ماده شیمیایی آنتی اسکالانت چیست؟

آنتی اسکالانت آنتی اسکالانت ماده ای شیمیایی است، که در دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس (RO) به عنوان یک ضرورت و جزء جدایی ناپذیر در نگهداری و افزایش طول عمر فیلتر ممبران تصفیه آب صنعتی شناخته می شود. اکثر آب های طبیعی دارای غلظت های بالایی از یون های کلسیم، بی کربنات و سولفات می باشند. در سیستم های تصفیه آب غشایی نظیر RO که درصد ریکاوری یا بازیافت بالایی دارند، اگر حلالیت این ترکیبات در آب از مقدار اشباع فراتر رود، به شکل متبلور شده و کریستالی بر سطح غشا ظاهر می شوند. این پدیده را اصطلاحاً فولینگ یا گرفتگی فیلتر ممبران می گویند. در فرایند تصفیه آب توجه به این پدیده از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا اگر این مشکل در مراحل اولیه برطرف نشود، پس از گذشت زمانی کوتاه، ظرفیت تولیدی سیستم با افت شدیدی مواجه خواهد شد. راه حل اساسی جلوگیری از گرفتگی فیلترهای ممبران استفاده از آنتی اسکالانت با دوز مشخص در زمان راه اندازی سیستم می باشد.

راه حلی که به منظور رفع معضل گرفتگی ممبران ارائه شده است، استفاده از ماده ضد رسوب به آنتی اسکالانت در سیستم است. آنتی اسکالانت را اصطلاحاً ضد رسوب ممبران می گویند، زیرا به طور گسترده ای برای جلوگیری از گرفتگی روزنه های فیلتر ممبران به تصفیه آب صنعتی تزریق می شود. استفاده از این مواد ضدرسوب نیازمند توجه ویژه ای است، زیرا چنانچه به مقدار بیشتر از حد مجاز به سیستم تزریق شود، نه تنها در رفع گرفتگی های ممبران موثر نخواهد بود، بلکه موجب مشکلات بیشتری در سیستم تصفیه آب صنعتی خواهند شد.

در استفاده از آنتی اسکالانت باید مراقب کیفیت و مرغوبیت محصول باشیم؛ از جمله برندهای معروف آنتی اسکالانت می توان به آنتی اسکالانت فلوکن 260، آنتی اسکالانت آویستاآنتی اسکالانت جنسیس، و آنتی اسکالانت توچال شیمی اشاره کرد.

ضرورت استفاده از آنتی اسکالانت آنتی اسکالانت در واقع ضد رسوبی با ترکیبات موثری است، که از تشکیل رسوب نمک های معدنی در آب ممانعت می کند. این ضد رسوب ممبران دارای کاربرد وسیعی در صنعت تصفیه آب و فاضلاب است، اما بیشترین کاربرد آن در تصفیه آب صنعتی و به منظور جلوگیری از رسوب گذاری بر فیلتر ممبران می باشد. اگرچه آنتی اسکالانت ها از نظر نوع مواد سازنده خود انواع مختلفی دارند، اما همه آنها با قدرت بالایی از تشکیل رسوب کلسیم کربنات بر سطح غشا جلوگیری می کنند.

اهمیت استفاده از آنتی اسکالانت در سیستم اسمز معکوس بسیار زیاد است و در غیر این صورت فیلتر ممبران در مدت کوتاهی دچار رسوب گرفتگی و فولینگ شده و کارایی خود در تصفیه آب را از دست می دهد.

این ماده ضد رسوب ممبران با بازده بالایی از تشکیل رسوب بر غشای ممبران در تمام دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس با آب های خوراک مختلف (نظیر آب لب شور یا چاه، آب دریا، آب حاوی سیلیکا یا سولفات بالا) ممانعت می کند. بنابر این استفاده از آنتی اسکالانت در سیستم تصفیه آب اسمز معکوس امری بسیار ضروری است.

آب های طبیعی معمولاً حاوی غلظت های بالایی از یون های کلسیم، بی کربنات و سولفات هستند که در فرایند تصفیه آب به آسانی می توانند تشکیل رسوب دهند. نمک های معدنی متداولی که معمولاً در رسوب گذاری بر سطح غشای ممبران نقش دارند، شامل کلسیم کربنات (CaCo3)، کلسیم سولفات (CaSo4)، باریم سولفات (BaSo4) و استرانیوم سولفات (SrSo4) می باشند. مواد رسوب زدای غیرمتداول دیگری که می توانند موجب فولینگ یا گرفتگی غشای فیلترها شوند، ترکیبابی نظیر کلسیم فسفات (CaPo4) و کلسیم فلوراید (CaF2) هستند. این ترکیبات هنگامی که در آب به میزان اشباع خود برسند، باعث ایجاد ذرات متبلور و کریستال هایی بر سطح غشای فیلتر ممبران صنعتی می شوند. اگر این معضل در مراحل ابتدایی برطرف نشود، پس از گذشت زمانی کوتاه، موجب کاهش شار و دبی عبوری، کاهش بازده و افزایش هزینه های عملیاتی سیستم می شود. این زمان بسته به نوع ترکیبات رسوبی و میزان اشباع آنها می تواند متفاوت باشد. برای مثال در سیستم تصفیه آبی که دارای آب خوراکی با مقادیر بالایی از سولفات کلسیم باشد، پس از 8 روز و در سیستم تصفیه آب دیگری که دارای مقادیر قابل توجهی کربنات کلسیم است پس از 2 روز، دبی تولیدی با افت شدیدی مواجه خواهد شد. بنابراین کربنات کلسیم می تواند مشکلات جدی تری را برای سیستم تصفیه آب ایجاد کند. راه حل پیشگیرانه ای که معمولاً برای این معضل ارائه می شود، استفاده پیوسته از آنتی اسکالانت است. به جرات می توان آنتی اسکالانت را ضروری ترین ماده شیمیایی دانست، که در فرایند تصفیه آب صنعتی به کار می رود. بدیهی است که جلوگیری از تشکیل رسوب به این روش موجب طول عمر بیشتر دستگاه و کاهش هزینه های نگهداری از آن خواهد شد.

ساز و کار فیلتر ممبران تصفیه آب صنعتی ساز و کار فیلتر ممبران تصفیه آب صنعتی فیلتر ممبران در روش اسمز معکوس بر اساس اختلاف فشار و اختلاف غلظت کار می کند. فشار لازم در این روش توسط پمپ دستگاه تامین می شود، که برای عبور بهتر محلول ها و مولکول ها از فیلتر لازم است. به این ترتیب آب خالص از لایه های فیلتر ممبران عبور کرده و آلاینده هایی جدا شده وارد مجرای فاضلاب می گردد. در واقع فیلتر ممبران دارای دو مجرا است، که یکی برای عبور آب و دیگری جهت هدایت ناخالصی ها به سمت فاضلاب می باشد.

فیلتر ممبران با لایه های غشایی به دقت 0.0001 میکرون (یک ده هزارم میکرون) که حتی با چشم نیز دیده نمی شود، قابلیت حذف 98 درصد از املاح موجود در آب را دارد. باید دقت داشت که اگرچه این روش تصفیه آب قادر است، آلاینده های آب را تا میزان 99% درصد از بین ببرد، اما چنانچه ناخالصی ها دارای ابعاد کوچک تری نسبت به حفره های ممبران باشند، از غشای فیلتر عبور خواهند کرد. برای مثال برخی ویروس ها که ابعاد نانومتری دارند و برخی آلاینده های شیمیایی با حجم مولکولی بسیار پایین، از لایه های فیلتر ممبران عبور می کنند. بنابر این در دستگاه تصفیه آب علاوه بر فیلتر ممبران 5 تا 7 فیلتر دیگر وجود دارد که هر کدام وظایف خاص خود را به عهده دارند. برای نمونه ویروس های نانومتری را می توان توسط فیلتر فرابنفش به آسانی نابود کرد و ذرات ریز آلاینده های شیمیایی نیز از طریق فیلترهای کربنی قابل حذف می باشد.

فیلتر ممبران صنعتی چه آلاینده هایی را از آب حذف می کند؟ فیلتر ممبران اسمز معکوس قادر به حذف محدوده وسیعی از آلاینده های آب می باشد، از جمله این آلاینده ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حذف مواد معدنی و فلزات محلول

• حذف یون های منفرد محلول و عوامل ایجاد سختی

• حذف انواع میکروارگانیسم ها تا میزان 90%

• حذف مواد قندی، پروتئین ها و انواع نمک ها

چه عواملی باعث ایجاد فولینگ ممبران می شوند؟ چه عواملی باعث ایجاد فولینگ ممبران می شوند؟ مهم ترین دلایل فولینگ و گرفتگی ممبران تصفیه آب صنعتی را می توان عدم طراحی مناسب و استفاده از سیستم پیش تصفیه متناسب با آب خوراک دستگاه عنوان نمود، زیرا اگر فرایند پیش تصفیه RO به خوبی انجام شود، بی تردید آب ورودی به واحد RO میزان املاح بسیار پایین تری خواهد داشت. به طور کلی دلایل مهم رسوب گذاری شیمیایی (Scalling) بر سطح فیلتر ممبران را می توان به چهار دسته کلی طبقه بندی کرد:

• افزایش غلظت املاح معدنی در آب ورودی به سیستم RO

• افزایش میزان PH آب

• تشکیل رسوب و افزایش سطح رسوب گذاری

• افزایش دمای آب

روش های مهم کنترل تشکیل رسوب بر سطح غشای ممبران روش های مهم کنترل تشکیل رسوب بر سطح غشای ممبران به طور کلی سه روش مهم به منظور کنترل رسوبات بر سطح غشای ممبران وجود دارد که به شرح زیر هستند:

• اسیدی شدن: افزودن اسید به آب تغذیه ورودی به ممبران تصفیه آب صنعتی سبب حذف یون های کربنات شده و یکی از واسطه های فعال مورد نیاز برای تشکیل رسوب کلسیم کربنات را از بین می برد. این روش در پیشگیری از رسوب کلسیم کربنات بسیار کارآمد است، اما نسبت به رسوبات دیگر تاثیر مناسبی ندارد. به علاوه تزریق اسید می تواند باعث خوردگی تانک و تجهیزات صنعتی در سیستم شده و مهم تر از همه PH آب خروجی از دستگاه تصفیه را کاهش دهد.

تزریق آنتی اسکالانت • تزریق آنتی اسکالانت: آنتی اسکالانت ها مواد فعال سطحی هستند، که توانایی بالایی در نگهداری محلول فوق اشباع در برابر نمک های محلول در آب دارند.

• نرم کردن آب از طریق فرایند تبادل یونی: در این روش از رزین های تبادل یونی برای جایگزین نمودن یون های منیزیم و کلسیم آب با یون سدیم موجود در بستر رزین استفاده می شود، درنتیجه آب ورودی به دستگاه تصفیه آب صنعتی نرم می شود. پس از آن فیلتر ممبران با محلولی نمکی شستشو و احیا می شود. این روش نیاز مداوم به تزریق اسید و آنتی اسکالانت را کاهش می دهد، اما هزینه آن به مراتب بالاتر است. با وجود اینکه سیستم های رزینی از کارایی بالایی برخوردار هستند، اما استفاده از آن در سیستم حاوی آب خوراک با TDS بالا یا غلظت یون سدیم بالاتر از حد مجاز دارای محدودیت می باشد.

نحوه عملکرد آنتی اسکالانت برای جلوگیری از تشکیل رسوب ماده بازدارنده رسوب یا آنتی اسکالانت با خواص ویژه خود از تشکیل اکثر رسوبات معدنی جلوگیری نموده و سرعت ته نشینی این مواد در سیستم را کاهش می دهد. این ماده بازدارنده رسوب در سطح غشای ممبران جذب شده و از رشد بیشتر کریستال های نمک و رسیدن به غلظت مورد نیاز برای رسوب گذاری جلوگیری می کند. اغلب آنتی اسکالانت ها دارای ویژگی معلق سازی یا دیسپرسانتی بوده و توسط احاطه نمودن ذرات معلق نمک، ذرات آهن و مواد آلی موجب دفع این مواد توسط آنیون های محلول می شوند. به این ترتیب از تجمع ذراتی که تمایل بالاتری به رسوب گذاری دارند، ممانعت می کند. آنتی اسکالانت ها براساس سه مکانیزم زیر از رسوب گذاری بر سطح ممبران های تصفیه آب صنعتی جلوگیری می کنند:

• افزایش آستانه بازدارندگی: آنتی اسکالانت ها برای پیشگیری از رسوب نمک های فوق اشباع قدرت بالایی دارند.

• تغییرات در ساختار رسوبات: ضد رسوب ممبران با دگرگونی در ساختار بلوری رسوبات، آنها را به رسوباتی نرم و غیر چسبنده تبدیل می کند. آنتی اسکالانت هایی که بار سطحی منفی دارند، قادرند یون های مثبت بلوری را جذب کرده و مانع تشکیل رسوب در سطح غشای ممبران شوند.

• ویژگی پخش کنندگی یا دیسپرسانتی: اکثر آنتی اسکالانت ها دارای ساختار آنیونی هستند و توسط القای بار منفی به ذرات رسوب، موجب معلق سازی آنها و ممانعت از تشکیل توده ذرات می شوند.