز مدت از کیفیت بالای محصول و راندمان آن در سیستم خود بهره مند شوید.
آنتی اسکالانت اسیدی نوعی ماده شیمیایی مهم در صنعت تصفیه آب است که برای جلوگیری از تشکیل رسوبات و فولینگ در غشای فیلتر ممبران از آن استفاده می شود. این ماده با داشتن محدوده pH اسیدی و ترکیبی از کربوکسیلیک اسید و فسفونیک اسید، بهطور موثری از تشکیل رسوبات مختلف جلوگیری کرده و به حفظ کارایی سیستمهای تصفیه آب کمک میکند. ضد رسوب ممبران اسیدی به صورت مایعی زرد رنگ یا کهربایی است که کاربردهای زیر را دارد:
این ماده را می توانید به صورت محلول در آب هم به سیستم اضافه کنید. البته توجه داشته باشید که برای رقیق کردن آن حتما از آب بدون کلر استفاده کنید و آن را بعد از فیلترهای شنی و کربنی و قبل از فیلتر الیافی به آب بیفزایید.
آنتی اسکالانت قلیایی یک محلول شیمیایی خاص است که در دستگاه های اسمز معکوس (RO) برای جلوگیری از تشکیل رسوبات معدنی به کار می رود. این ماده به طور مؤثر مانع از ایجاد رسوبات کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم و سولفات استرانسیم بر روی سطوح غشایی می شود. مکانیسم های عملیاتی آنتی اسکالانت قلیایی شامل موارد زیر می شود:
یکی از ترکیبات شیمیایی رایج در آنتیاسکالانت قلیایی، سدیم پلی اکریلیک اسید است که با خنثی شدن توسط هیدروکسید سدیم، به اسید پلی اکریلیک تبدیل می شود. این ترکیب به دلیل خاصیت بازدارندگی و اصلاح کنندگی کریستالها، مانع از رسوب مواد معدنی خواهد شد. گروههای کربوکسیل موجود در ساختار پلی اکریلیک اسید با یون های دارای بار مثبت درگیر شده و لایه ای محافظ بر روی سطح غشاء ایجاد می کنند که از تشکیل رسوب جلوگیری خواهد کرد. آنتی اسکالانت قلیایی فلوکن 190 به عنوان یک ضد رسوب قلیایی با اثربخشی بالا در دستگاه های اسمز معکوس محسوب می شود که می توانید آن را از سایت آبین تهیه کنید.
آنتی اسکالانت های اسیدی و قلیایی، مواد شیمیایی خطرناکی هستند که در صورت تماس با بدن فرد سبب آسیب جدی به سلامتی او خواهند شد. بنابراین ضرورت دارد که در هنگام استفاده از این محصولات از دستکش و عینک مخصوص مواد شیمیایی، ماسک ضد اسید دارای فیلتر مناسب، لباس و چکمههای ضد اسید استفاده شود. در صورت بروز این مشکل، رعایت توصیه های ایمنی زیر می تواند از آسیب بیشتر به فرد حادثه دیده پیشگیری کند:
پس از این اقدامات، در صورت نیاز فرد حادثه دیده را ترجیحا همراه با نمونه ای از محصول، فورا به مراکز درمانی منتقل کنید.
پس از انتخاب مناسب ترین نوع و مدل ضد رسوب ممبران و تعیین میزان دوز تزریق، لازم است که این محصول تست شود. دو روش اصلی برای تست آنتی اسکالانت وجود دارد:
تست های آزمایشگاهی و میدانی هر دو نقش مهمی در بهینه سازی استفاده از این مواد شیمیایی در سیستم های RO دارند و به کاهش هزینه های عملیاتی و افزایش عمر مفید ممبران ها کمک می کنند.
در فرآیند تعمیر و نگهداری از دستگاه تصفیه آب صنعتی استفاده از آنتی اسکالانت مناسب برای جلوگیری از رسوب گذاری و رفع فولینگ فیلتر ممبران امری حیاتی است. برای این منظور، انتخاب ضد رسوب ممبران اسیدی یا بازی و جنس آن باید با توجه به آنالیز کامل آب ورودی، عملکرد سیستم و نوع رسوب ایجاد شده بر غشای ممبران صورت گیرد. این آنالیز شامل اندازه گیری موارد زیر می شود:
خرید آنتی اسکالانت صحیح از اهمیت بالایی برخوردار است و اگر به درستی انجام نشود، می تواند موجب رسوب گذاری بیشتر بر سطح ممبران شود. علاوه بر این، سازگاری محصول انتخاب شده با فیلتر ممبران دستگاه مهم است؛ زیرا چنان چه از ضد رسوبی ناسازگار با ممبران استفاده شود، منجر به ایجاد گرفتگی و فولینگ بر سطح آن خواهد شد. قیمت این محصولات نیز به عوامل مختلفی از جمله برند، عوامل تشکیل دهنده و وزن آن بستگی دارد اما با توجه به مزایای مؤثر این محصول، استفاده از آن در سیستم تصفیه آب به عنوان روشی مقرون به صرفه و کارآمد در نظر گرفته می شود. مجموعه آبین یکی از مراکر معتبر در فروش انواع آنتی اسکالانت و ضد رسوب فیلترهای ممبران محسوب می شود که با ارائه مشاوره اختصاصی جهت انتخاب محصولات مورد نیاز، آماده خدمت رسانی به مشتریان گرامی است.
عملکرد آنتی اسکالانت در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله نوع و غلظت ناخالصیهای آب، PH آب، دما، نوع غشای RO استفاده شده، دوز تزریق آنتی اسکالانت، کیفیت و شرایط عملکرد سیستم RO (فشار، سرعت جریان، بازیابی) قرار دارد. انتخاب آنتی اسکالانت مناسب هر دستگاه باید با توجه به کیفیت آب ورودی و عملکرد سیستم انجام شود.
تعداد دفعات و دوز تزریق تزریق آنتیاسکالانت به عوامل مختلفی مانند نوع و غلظت املاح آب، دما، نوع فیلتر ممبرانها، کیفیت آنتیاسکالانت و ویژگیهای دستگاه تصفیه، بستگی دارد. به طور کلی، تزریق 1 تا 4 بار در روز رایج است اما استفاده از سیستم کنترل خودکار، تجربه عملی، تجزیه و تحلیل آب وروی و مشورت با متخصصان تصفیه آب در تعیین فرکانس تزریق مناسب بسیار حائز اهمیت است. تزریق بیش از حد یا کم آنتیاسکالانت میتواند مضر باشد، به همین دلیل شما میتوانید برای بررسی مقدار لازم آنتی اسکالانت دستگاه مورد نظرتان با کارشناسان تصفیه آب مجموعه آبین تماس بگیرید.
خیر، آنتی اسکالانت به تنهایی برای جلوگیری کامل از رسوب در فیلترهای ممبران کافی نیست. در حالی که آنتی اسکالانت ها نقش مهمی در کاهش رسوب گذاری و محافظت از ممبرانها در سیستم های تصفیه آب اسمز معکوس (RO) دارند، اما به تنهایی قادر به جلوگیری کامل از تشکیل رسوب در فیلترهای ممبران نیستند بلکه اقدامات دیگری نیز برای به حداقل رساندن رسوب گذاری و حفظ عملکرد بهینه سیستم RO ضروری است. این اقدامات به همان اندازه که انتخاب و تزریق آنتی اسکالانت مناسب به دستگاه اهمیت دارد، قابل توجه هستند و شامل طراحی واحد پیش تصفیه مناسب، شستشوی دورهای فیلترهای ممبران، کنترل پارامترهای عملیاتی سیستم و نظارت و کنترل دستگاه، میشوند.