سیستم‌های آب‌شیرین‌کن یا همان اسمز معکوس (RO) دارای بخش‌های مختلفی هستند؛ اما مهم‌ترین و حساس‌ترین بخش آن‌ها غشا یا ممبران است. نگهداری و بهره‌برداری از این سیستم نیازمند آن است که تمامی نکات را بدانیم و به بهترین شکل به کار ببریم. یکی از موادی که باید آن را بشناسیم و کاربرد آن را بدانیم، آنتی اسکالانت است. در این مقاله درباره محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت و کاربرد آن صحبت خواهیم کرد.
آنتی اسکالانت چیست؟
قبل از اینکه روش محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت را شرح دهیم باید بدانید که اسکالانت و آنتی اسکالانت چیست. اسکالانت یا رسوب ذرات بر روی یک غشا یا ممبران باعث مسدود شدن آن می‌شود. بدون استفاده از مواد ضد رسوب مانند آنتی اسکالانت، غشاهای اسمز معکوس (RO) به دلیل رسوب موادی مانند کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم و سولفات استرانسیم گرفته خواهند شد. اکثر آب‌های طبیعی حاوی غلظت نسبتاً بالایی از یون‌های کلسیم، سولفات و بی‌کربنات هستند.
آنتی اسکالانت یک افزودنی آب برای سیستم اسمز معکوس است که در جلوگیری از رسوب‌گیری غشاها و گرفتگی آن‌ها بسیار مؤثر است. قبل از اینکه آب تغذیه وارد غشای اسمز معکوس شود، یک آنتی اسکالانت به آب تزریق می‌شود و از طریق سیستم ارسال می‌شود. مواد شیمیایی یک تأخیر زمانی بین بی‌کربنات و کلسیم منیزیم ایجاد می‌کنند. تأخیر به آب اجازه می‌دهد تا قبل از هرگونه واکنش شیمیایی که در آن رسوب تشکیل می‌شود، از غشا عبور کند.
در مقاله کاربرد روش اسمز معکوس در تصفیه فاضلاب به بررسی کاربرد این روش پرداخته‌ایم که می‌توانید مطالعه کنید.
روش‌های رسوب‌زدایی ممبران
برای جلوگیری از ایجاد رسوب بر روی غشا یا ممبران RO معمولاً سه روش وجود دارد:
- اسیدی شدن
- فرایند تبادل یونی
- استفاده از آنتی اسکالات
اسیدی شدن
افزودن اسید، یون‌های کربنات را از بین می‌برد و یکی از واکنش‌دهنده‌های لازم برای رسوب کربنات کلسیم را از بین می‌برد. این موضوع در جلوگیری از رسوب کربنات کلسیم بسیار مؤثر است، اما در جلوگیری از سایر انواع رسوب بی‌تأثیر است. معایب اضافی شامل خورندگی اسید، هزینه مخازن و تجهیزات مانیتورینگ و این واقعیت است که اسید pH نفوذ RO را کاهش می‌دهد. در نتیجه برای جلوگیری از ایجاد رسوب این روش پیشنهاد نمی‌گردد.
تبادل یونی
این روش از سدیمی استفاده می‌کند که با یون‌های منیزیم و کلسیم که در آب خوراک RO غلیظ شده‌اند، به دنبال معادلات شیمیایی مبادله می‌شود:
Ca2+ + 2NaZ => 2Na+ + CaZ2
Mg2+ + 2NaZ => 2Na+ + MgZ2
(NaZ نشان‌دهنده رزین تبادل سدیم است).
هنگامی که تمام یون‌های سدیم با کلسیم و منیزیم جایگزین شدند، رزین باید با محلول آب نمک بازسازی شود. تبادل یونی نیاز به تغذیه مداوم اسید یا آنتی اسکالانت را از بین می‌برد.
پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی با مرحله‌های مختلف تصفیه آب مقاله مراحل تصفیه اب را مطالعه نمایید.
آنتی اسکالانت
آنتی اسکالانت ها مواد فعال سطحی هستند که به سه روش اصلی با واکنش‌های سریع عمل می‌کنند:
- مهار آستانه: توانایی یک آنتی اسکالانت برای نگه داشتن محلول‌های فوق اشباع نمک‌های محلول است.
- اصلاح کریستال: این خاصیت یک آنتی اسکالانت است که اشکال کریستال را مخدوش می‌کند و در نتیجه رسوب نرم و غیرچسبنده ایجاد می‌کند. هنگامی که یک کریستال در سطح زیر میکروسکوپی شروع به تشکیل می‌کند، گروه‌های منفی واقع در مولکول ضد اسکالانت به بارهای مثبت هسته‌های مقیاس حمله می‌کنند و تعادل الکترونیکی لازم برای انتشار رشد کریستال را قطع می‌کنند. هنگامی که با اصلاح‌کننده‌های کریستالی تصفیه می‌شوند، کریستال‌های فلس اعوجاج، عموماً بیضی‌تر و فشرده‌تر به نظر می‌رسند.
- پراکندگی: پراکندگی توانایی تعدادی از آنتی اسکالانت ها برای جذب روی کریستال‌ها یا ذرات کلوئیدی و به جود آوردن بار آنیونی بالا است که باعث می‌شود کریستال‌ها از هم جدا شوند. بار آنیونی بالا همچنین ذرات را از بارهای آنیونی ثابت موجود در سطح غشا جدا می‌کند.
در واقع آنتی اسکالانت یک پیش تصفیه است که به آب تغذیه‌ای که از طریق غشای RO جریان می‌یابد تزریق می‌شود و از پوسته‌پوسته شدن و ایجاد رسوب غشا جلوگیری می‌کند. پوسته‌پوسته شدن و ایجاد رسوب بر غشا RO زمانی اتفاق می‌افتد که ذرات روی یک غشا جمع می‌شوند و باعث مسدود شدن منافذ غشا می‌شود. در ادامه این مطلب نحوه محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت را شرح خواهیم داد.
برخی از رسوبات غشایی رایج و اسکالن ها شامل کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم، سولفات استرانسیوم، فلوراید کلسیم، آهن، مواد کلوئیدی، سیلیس و سایر آلاینده‌های آلی هستند.
کاربرد آنتی اسکالانت در تصفیه آب چیست؟
ضد اسکالانت ها با فرمول خاص برای استفاده در سیستم‌های اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون بسیار کاربرد دارد. آنتی اسکالانت ها برای استفاده در سیستم‌های تصفیه آب ضروری هستند؛ زیرا از ایجاد رسوب بر عناصر تصفیه جلوگیری می‌کنند. پوسته‌پوسته شدن غشاها به طور معمول باعث آسیب فیزیکی غیر قابل برگشت به اجزای غشا می‌شود و هزینه‌های عملیاتی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. از بین رفتن و گرفتگی غشا می‌تواند به سرعت اتفاق بیفتد و موجب نیاز به جایگزینی غشاها شود که معمولاً بسیار گران است. محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت و اجرای دوز صحیح آنتی اسکالانت مناسب برای آب تغذیه شما برای عملکرد و نگهداری صحیح سیستم بسیار مهم است.
روش‌های محاسبه برای پیش‌بینی احتمال تشکیل رسوب وجود دارد. استفاده از این پیش‌بینی کننده‌ها به تجزیه و تحلیل آب و دانش پارامترهای طراحی سیستم بستگی دارد؛ بنابراین نوع و دوز آنتی اسکالانت بر اساس آنالیز مواد معدنی در این مرحله است.
پیشنهاد می‌کنیم مقاله تصفیه آب دریا را مطالعه نمایید.
آشنایی با عوارض آنتی اسکالانت
همان‌طور که در بالا از اهمیت استفاده از آنتی اسکالانت جهت حفاظت از ممبران‌ها صحبت کردیم، لازم است بدانید که استفاده از آنتی اسکالانت ضعیف و نامرغوب عوارض بسیاری دارد. از جمله عوارض آنتی اسکالانت می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- کاهش عمر مفید غشا و ممبران
- کاهش حجم آب خروجی
- ایجاد آسیب به تجهیزاتی از جمله پمپ طبقاتی به جهت افزایش فشار
- گرفتگی غشا و ممبران
- تعویض پیش از موعد ممبران
روش محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت
برای اینکه بتوانیم محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت را انجام دهیم و بدانیم چه میزان از آنتی اسکالانت باید به سیستم تزریق شود، لازم است که موارد مختلفی بررسی شود. مقدار آنتی اسکالانت مورد نیاز برای جلوگیری از تشکیل رسوب بستگی به درجه فوق اشباع نمک‌های نامحلول در نقطه بالاترین غلظت در سیستم دارد. درجه فوق اشباع به نوبه خود به غلظت گونه‌های یونی در آب تغذیه، شوری کلی خوراک، دمای آب تغذیه، درصد آب تغذیه بازیافت شده به عنوان تراوا و نوع غشا مورد استفاده برای کاربرد بستگی دارد. همچنین دوز تزریق آنتی اسکالانت به غلظت و برند و کارخانه سازنده آن نیز بستگی دارد.
آنتی اسکالانت ها معمولاً باید قبل از فیلتر کارتریج نهایی به یک سیستم غشایی اضافه شود. در صورت استفاده از سیستم فیلتراسیون مانند فیلتر کربنی، باید بعدازاین مراحل تزریق شود.
آنتی اسکالانت باید با دوزینگ پمپ از یک مخزن رقیق‌سازی، مستقیماً از درام یا از تأسیسات ذخیره‌سازی، به آب تغذیه با سرعتی که بر اساس اندازه سیستم غشایی، میزان دوز توصیه شده و محدوده تحویل تعیین می‌شود، تحویل داده شود. توصیه می‌شود که پمپ دوز بر اساس طول ضربه تنظیم شود، درحالی‌که فرکانس ضربه را تا حد ممکن در سطح بالایی حفظ کند تا توزیع یکنواخت آنتی اسکالانت در آب تغذیه سیستم غشایی به دست آید.
باید بدانید که در محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت، میزان دوز قابل تزریق آنتی اسکالانت از 1 تا 6 ppm قابل تغییر است که باز باتوجه‌به برند هر آنتی اسکالانت می‌توان دستورالعمل استفاده از آن را در دست داشت و مطابق با آن محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت را انجام داد.
سخن پایانی
انتخاب آنتی اسکالانت مناسب برای ایجاد شرایط عملیاتی بهینه برای سیستم RO دریا و آب شور و همچنین سایر سیستم‌های غشایی مانند نانوفیلتراسیون بسیار مهم است. کاربرد صحیح آن به کارآمدتر بودن سیستم کمک می‌کند. همچنین ممکن است از طریق صرفه‌جویی در انرژی، کاهش فرکانس تمیز کردن و افزایش عمر غشا، هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد. محاسبه میزان تزریق آنتی اسکالانت و استفاده از مناسب‌ترین و بهینه‌ترین نوع آنتی اسکالانت از جمله موارد قابل توجه در این مبحث است.
شرکت پاک پساب اقلیم طراح و مجری سیستم‌های غشایی بوده و می‌تواند در زمینه طراحی، ساخت، بهره‌برداری و نگهداری این سیستم‌ها شما را یاری دهد. همچنین این شرکت تأمین‌کننده انواع آنتی اسکالانت متناسب با نوع سیستم شما است. جهت کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما تماس حاصل نمایید.
