سعی بر آن است که مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب شامل مسایل ، مقالات و اخبار عمران آب و فاضلاب,آب و فاضلاب و به صورت تخصصی فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب و صنعت آب و فاضلاب باشد.
دانشنامه آنلاین آب و فاضلاب
رشته های مرتبط:مهندسی عمران آب و فاضلاب،مهندسی تکنولوژی آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب،محیط زیست،مهندسی بهداشت محیط،مهندسی آب،مهندسی شیمی و...
امیرحسین ستوده بیدختی
,.
بازدارنده های رسوب در آب شیرین کن ها
۱۳۸۹/۱۰/۲۸
7:0
|
بازدارنده های رسوب در آب شیرین کن ها
(Scale Inhibitors)
مقدمه
بدون روش های جلوگیری از رسوب، ممبرین های اسمز معکوس (RO) و میزان دبی عبوری از بین المان های ممبرین در نتیجه رسوب بخشی از نمک های محلول دچار گرفتگی خواهند شد. تعدادی از نمونه های رایج این رسوب ها عبارتند از : کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم، و سولفات استرانسیم. موارد کمتر نیز شامل رسوب های سیلیس و فلوراید کلسیم می شود.
اثر رسوب بر روی نرخ تولید آب سیستم های RO , در طول زمان القا دبی واحد به سرعت کاهش می یابد. طول زمان القا بسته به نوع رسوب و درجه فوق اشباعیت بخشی از نمک های محلول متغیر است.
زمان القا برای کربنات کلسیم بسیار کوتاه تر از رسوب های سولفات همچون سولفات کلسیم می باشد. اگرچه شوینده های موثری برای رسوب موجود می باشد اما مسایل اقتصادی ایجاب می کند تا از تشکیل رسوب جلوگیری شود. رسوب اغلب با بستن مسیر های عبور آب ورودی المان RO سبب می شود تا عملیات شستشو سخت و بسیار وقت گیر دنبال گردد. همچنین این ریسک نیز وجود دارد که رسوب سبب آسیب دیدن سطوح ممبرین شود.
روش های کنترل رسوب
سه روش معمولا برای کنترل رسوب بکار گرفته می شود:
1- اسید زنی (Acidification)
2- نرم سازی با زئولیت (Zeolite softening)
3- اضافه کردن آنتی اسکالانت (Antiscalant addition)
تزریق اسید:
اضافه کردن اسید موجب تخریب یون های کربنات می شود. این امر باعث حذف یکی از واکنشگرهای لازم جهت رسوب کربنات کلسیم می گردد. اگرچه این روش در جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم بسیار موثر می باشد اما تزریق اسید در باز داشتن انواع دیگر رسوب ها همچون سولفات کلسیم غیر موثر است. استفاده از اسید سولفوریک نیز ممکن است حتی سبب رسوب سولفات شود چرا که اسید سولفوریک دارای یون سولفور می باشد. بکارگیری اسید کلریدریک از این مشکل جلوگیری می کند اما هزینه آن بیشتر است.
دیگر معایب شامل خورندگی اسید، هزینه تانک های دخیره، تجهیزات مونیتورینگ و کاهش pH آب تصفیه RO می باشد. بدون عملیات گاززدایی، دی اکسید کربن اضافی موجود در آب تصفیه سیستم های با تزریق اسید سبب افزایش هزینه های احیا فرایند تعویض یونی می شود.
نرم سازی با زئولیت:
فرایند نرم سازی با استفاده از زئولیت شامل بکارگیری یک رزین تعویض کاتیونی اسیدی قوی با فرم یونی سدیم می باشد. سدیم موجود در رزین با یون های کلسیم و منیزیم موجود در خوراک واحد RO جابجا می شود. این واکنش ها به شکل معادلات شیمیایی زیر می باشد. NaZ معرف رزین زئولیت - سدیم است. Ca و Mg به ترتیب کلسیم و منیزیم می باشند.
Ca+2 + 2NaZ → 2Na+ + CaZ2
Mg+2 + 2NaZ → 2Na+ + MgZ2
هنگامی که تمامی یون های سدیم با کلسیم و منیزیم جابجا شد، رزین باید توسط محلول آب نمک (کلرید سدیم) احیا شود. فرایند نرم سازی با زئولیت نیاز به تزریق پیوسته اسید و آنتی اسکالانت را برطرف می کند. بعضی از آثار جانبی فرایند نرم سازی با زئولیت شامل حذف ذرات آلی موجود در خوراک واحد RO و به علاوه کاهش فولینگ سطوح ممبرین توسط آلودگی های کلوئیدی می باشد. اگرچه این حقیقت موجود است که نرم سازی با رزین بسیاری از مولکول های آلی مختلف را جذب می کند و همچنین نرم سازی باعث افزایش بار الکترواستاتیکی منفی جامدات کلوئیدی می شود اما به هر حال دلیل قاطعی برای اثر بخشی قابل توجه ای از این توابع بر روی عملکرد سیستم RO وجود ندارد.
در مقایسه با اضافه کردن اسید و آنتی اسکالانت، اصلی ترین عیب فرایند نرم سازی، قیمت می باشد. جدول 1 مقایسه بین هزینه های مابین گزینه های نرم سازی و تزریق آنتی اسکالانت را در مقادیر مختلف سختی را نشان می دهد. اساس این مثال برای یک سیستم RO با ظرفیت تولید 75 گالن در دقیقه آب تصفیه شده و 75 درصد ریکاوری است. این مقایسه شامل هزینه های مصرفی احیا رزین نمی شود هر چند که در بعضی مناطق این هزینه ها چشمگیر است. با مشاهده هزینه های تجهیزاتی و تحلیل بهایی موجود، دیده می شود که فرایند نرم سازی در هیچ یک از مقادیر سختی قابل رقابت با تزریق آنتی اسکالانت نمی باشد.
اضافه کردن آنتی اسکالانت:
آنتی اسکالانت ها مواد فعال سطحی می باشند که در واکنش های رسوب به سه صورت وارد می شوند:
1- جلوگیری در غلظت های کم آستانه ای
2- تصحیح کریستال
3- پراکندگی
جلوگیری در غلظت های کم آستانه ای عبارت است از توانایی یک آنتی اسکالانت در نگه داشتن محلول های فوق اشباع بخشی از نمک های حل شده در محلول. وقتی کریستال ها در سطح زیر میکروسکوپی شروع به شکل گیری می کنند، گروه های منفی قرار گرفته بر روی مولکول آنتی اسکالانت به بارهای مثبت هسته رسوب حمله کرده و باعث توقف تعادل الکترونیکی لازم جهت ادامه رشد کریستال می شوند.
مکانیسم کم آستانه ای کربنات کلسیم ، آنتی اسکالانت (R) رشد کریستال را با حمله کردن به بارهای مثبت یون های کلسیم قرار گرفته در گوشه های کریستال متوقف می سازد.
تصحیح کریستال نیز عبارت است از خاصیت یک آنتی اسکالانت در دگرگون کردن شکل های کریستال و در نتیجه نرم و یا غیر چسبناک کردن رسوب. وقتی کریستال های رسوب توسط این مواد اصلاح می شوند، شکل آنها تغییر کرده و کمتر فشرده می شوند.
پراکندگی عبارت است از توانایی بعضی آنتی اسکالانت ها در جذب شدن بر روی کریستال ها و یا ذرات کلوئیدی و انتقال مقدار بالایی بار آنیونی به آنها. بار زیاد سبب پراکنده شدن کریستال ها می شود. به علاوه عملیات جذب متفرق کننده ها به طور پیوسته ادامه یافته و سبب عدم رشد کریستال می گردد.مقادیر بالای بارهای آنیونی همچنین سبب جدا کردن ذرات از بارهای آنیونی ثابت بر روی سطح ممبرین می شوند.
(Scale Inhibitors)
مقدمه
بدون روش های جلوگیری از رسوب، ممبرین های اسمز معکوس (RO) و میزان دبی عبوری از بین المان های ممبرین در نتیجه رسوب بخشی از نمک های محلول دچار گرفتگی خواهند شد. تعدادی از نمونه های رایج این رسوب ها عبارتند از : کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم، و سولفات استرانسیم. موارد کمتر نیز شامل رسوب های سیلیس و فلوراید کلسیم می شود.
اثر رسوب بر روی نرخ تولید آب سیستم های RO , در طول زمان القا دبی واحد به سرعت کاهش می یابد. طول زمان القا بسته به نوع رسوب و درجه فوق اشباعیت بخشی از نمک های محلول متغیر است.
زمان القا برای کربنات کلسیم بسیار کوتاه تر از رسوب های سولفات همچون سولفات کلسیم می باشد. اگرچه شوینده های موثری برای رسوب موجود می باشد اما مسایل اقتصادی ایجاب می کند تا از تشکیل رسوب جلوگیری شود. رسوب اغلب با بستن مسیر های عبور آب ورودی المان RO سبب می شود تا عملیات شستشو سخت و بسیار وقت گیر دنبال گردد. همچنین این ریسک نیز وجود دارد که رسوب سبب آسیب دیدن سطوح ممبرین شود.
روش های کنترل رسوب
سه روش معمولا برای کنترل رسوب بکار گرفته می شود:
1- اسید زنی (Acidification)
2- نرم سازی با زئولیت (Zeolite softening)
3- اضافه کردن آنتی اسکالانت (Antiscalant addition)
تزریق اسید:
اضافه کردن اسید موجب تخریب یون های کربنات می شود. این امر باعث حذف یکی از واکنشگرهای لازم جهت رسوب کربنات کلسیم می گردد. اگرچه این روش در جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم بسیار موثر می باشد اما تزریق اسید در باز داشتن انواع دیگر رسوب ها همچون سولفات کلسیم غیر موثر است. استفاده از اسید سولفوریک نیز ممکن است حتی سبب رسوب سولفات شود چرا که اسید سولفوریک دارای یون سولفور می باشد. بکارگیری اسید کلریدریک از این مشکل جلوگیری می کند اما هزینه آن بیشتر است.
دیگر معایب شامل خورندگی اسید، هزینه تانک های دخیره، تجهیزات مونیتورینگ و کاهش pH آب تصفیه RO می باشد. بدون عملیات گاززدایی، دی اکسید کربن اضافی موجود در آب تصفیه سیستم های با تزریق اسید سبب افزایش هزینه های احیا فرایند تعویض یونی می شود.
نرم سازی با زئولیت:
فرایند نرم سازی با استفاده از زئولیت شامل بکارگیری یک رزین تعویض کاتیونی اسیدی قوی با فرم یونی سدیم می باشد. سدیم موجود در رزین با یون های کلسیم و منیزیم موجود در خوراک واحد RO جابجا می شود. این واکنش ها به شکل معادلات شیمیایی زیر می باشد. NaZ معرف رزین زئولیت - سدیم است. Ca و Mg به ترتیب کلسیم و منیزیم می باشند.
Ca+2 + 2NaZ → 2Na+ + CaZ2
Mg+2 + 2NaZ → 2Na+ + MgZ2
هنگامی که تمامی یون های سدیم با کلسیم و منیزیم جابجا شد، رزین باید توسط محلول آب نمک (کلرید سدیم) احیا شود. فرایند نرم سازی با زئولیت نیاز به تزریق پیوسته اسید و آنتی اسکالانت را برطرف می کند. بعضی از آثار جانبی فرایند نرم سازی با زئولیت شامل حذف ذرات آلی موجود در خوراک واحد RO و به علاوه کاهش فولینگ سطوح ممبرین توسط آلودگی های کلوئیدی می باشد. اگرچه این حقیقت موجود است که نرم سازی با رزین بسیاری از مولکول های آلی مختلف را جذب می کند و همچنین نرم سازی باعث افزایش بار الکترواستاتیکی منفی جامدات کلوئیدی می شود اما به هر حال دلیل قاطعی برای اثر بخشی قابل توجه ای از این توابع بر روی عملکرد سیستم RO وجود ندارد.
در مقایسه با اضافه کردن اسید و آنتی اسکالانت، اصلی ترین عیب فرایند نرم سازی، قیمت می باشد. جدول 1 مقایسه بین هزینه های مابین گزینه های نرم سازی و تزریق آنتی اسکالانت را در مقادیر مختلف سختی را نشان می دهد. اساس این مثال برای یک سیستم RO با ظرفیت تولید 75 گالن در دقیقه آب تصفیه شده و 75 درصد ریکاوری است. این مقایسه شامل هزینه های مصرفی احیا رزین نمی شود هر چند که در بعضی مناطق این هزینه ها چشمگیر است. با مشاهده هزینه های تجهیزاتی و تحلیل بهایی موجود، دیده می شود که فرایند نرم سازی در هیچ یک از مقادیر سختی قابل رقابت با تزریق آنتی اسکالانت نمی باشد.
اضافه کردن آنتی اسکالانت:
آنتی اسکالانت ها مواد فعال سطحی می باشند که در واکنش های رسوب به سه صورت وارد می شوند:
1- جلوگیری در غلظت های کم آستانه ای
2- تصحیح کریستال
3- پراکندگی
جلوگیری در غلظت های کم آستانه ای عبارت است از توانایی یک آنتی اسکالانت در نگه داشتن محلول های فوق اشباع بخشی از نمک های حل شده در محلول. وقتی کریستال ها در سطح زیر میکروسکوپی شروع به شکل گیری می کنند، گروه های منفی قرار گرفته بر روی مولکول آنتی اسکالانت به بارهای مثبت هسته رسوب حمله کرده و باعث توقف تعادل الکترونیکی لازم جهت ادامه رشد کریستال می شوند.
مکانیسم کم آستانه ای کربنات کلسیم ، آنتی اسکالانت (R) رشد کریستال را با حمله کردن به بارهای مثبت یون های کلسیم قرار گرفته در گوشه های کریستال متوقف می سازد.
تصحیح کریستال نیز عبارت است از خاصیت یک آنتی اسکالانت در دگرگون کردن شکل های کریستال و در نتیجه نرم و یا غیر چسبناک کردن رسوب. وقتی کریستال های رسوب توسط این مواد اصلاح می شوند، شکل آنها تغییر کرده و کمتر فشرده می شوند.
پراکندگی عبارت است از توانایی بعضی آنتی اسکالانت ها در جذب شدن بر روی کریستال ها و یا ذرات کلوئیدی و انتقال مقدار بالایی بار آنیونی به آنها. بار زیاد سبب پراکنده شدن کریستال ها می شود. به علاوه عملیات جذب متفرق کننده ها به طور پیوسته ادامه یافته و سبب عدم رشد کریستال می گردد.مقادیر بالای بارهای آنیونی همچنین سبب جدا کردن ذرات از بارهای آنیونی ثابت بر روی سطح ممبرین می شوند.
محصولات آنتی اسکالانت DEQUEST جهت رفع نیاز سیستم های جداسازی غشایی می باشند. بازدهی بالا، سازگاری با ممبرین و داشتن برهم کنش های خوب با دیگر عملیات های شیمیایی صورت گرفته در امر تصفیه آب، از جمله خصوصیات آنتی اسکالانت های تولیدی شرکت DEQUEST می باشد.
مطالب تصادفی:
شبكه آب رسانی - جمعه نوزدهم فروردین 1390
جدول استاندارد خروجي فاضلاب ها - جمعه نوزدهم فروردین 1390
شبکه های فاضلاب - جمعه نوزدهم فروردین 1390
تصفيه پساب هاي صنعت آبكاري - جمعه نوزدهم فروردین 1390
فلزات سنگین در فاضلاب - جمعه نوزدهم فروردین
آب ناسالم عامل 10 درصد بیماری ها است - یکشنبه یازدهم اردیبهشت 1390
چطور می‌توان نیترات آب آشامیدنی را کاهش داد؟ - یکشنبه یازدهم اردیبهشت 1390
بهبود کنترل PH پساب های صنعتی - یکشنبه یازدهم اردیبهشت 1390
نیازهای زیست محیطی و راه‌کارهای مؤثر - یکشنبه یازدهم اردیبهشت 1390
استفاده از بیوفیلم ها در حذف آلودگی - یکشنبه یازدهم اردیبهشت 1390
معیارها و رهنمودهای تحلیل کیفیت میکروبی آب آشامیدنی - شنبه دهم اردیبهشت 1390
بایو جاذب فلزات سنگین (جایگزین رزین کاتیونی) - جمعه نهم اردیبهشت 1390
ضربه قوچ و جلوگیری از آن - جمعه نهم اردیبهشت 1390
آهک زنی آب - جمعه نهم اردیبهشت 1390
كيفيت آب آبياري - جمعه نهم اردیبهشت 1390
کلر موجود در آب استخرها خطر ابتلا به آسم و آلرژی را تشدید می‌کند - جمعه نهم اردیبهشت 1390
پرش هیدرولیکی - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
منابع و خصوصیات آب و آلودگی آن ها - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
تکنولوژی سيستم رادار در خطوط فاضلاب - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
آشنایی با فاضلاب بیمارستانی و سیستم های تصفیه - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
ددت سمی که می بایست معدوم می شد - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
بررسی آلترناتیوهای تونل تاسیسات شهری - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
آشنايي با برخي از اصطلاحات رايج در گندزدايي و ضدعفوني - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
آب مورد استفاده در دياليز - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
اصطلاحات زیست محیطی - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
ترسيم فني و نقشه كشي - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
نقشه های توپوگرافی - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
رواناب و هیدروگراف های رواناب - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
متدهای اصطکاک - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
سال شمار آبرسانی و معادلات جریان - پنجشنبه هشتم اردیبهشت 1390
ﺗﻪ ﻧﺸﻴﻨﻲ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ - چهارشنبه هفتم اردیبهشت 1390
چرخه فسفر - سه شنبه ششم اردیبهشت 1390
راههای ساده برای حفظ محیط زیست - سه شنبه ششم اردیبهشت 1390
آنالیز و شناسایی آمونیاک:(NH3) - سه شنبه ششم اردیبهشت 1390
رنگ آمیزی کپسول باکتری - سه شنبه ششم اردیبهشت 1390
ضرورت مديريت يکپارچه منابع آبي - سه شنبه ششم اردیبهشت 1390
روشهای کهن آبیاری بدعتی تحسین برانگیز - سه شنبه ششم اردیبهشت 1390
سامانه آب شیرین کن شهر قرچک - سه شنبه ششم اردیبهشت 1390
جريان آبهاي زير زميني و تغذيه آنها - دوشنبه پنجم اردیبهشت 1390
نقش دیاتومیت ها در تصفیه - دوشنبه پنجم اردیبهشت 1390
آلودگی آب,نحوه و عوامل آن - دوشنبه پنجم اردیبهشت 1390
درباره پديده چكش آبي (ضربه قوچ) - دوشنبه پنجم اردیبهشت 1390
همه چیز در مورد پمپ و پمپاژ - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
قارچ های آب و فاضلاب و روشهای تشخیص آن ها - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
مزایا و معایب کلر در آب آشامیدنی - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
حداقل ها و حداکثر ها در لوله کشی سایت های صنعتی - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
استحصال آب آشامیدنی از آب دریا با نانوسیالات - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
استفاده از نانو فیلتر جهت تصفیه باقیمانده آفت کشها در آب - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
تری هالومتانها و کنترل آن ها - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
نکات ایمنی در هنگام استفاده از فور یا oven - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
بررسی اکولوژیکی کشند های سرخ دریایی(پدیده جلبکی) - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
روش تعیین درصد کلر فعال در محلول سدیم هیپوکلریت (آب ژاول) - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
جدا سازی جذب سطحی - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
ویژگی ها و مشخصات اصلی فرایند نانو فیلتراسیون - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390
مسمویت نیتراتی - یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390