مطالب اصلی

آنتی اسکالانت (ضد رسوب یا بازدارنده رسوب) و کاربرد آن در صنعت

رسوب یا فرآیند ترسیب چیست؟

واژه آنتی اسکالانت به عنوان یک ماده کاربردی در سیستم های صنعتی به منظور پیشگیری از تشکیل رسوب یا به تعبیر فنی – ضد رسوب – در تجهیزات صنعتی مانند سیستم های RO (اسمز معکوس) به گوش بسیاری از عوامل صنعت آشنا است. رسوب گذاری یا scaling به معنی ترسیب ذرات رسوب غیر آلی یا معدنی بر سطح غشا است، که منجر به بسته شدن منافذ غشا می شود. فرآیند ترسیب عبارت از نشست نمک های کم محلول روی سطح غشاء و فولینگ عبارت از تجمع مواد معلق جامد و میکروارگانیسمها روی سطح غشاء. فولینگ در سیستم های RO یک پدیده طبیعی تلقی می ­شود که با عملیات پیش تصفیه و فیلتراسیون مناسب و شستشوی شیمیایی در مواقع نیاز قابل کنترل است.

لایه گذاری شیمیایی (Scaling) ناشی از ترکیبات معدنی محلول در آب همچون کربنات کلسیم (CaCO۳سولفات کلسیم (CaSO۴)، سیلیکا (SiO۲) یا دی اکسید سیلیکون، سولفات باریم (BaSO۴) و … می تواند موجب محدودیت راندمان کاری سیستم های فیلتراسیون غشایی دارای قیلتر ممبران، افزایش فشار و درنتیجه افزایش مصرف انرژی و هزینه های مرتبط با آن، کاهش کیفیت آب بدست آمده، شست و شوها و از کارافتادگی های مکرر می شود. لازم به ذکر است عمر مفید فیلتر ممبرین بر اثر پدیده هایی چون لایه گذاری شیمیایی (Scaling) کاهش می یابد.

تشکیل رسوب زمانی آغاز می شود که غلظت یک نمک از حلالیت آن در شرایط محلول بالاتر رود. هسته­ های اولیه کریستال نقش کاتالیزوری را برای تشکیل کریستال های بیشتر از نمک بازی می کند. این کریستال های نمک به شرط اینکه به اندازه و جرم حجمی لازم برسند از حالت معلق خارج می شوند و شروع به رسوب دهی می کنند. فرآیند ته نشینی رسوب تا زمانی ادامه خواهد داشت که یون های تشکیل دهنده نمک در محلول به صورت فوق اشباع باشند.

علت تشکیل رسوب بر روی ممبران:

عوامل مختلفی منجر به تشکیل رسوب بر سطح غشای اسمز معکوس می­شود مهمترین این عوامل شامل موارد زیر است:

  • فزایش غلظت مواد معدنی محلول در آب ورودی به غشا
  • افزایش PH آب
  • ایجاد و افزایش سطوح مورد نیاز برای ترسیب (که با لایه گذاری شیمیایی (Scaling) پیوسته رسوبات معدنی این سطح موردنیاز افزایش می یابد)
  • افزایش دمای آب

آنتی اسکالانت چیست؟

آنتی اسکالانت به عنوان یک ماده افزودنی در فرآیند پیش تصفیه در سیستم­های اسمز معکوس یا RO کاربرد دارد. آنتی اسکالانت به عنوان یک ماده موثر جهت کنترل رسوب در غشاهای اسمز معکوس کاربرد دارد. قبل از انتقال آب به غشای اسمز معکوس، آنتی اسکالانت با غلظت مناسب به جریان feed water تزریق می­شود. مواد شیمیایی به کار رفته در فرمول آنتی اسکالانت­ها مانع از تشکیل انواع رسوبات معدنی (mineral scale) در سطح غشا می­شود. تزریق  غلظت مناسب از آنتی اسکالانت­ها منجر به کنترل تشکیل انواع رسوبات معدنی مانند کلسیم کربنات، کلسیم سولفات، رسوبات آهن و غیره در سطح غشا می­شود.

حتماً بخوانید
کاربرد انواع بایوساید به عنوان ضدمیکروب ، ضد ویروس ، ضدباکتری و غیره

به کارگیری انواع آنتی اسکالانت­ها در سیستم RO هزینه­های مربوط به تعمیر و نگهداری سیستم­های تصفیه آب را کاهش می­دهد. از طریق تزریق پیوسته آنتی اسکالانت به سیستم RO، جریان تشکیل رسوب به سرعت کاهش می­یابد. مقدار مصرفی آنتی اسکالانت به عنوان عامل ضد رسوب، وابسته به غلظت نمک ­های محلول در feed water یا محل استفاده است.

به دلیل وجود نمک های غیر آلی و معدنی محلول در آب ورودی به سیستم های تصفیه آب به روش اسمز معکوس و   آب شیرین کن  و ایجاد گرفتگی و رسوب در روزنه های میکرونی پلی آمیدی یا سلولزی ممبرین های اسمز معکوس، پدیده    به وجود می آید. از جمله موادی که روی غشای پلی آمید ( ممبرین) رسوب می کنند، می توان به کربنات کلسیم (CaCO₃)، سولفات کلسیم (CaSO₄)، سولفات باریم (BaSO₄)، و سولفات استرونیوم (SrSO₄) اشاره کرد. رسوبات سیلیکا (SiO₂) و فلوراید کلسیم (CaF) کمتر متداول هستند ولیکن مشکل ساز می باشند. جهت جلوگیری این نمک های محلول بر روی ممبرین به آب ورودی به سیستم RO آنتی اسکالانت تزریق می شود.

معایب استفاده از آنتی اسکالانت نامرغوب در سیستم های RO

  • کاهش ظرفیت تولید در سیستم تصفیه آب
  • افزایش میزان نمک های معدنی محلول در آب
  • افزایش فشار در پمپ های طبقاتی و کاهش طول عمر آنها
  • افزایش میزان برق مصرفی در پروسه RO
  • کاهش طول عمر ممبران ها و تعویض زود هنگام آنها

مکانیزم عملکرد آنتی اسکالانت، ایجاد اختلال در واکنش های تولید رسوبات معدنی است و یا به بیانی دیگر این ماده توسط برخی مواد در ساختارش می تواند سرعت واکنش ترکیب قلیایی با تمامی یون های فلزی در آب را کاهش دهد که در آن صورت در مدت زمان عبور آب از غشای پلی آمیدی امکان تشکیل رسوب از بین می رود. کربنات کلسیم و سولفات کلسیم و سولفات سترونیم و … از جمله املاح معدنی هستند که روی غشا رسوب می کنند.

به طور کلی تمامی سیستم هایی که در آنها از فناوری غشایی برای تصفیه آب استفاده می شود، در معرض گرفتگی منافذ روی غشا قرار دارند که مهمترین نوع آن سیستم های آب شیرین کن اسمز معکوس است.

میزان تزریق ضد رسوب

میزان تزریق انواع مواد ضد رسوب آب بستگی به پارامترهایی همچون آنالیز آب، میزان دبی، دما، pH، میزان ریکاوری سیستم، منبع آب، نوع ممبران (پلی­آمیدی یا سلولزی) و نحوه آرایش ممبرین ها دارد. به طور معمول میزان تزریق آنتی اسکالانت ها در محدوده ۱ الیppm 6 می باشد.

حتماً بخوانید
جاذب ها ( جاذب سولفید هیدروژن ) و کاربرد آنها در صنعت نفت و گاز

نحوه محاسبه میزان آنتی اسکالانت مصرفی

به منظور محاسبه میزان آنتی اسکالانت مصرفی از فرمول زیر استفاده می­شود:

مقدار آنتی اسکالانت مصرفی در ۲۴ (gr) = دوز مصرفی پیشنهادی (۱-۶ppm) × حجم آب ورودی به RO در مدت ۲۴ ساعت (m3)

 

مشکلات ناشی از عدم استفاده از آنتی اسکالانت:

معمولاً مشکلاتی که در اثر لایه گذاری شیمیایی (Scaling) در فیلترهای غشایی به وجود می آید، عبارتند از:

  • کاهش کیفیت و مقدار جریان آب عبوری.
  • افزایش افت فشار و فشار مورد نیاز و مصرف انرژی و هزینه ناشی از آن.
  • شست و شوهای بیشتر و با فواصل زمانی کمتر برای بهبود عملیات که منجر به کاهش عمر مفید غشاها و افزایش هزینه می شود.
  • از کارافتادگی های مکرر و بلند مدت.
  • گسیختگی غشا در برخورد با کریستال های رسوبی معدنی

یکی از راهکارهای مفید برای جلوگیری از بروز مشکلات ذکر شده، استفاده از آنتی اسکالانت ها می باشد.

نامرغوب بودن آنتی اسکالانت، دفعات نیاز ممبران به شست و شو را افزایش می دهد و این کار برای دستگاههای تصفیه آب اصلا سودمند نخواهد بود. علاوه بر این این ماده با کیفیت پایین موجب تعویض زود به هنگام ممبران می شود و همین ویژگی باعث کاهش طول عمر ممبران شده و پس از مدتی هم باعث تخریب کلی دستگاه می گردد. حتی طول عمر پمپ ها نیز تحت تاثیر این محصول نامرغوب قرار می گیرد و کاهش می یابد. از همه مهم تر این ماده ی معجزه آسا اگر  نامرغوب باشد در حق آب هم ظلم شده و باعث کاهش تولید و کیفیت آب تصفیه شده می شود. در نتیجه آنتی اسکالانت با کیفیت پایین مشکلات زیادی ایجاد می­شود، بر عکس هرچه کیفیت مواد ضد رسوب بیشتر باشد کیفیت آب تصفیه شده افزایش می­یابد.

رسوب و گرفتگی غشا منجر به کاهش فضای موثر بین مواد بوده و موجب کاهش تلاطم جریان می شوند که نتیجه آن، افزایش پلاریزاسیون غلظت در سطح غشاء است. هر چه غلظت محلول در سطح غشاء بیشتر باشد به همان نسبت املاح بیشتری از خود عبور می دهد. وقتی که سطح موثر غشاء کاهش یابد، تلاطم کاهش خواهد یافت و تمیز نمودن سطح غشاء مشکلتر می شود، زیرا امکان فرستادن محلول شیمیایی به سطوح مسدود شده توسط مواد جامد کاهش می یابد. امکان جلوگیری از تشکیل رسوب با استفاده از بازدهی صحیح سیستم و تزریق مواد شیمیایی وجود دارد.

نحوه عملکرد آنتی اسکالانت یا ضد رسوب

مواد بازدارنده رسوب یا آنتی اسیکالانت با جلوگیری از رشد کریستال نمک های معدنی، سرعت فرآیند ته نشینی آنها را کاهش می دهند. این مواد در سطح کریستال نمک تشکیل شده در سطح غشای پلی آمیدی جذب و با جلوگیری از جذب بیشتر نمک فوق اشباع در سطوح کریستال، سرعت گسترش کریستال نمک را کاهش می دهند و به این ترتیب هسته های اولیه کریستال هرگز به اندازه یا غلظت کافی برای ترسیب نمی ­رسند. اکثر مواد بازدارنده، خاصیت دیسپرسانتی نیز دارند. خاصیت معلق سازی یا دیسپرسانتی با محاصره ذرات معلق نمک، آهن یا مواد جامد آلی صورت گرفته و سبب دفع آنها توسط سایر آنیون های موجود در محلول می­ شود. این فرایند از تجمع ذرات و تشکیل ذرات بزرگتر که احتمال ترسیب آنها وجود دارد، جلوگیری می­ نماید. عمدتا آنتی اسکالانت­ها از طریق دو مکانیسم منجر به حذف موثر رسوب از ممبرین اسمز معکوس می­شوند:

  1. بازدارندگی آستانه­ای (threshold inhibition) : توانایی ضد رسوب ها به منظور حفظ محلول ­های فوق اشباع نمک های معدنی محلول در آب
  2. تغییرات کریستالی (crystalline variation) : آنتی اسکالانت ها منجر به تغییر ساختار کریستالی رسوب شده و با تغییر ساختار کریستالی به فرم رسوب غیر چسبنده، منجر به کاهش ترسیب رسوب در سطح غشای اسمز معکوس می شود. هنگامی که رسوبات کریستالی با هسته­ زایی رشد می­ کنند، آنتی اسکالانت ­ها با بار سطحی منفی، یون های مثبت کریستالی را جذب می­ کنند و با بر هم زدن تعادل بار مورد نیاز جهت رشد کریستال ­ها، مانع از رسوب گذاری کریستال های مثبت در سطح غشا می ­شوند.
  3. دیسپرس کنندگی یا متفرق سازی (dispersant): آنتی ­اسکالانت ها عمدتا دارای ساختار آنیونی هستند و با جایگیری مناسب میان ذرات کلوییدی و کریستالی کاتیونی منجر به دیسپرس شدن ذرات در در feed water می ­شوند.
حتماً بخوانید
همه چیز در مورد خواص و خرید و فروش هیدروژل کربومر

آنتی اسکالانت

بازدارنده های رسوب فقط در کاهش فرآیند تشکیل رسوب یا کاهش فرآیند و تراکم ذرات رسوب مؤثرند و فرآیند ترسیب را بطور کامل متوقف نمی­ سازند. البته در یک سیستم RO کافی است تا مواد آنتی اسکالانت از تشکیل رسوب تا هنگام خروج جریان غلیظ از سیستم به خوبی عمل کند.

تعیین احتمال رسوب گذاری آب کار پیچیده ای است که معمولا توسط نرم افزار های مربوطه صورت می گیرد. این نرم­ افزارها  عمدتا توسط شرکت های تولیدی آنتی اسکالانت مانند: Nalco، Avista، Genesys و… ساخته می­شود و یا این قابلیت در نرم افزار های طراحی RO مانند Rosa و CSMPro یافت می شود. در واقع در این نرم افزار ها مقدار آنتی اسکالانت موردنیاز را توسط احتمال تشکیل رسوب در جریان دور ریز در مقیاس بزرگ محاسبه می کنند.

از نکات بسیار مهم در تصفیه ی آب دریا این است که در این نوع از آب خوراک احتمال وجود ماده ی بور بالاست و باید در pH بالاتری (در محدوده ی ۹-۱۱) جدا شود، که با افزایش pH احتمال تشکیل رسوب بر سطح غشا بسیار بالاتر می رود. از آنجایی که باید pH تغییر چندانی نکند اضافه کردن اسید به هیچ وجه کارساز نخواهد بود و تنها راه چاره تزریق آنتی اسکالانت خواهد بود. بیشتر آنتی اسکالانت ها توسط اکسنده های قوی مانند کلر و برم اکسید می­شوند و نه تنها خاصیت خود را از دست می­دهند، بلکه با از بین رفتن ساختار مولکولی سبب گرفتگی از نوع Bio fouling می­شوند. بنابراین باید در سیستم پیش تصفیه در قبل از محل تزریق این ماده، این اکسیدانت ها را حذف کنند (مانند فیلتر کربنی در ابتدای خط که کلر را جذب می کند).

حتماً بخوانید
بنزوات سدیم چیست و از کجا می توان تهیه کرد؟

ساختار شیمیایی مولکول آنتی اسکالانت ها به نحوی است که امکان عبور از غشا را ندارند. از این رو، هیچ غلظتی از این محلول وارد آب تولیدی RO نخواهد شد. اما از لحاظ اثرات زیست محیطی باید دقت شود که این محلول در جریان دور ریز خارج خواهد شد، که در این خصوص بایستی مقدار تزریق به خط کنترل شود، و در عین رفع نیاز در حداقل مقدار ممکن تزریق شود.

ضد رسوب آب دریا

آنتی اسکالانت در شیرین کردن آب دریا هم نقش مهمی دارد. به دلیل مشکل کم آبی در چند سال اخیر، شیرین سازی آب دریا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از راه حل ها، استفاده از دستگاههای اسمز معکوس است که آب دریا توسط این دستگاه شیرین می شود. آبی که وارد دستگاه اسمز معکوس می شود حاوی نمک های محلول کلسیم،منیزیم و سایر املاح معدنی می باشد. آنتی اسکالانت های آب دریا عمدتا بر پایه پلیمرها هستند.

شرکت شیمیایی تصفیه با به کارگیری تیم تحقیقاتی و کنترل کیفیت مجرب، قادر به طراحی و فرمولاسیون انواع آنتی­اسکالانت­های سازگار با محیط زیست با عملکرد مناسب جهت حذف و کنترل انواع رسوبات کریستالی و معدنی است.

آنتی اسکالانت

مجموعه محصولات Tachem سری ۴۰۰۰  مانند Tachem 4051 ، ۴۰۵۵ و ۴۰۵۲ به عنوان ضد رسوب موثر جهت حذف رسوبات کربناتی، سولفاتی و سیلیکاتی از سطح ممبرین اسمز معکوس کاربرد دارد. یکی از ویژگی ­های اصلی محصولات آنتی اسکالانت فرموله شده در شرکت شیمیایی تصفیه، سازگاری مناسب با سایر محصولات تزریقی مانند ضد خوردگی، بایوساید، جاذب و فلوکولانت ها دارد.

مزایای استفاده از Antiscalant RO شرکت شیمیایی تصفیه شامل موارد زیر است:

  • کاربرد ویژه برای سیستم­های RO وUF با کارایی بازدارندگی رسوب بالا
  • عملکرد ضد رسوب بالا در مقایسه با رقبای داخلی و خارجی
  • استفاده آسان با عملکرد بازدارندگی رسوب دقیق و پیوسته
  • قیمت مناسب در مقایسه با رقبای داخلی
  • کارایی بازدارندگی رسوب بالا در برابر انواع رسوبات سولفات و کربنات
  • قابل استفاده در انواع غشاهای سلولزی یا پلی ­آمیدی

شرکت شیمیایی تصفیه پیشرو در زمینه فروش ضد رسوب و ارسال به تمام نقاط ایران می باشد. جهت سفارش و خرید این محصول می توانید با شماره های زیر تماس حاصل کنید.

۰۲۱۴۹۰۱۳۰۰۰

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.