آنتی اسکالانت چیست؟  

آنتی اسکالانت یا ضد رسوب به عنوان یک افزودنی در فرآیند تصفیه اولیه در سیستم های اسمز معکوس استفاده می شود. ضد رسوب به عنوان یک ماده موثر برای کنترل رسوب در غشاهای اسمز معکوس استفاده می شود. قبل از انتقال آب به اسمز معکوس، آنتی اسکالانت با غلظت مناسب به جریان آب خوراک تزریق می شود. مواد شیمیایی ضد رسوب به کار رفته در فرمولاسیون مواد ضد جرم گیری از تشکیل رسوبات معدنی در سطح غشاها جلوگیری می کند. تزریق غلظت مناسب ضد کلسیفیکاسیون منجر به کنترل تشکیل انواع رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، رسوبات آهن و غیره در سطح غشا می شود.

جرم گیری چیست؟

جرم گیری شیمیایی ناشی از ترکیبات معدنی محلول موجود در آب مانند کربنات سدیم، سولفات کلسیم، سیلیس، دی اکسید سیلیکون، سولفات باریم، می تواند کارایی سیستم های فیلتر غشایی و غشایی را محدود کرده، فشار را افزایش داده و در نتیجه مصرف انرژی و هزینه های مرتبط را افزایش داده و کاهش دهد. استفاده از آنتی اسکالانت و مواد تصفیه آب RO کیفیت آب و شستشوی مکرر و خرابی را کاهش می دهد. شایان ذکر است که عمر مفید فیلتر ممبران ممکن است به دلیل پدیده پوسته پوسته شدن شیمیایی کاهش یابد.

تشکیل رسوب زمانی شروع می شود که غلظت نمک در شرایط محلول از حلالیت آن فراتر رود. هسته های کریستالی اولیه نقش کاتالیزوری در تشکیل کریستال های نمک بزرگتر دارند. این کریستال های نمک از حالت معلق خارج شده و تا زمانی که به اندازه و جرم مورد نظر برسند شروع به رسوب می کنند. فرآیند رسوب تا زمانی که یون های تشکیل دهنده نمک در محلول اشباع شوند ادامه خواهد داشت.

دلیل تشکیل رسوب در فیلتر غشایی:

دلایل متعددی وجود دارد که منجر به تشکیل رسوبات در سطح غشای اسمز معکوس می شود که مهمترین آنها عبارتند از:

غلظت مواد معدنی محلول در آب ورودی به غشا افزایش یافت

افزایش pH

ایجاد و افزایش سطح مورد نیاز برای ته نشینی (که با جرم گیری شیمیایی مداوم ذخایر معدنی تا این حد مورد نیاز چند برابر می شود)

دمای آب را افزایش دهید

اهمیت استفاده از آنتی اسکالانت ها؟

استفاده از آنتی اسکالانت ها در سیستم های اسمز معکوس ممکن است هزینه های مربوط به تعمیر و نگهداری سیستم های تصفیه آب را کاهش دهد. با تزریق مداوم ضد رسوب به سیستم اسمز معکوس، جریان تشکیل دهنده رسوب به سرعت کاهش می یابد. مقدار ضد رسوب مورد استفاده به عنوان ماده رسوب زدا به غلظت نمک های محلول در آب خوراک یا محل مصرف بستگی دارد.

به دلیل وجود نمک های معدنی و معدنی محلول آب ورودی به سیستم تصفیه آب اسمز معکوس و دستگاه آب شیرین کن، گرفتگی و رسوب در ریز سوراخ های پلی آمید یا سلولز غشاهای اسمز معکوس، پدیده کلسیفیکاسیون رخ می دهد. رسوبات روی فیلم های پلی آمیدی شامل کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم و سولفات استرانسیم است. رسوبات سیلیس و فلوراید کلسیم کمتر رایج هستند اما یک مشکل هستند. برای جلوگیری از ورود این نمک های محلول به غشاء، آنها را به آب وارد شده به سیستم اسمز معکوس ضد رسوب تزریق می کنند

مکانیسم اثر آنتی اسکالانت ها

مکانیسم اثر آنتی اسکالانت ها بر هم زدن واکنش های تولید رسوب معدنی است یا به عبارت دیگر این ماده توسط ماده ای در ساختار خود می تواند سرعت واکنش ترکیب قلیایی را با تمام یون های معدنی موجود در آب کاهش دهد، در این حالت در طول عبور آب از غشای پلی آمید احتمال تشکیل رسوب از بین می رود.

کربنات کلسیم، سولفات کلسیم و سولفات استرانسیم از جمله مواد معدنی هستند که بر روی غشا رسوب می کنند.

به طور کلی کلیه سیستم هایی که در آنها از تکنولوژی غشایی برای تصفیه آب استفاده می شود در معرض گرفتگی منافذ غشا هستند و مهمترین نوع آن سیستم های نمک زدایی با اسمز معکوس می باشد.

مقدار تزریق آنتی اسکالانت

مقدار آنتی اسکالانتی که باید تزریق شود به پارامترهای مختلفی مانند آنالیز آب، سرعت جریان، دما، pH، نرخ بازیابی سیستم، منبع آب، نوع غشاها و نحوه چیدمان غشاها بستگی دارد. میزان تزریق آنتی کلاسیفایرها بین 1 تا 6 پی پی ام است.

مشکلات ناشی از عدم استفاده از ضد مقیاس:

مشکلاتی که بیشتر در اثر جرم گیری شیمیایی در فیلترهای ممبران ایجاد می شود به شرح زیر است:

کاهش کیفیت جریان و کمیت جریان آب

افزایش افت فشار، فشار مورد نیاز، مصرف انرژی و هزینه.

شستشوی مکرر با فواصل کوتاه‌تر فرایندهایی را بهبود می‌بخشد که منجر به کاهش عمر مفید غشاها و افزایش هزینه‌ها می‌شود

خرابی های مکرر و طولانی مدت

پراکندگی فیلم بر اثر برخورد با کریستال های رسوب معدنی

یکی از راه های مفید برای جلوگیری از بروز مشکلات ذکر شده استفاده از آنتی اسکالانت است.

کیفیت پایین آنتی اسکالانت  نیاز به شستشوی فیلتر ممبران را افزایش می دهد که برای دستگاه های تصفیه آب مناسب نیست. علاوه بر این، مواد نامرغوب باعث تعویض سریع فیلتر ممبران می شود و این امر منجر به کاهش عمر مفید فیلتر می شود و کمی بعد باعث آسیب کلی به دستگاه می شود. عمر مفید پمپ ها نیز تحت تأثیر این محصول ضعیف است.

مهمتر اینکه این ماده ایده آل اگر کیفیت خوبی نداشته باشد برای آب نیز مضر است و تولید و کیفیت آب خالص را کاهش می دهد. در نتیجه ضد رسوب گیری بی کیفیت مشکلات زیادی را ایجاد می کند و برعکس هرچه کیفیت مواد ضد رسوب بالاتر باشد، کیفیت آب تصفیه شده نیز بالاتر می رود.

ته نشین شدن و گرفتگی غشاها منجر به کاهش سطح موثر بین مواد می شود و تلاطم جریان را کاهش می دهد و ممکن است منجر به قطبی شدن غلظت در سطح غشا شود. هر چه غلظت محلول در سطح غشا بیشتر باشد، حلالیت بیشتری از آن عبور می کند. هنگامی که سطح غشا فعال کاهش می یابد، تلاطم کاهش می یابد و تمیز کردن سطح غشا دشوارتر می شود، زیرا امکان ارسال محلول شیمیایی به سطوح مسدود شده با مواد جامد کاهش می یابد.

روش اجرای آنتی اسکالانت یا رسوب زدایی

بازدارنده های رسوب یا عوامل ضد رسوب با جلوگیری از رشد کریستال های نمک معدنی، فرآیند ته نشینی را کند می کنند. این مواد روی سطح کریستال نمک تشکیل شده و در سطح لایه پلی آمید جذب می شوند و با جلوگیری از جذب بیشتر نمک های فوق اشباع بر روی سطوح کریستالی، سرعت انبساط کریستال های نمک را کاهش می دهند، به طوری که هسته های کریستالی اولیه به اندازه یا غلظت کافی برای رسوب نمی رسند. اکثر بازدارنده ها دارای خواص پراکندگی هستند.

خاصیت تعلیق یا پراکندگی با به دام انداختن ذرات معلق نمک، آهن یا جامدات آلی و دفع آنها توسط یون های دیگر در محلول رخ می دهد. این فرآیند از تجمع ذرات و تشکیل ذرات بزرگتر که می توانند رسوب کنند جلوگیری می کند. اساساً، ضد رسوب‌ها از طریق مکانیسم‌های مختلفی منجر به حذف مؤثر رسوب از غشاهای اسمز معکوس می‌شوند:

1 . مهار آستانه:

توانایی ضد پوسته شدن برای حفظ محلول های معدنی محلول در آب

2 . تنوع کریستالی:

آنتی اسکالانت منجر به تغییر در ساختار کریستالی رسوبی می شود و با تغییر ساختار کریستالی به شکل رسوبات غیر چسبنده، باعث کاهش کلسیفیکاسیون رسوبات در سطح اسمز معکوس می شود. غشاء. هنگامی که رسوبات کریستالی رشد می کنند، ضد کلاسیفایرها با بارهای سطحی منفی، یون های کریستال مثبت را جذب می کنند و با برهم زدن تعادل بار مورد نیاز برای رشد کریستال، از رسوب کریستال های مثبت بر روی غشاهای سطحی جلوگیری می کنند.

3 . دیسپرسانت:

آنتی اسکالانت ها اساساً ساختار آنیونی دارند و موقعیت مناسب بین ذرات کریستالی کلوئیدی و کاتیونی، ذرات را در آب تغذیه پراکنده می کند.

بازدارنده های ته نشینی تنها در کاهش فرآیند تشکیل رسوب یا کاهش فرآیند و بزرگ شدن ذرات رسوب موثر بوده و نمی توانند فرآیند رسوب را به طور کامل متوقف کنند. با این حال، در یک سیستم اسمز معکوس، کافی است که آنتی اسکالانت از تشکیل رسوب تا خروج جریان متمرکز از سیستم به خوبی عمل کند.

نحوه تعیین پتانسیل کلسیفیکاسیون آب

تعیین پتانسیل کلسیفیکاسیون آب پیچیده است و معمولاً با برنامه ریزی مرتبط انجام می شود. این نرم افزار بیشتر توسط شرکت های ضد بدافزار تولید می شود. در این برنامه ها، مقدار ضد رسوب مورد نیاز با احتمال تشکیل رسوب در مقیاس بزرگ در جریان تخلیه محاسبه می شود.

یکی از مهمترین نکات در تصفیه آب دریا این است که احتمال وجود بور (بورات) در این نوع آب خوراک زیاد است و باید در PH بالاتر (در محدوده 9-11) جدا شود. با افزایش PH، احتمال تشکیل رسوب در سطح غشا بیشتر است. از آنجایی که PH نباید زیاد تغییر کند، افزودن اسید به هیچ وجه مفید نیست و تنها راه حل، تزریق یک ضد رسوب است. اکثر آنتی اسکالانت ها توسط اکسیدان های قوی مانند کلر و برم اکسید می شوند و نه تنها خاصیت خود را از دست می دهند، بلکه با تخریب ساختار مولکولی باعث آلودگی بیولوژیکی نیز می شوند. بنابراین، این اکسیدان ها باید در یک سیستم پیش تصفیه قبل از محل تزریق حذف شوند (مانند فیلتر کربن در بالادست که کلر را جذب می کند).

ساختار شیمیایی مولکول ضد کلک نمی تواند از غشاء عبور کند. بنابراین هیچ غلظتی از این محلول وارد آب تولید شده توسط اسمز معکوس نمی شود. اما از نظر اثرات زیست محیطی خروج محلول از جریان تخلیه باید بررسی شود و در این زمینه میزان تزریق خط کنترل شده و با رفع نیاز کمترین درصد تزریق ممکن تزریق شود.

ضد رسوب آب دریا

آنتی اسکالانت نقش عمده ای در نمک زدایی آب دریا دارد. به دلیل کمبود آب در سال های اخیر، نمک زدایی آب اهمیت زیادی پیدا کرده است. یکی از این راه حل ها استفاده از دستگاه های اسمز معکوس است که به وسیله آن آب دریا نمک زدایی می شود. آب وارد شده به سیستم اسمز معکوس حاوی نمک های محلول کلسیم، منیزیم و سایر مواد معدنی است. مواد ضد رسوب آب دریا عمدتاً بر پایه پلیمر هستند.