گرفتگی و ضد رسوب ها (آنتی اسکالانت – فلوکون)
گرفتگی غشاء، به معنی رسوب ذرات در غشاء است، که باعث مسدود شدن آن می شود. بدون استفاده از مواد جلوگیری کننده از رسوب، غشاهای اسمز معکوس (RO) و جریان های عبوری از المان های غشاء، به علت ته نشینی گازهای کم محلول مانند کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم و سولفات استرانتیوم، دچار گرفتگی خواهند شد. اکثر آبهای طبیعی حاوی مقادیر بالایی از کلسیم، سولفات و یون های بی کربنات هستند.
در عملیات نمک زدایی با نسبت احیای بالا، حلالیت گچ و کلسیت از حد اشباع بالاتر رفته و منجر به تشکیل کریستال بر سطح غشاء می شود. گرفتگی سطح در اثر این رسوبات، باعث کاهش نرخ نفوذ می شود، که این خود منجر به کاهش بازده فرآیند و افزایش هزینه های عملیاتی خواهد شد.
اثر گرفتگی بر نرخ نفوذ سیستم های RO در شکل زیر نشان داده شده است. پس از دوره انگیزش، جریان سیستم به سرعت کاهش می یابد. طول این دوره بسته به نوع گرفتگی و میزان فوق اشباع شدن نمک کم محلول، متفاوت است.
همانطور که از نمودار مشخص است، دوره انگیزش برای کربنات کلسیم، بسیار کوتاه تر از دوره انگیزش برای رسوبات سولفات، مثل سولفات کلسیم، است. از لحاظ اقتصادی به صرفه تر است از تشکیل رسوب و گرفتگی جلوگیری شود، حتی اگر پاک کننده های موثری برای رسوب ها وجود داشته باشند. رسوبات اغلب المان های جریان خوراک RO را مسدود می کنند، تمیز کردن را دشوار و زمانبر می سازد. همچنین این خطر وجود دارد که رسوبات به سطح غشاء آسیب وارد کنند.
سه روش کنترل برای گرفتگی وجود دارد:
- اسیدی کردن
- نرم کردن به وسیله تبادل یونی
- اضافه کردن ضد رسوب
اسیدی کردن: اضافه کردن اسید یون های کربنات را از بین می برد، که در واقع یکی از واکنش دهنده ها را برای رسوب کلسیم کربنات از بین می برد. این روش برای جلوگیری از رسوب کربنات کلسیم بسیار موثر است اما در جلوگیری از تشکیل انواع دیگر رسوب ناکارآمد است. از دیگر معایب این روش می توان از خورندگی اسید، هزینه مخازن و تجهیزات پایش، و این واقعیت که اسید pH نفوذ RO را کاهش می دهد، نام برد.
نرم کردن به وسیله تبادل یونی: در این روش از سدیم استفاده می شود که به جای یون های کلسیم و منیزمی که در آب خوراک RO وجود دارند، قرار می گیرد،
هنگامی که تمام یونهای سدیم توسط کلسیم و منیزیم جایگزین شوند، رزین باید با یک محلول نمکی احیا شود. نرم کردن با تبادل یونی نیاز به تغذیه مداوم اسید یا ضد انعقاد را از بین می برد.
ضد رسوب ها (آنتی اسکالانت): مواد فعال سطحی هستند که با سه روش اصلی از رسوب کردن جلوگیری می کنند:
- بازدارندگی درآستانه تشکیل رسوب: یکی از خواص ضد رسوب ها این است که محلول را از نمک های کم محلول اشباع نگه می دارند.
- تغییر کریستال: یکی دیگر از خواص ضد رسوب ها به هم ریختن شکل کریستال ها است، که منجر به تشکیل رسوبی نرم و غیر منسجم می شود. وقتی که کریستال در ابعاد ساب میکروسکوپیک شروع به تشکیل شدن می کند، گروه های منفی در مولکول ضد رسوب به بارهای مثبت هسته رسوب حمله می کنند، و تعادل بارهای الکتریکی لازم را برای ادامه رشد کریستال بر هم می زنند. وقتی از مواد تغییر دهنده شکل کریستال استفاده می شود، شکل کریستال رسوب نامنظم شده، و به طور کلی بیضی تر و غیر منسجم تر می شود.
- تعلیق: توانایی برخی از ضد رسوب ها در جذب شدن روی کریستال ها یا ذرات کلوئیدی و القای بار شدید آنیونی است، که به جدا نگه داشتن کریستال ها می انجامد. همچنین این بار آنیونی شدید، ذرات را از بارهای آنیونی ثابت در سطح غشاء جدا می کند.
موارد فوق در بخشی از مقاله ای مرتبط با آنتی اسکالانت در همین سایت نیز به طریق مشابهی ذکر شده است. از شما دغوت میکنیم یه این مقاله هم سری بزنید.
در طول دو دهه گذشته تولید نسل جدید ضد رسوب های جدید به صورت تجاری آغاز شده است، که مواد اولیه فعال آن، بیشتر ترکیبات اختصاصی از پلی اکریلاتها و پلی کربوکسیلاتها با وزن های مولکولی مختلف هستند.
روش های محاسباتی برای پیش بینی احتمال شکل گیری رسوب وجود دارد. استفاده از این نرم افزار های محاسبات پیش بینی به آنالیز به روز آب و دانستن پارامترهای طراحی سیستم وابسته است. یونهای موجود در آب خوراک، در سراسر سیستم RO تغلیظ می شوند، و نقطه بالقوه تشکیل بیشترین رسوب ، جریان غلیظ است. پس نوع ضد رسوب و مقدار مصرف آن به آنالیز مواد معدنی در این نقطه بستگی دارد. پیدا کردن نوع و مقدار مصرفی بهینه ضد رسوب بسیار مهم است.
مهم است که تصفیه با ضد رسوب ها با توجه به نوع و دوز مصرفی بهینه شود، که عبارت است از شناسایی ضد رسوب مناسب برای استفاده، و پیدا کردن رابطه دوز- نوع انگیزش برای افزایش سطح فوق اشباعیت.
تحلیل اقتصادی
اضافه کردن اسید به دلیل قیمت اسید، مخازن و تجهیزات پایش، از لحاظ اقتصادی به صرفه نیست. همچنین مازاد دی اکسید کربن موجود در سیستم تزریق اسیدی، هزینه احیای مواد مبادله کننده یونی را افزایش می دهد؛ مگر این که به روش گاز زدایی حذف شود.
ضد رسوب ها نسبتا محصولاتی ارزان قیمت هستند و هزینه مازادی ندارند.
وقتی که فرآیند نرم کردن با افزودن اسید و یا ضد رسوب مقایسه می شود، اصلی ترین عیب نرم کردن، هزینه تجهیزات می باشد. بر طبق آنالیزهای هزینه موجود، هیچ سطحی از سختی نرم کردن را در مقابل استفاده از ضد رسوب ها، از لحاظ اقتصادی توجیه نمی کند.
