آنتی اسکالانت | بلاگ

آنتی اسکالانت

ساخت وبلاگ

آخرین مطالب

امکانات وب

آنتی اسکالانت :

اهمیت آنتی اسکالانت و شوینده های شیمیایی در کنترل رسوب گذاری روی ممبران

دستگاه های ممبران به صورت گسترده ای در کشور های پیشرفته و صنعتی به عنوان یک تکنولوژی کارآمد و مقرون به صرفه جهت ساخت آب گرید صنعتی و شهری توسعه داده گشته اند. تکنولوژی ممبران همچنین به طور معمول در تصفیه پساب و فاضلاب به کارگیری می شود. این مواد اغلب برای کنترل تخصصی رسوب گذاری روی ممبران ، کاربرد دارند.

رایج ترین نوع ممبران های اسمز معکوس(RO) برای استفاده در تصفیه آب، نوع کامپوزیت فیلم نازک الیاف توخالی و مارپیچی می باشد. این ممبران شامل یک فیلم پلی آمیدی بر روی یک پایه پلی سولفون است. یک لایه سطحی بسیار نازک از پلی آمید(تا 3 میلی متر) که خصوصیات نیمه تراوا و نفوذ ناپذیر در مقابل نمک (نمک زدا) برای ممبران ایجاد می کند.

 

ظرفیت رسوب گذاری یک خصوصیات ذاتی در طراحی  دستگاه ممبران می باشد. در مورد هایی که رسوب گذاری کنترل نشده است یا به قدر کافی پیشگیری نشده است، منجر به افزایش مصرف انرژی ، افزایش هزینه های اجرایی، پایین آمدن تولید آب و پایین آمدن کیفیت آب  و نیاز به دوره پاک سازی بیشتر شده است. طراحی پیش تصفیه و کاربرد از  مواد شیمیایی تصفیه مناسب، جنبه های حیاتی و اساسی در نگهداری بدون دردسر کارخانه ها و کم هزینه نگه داشتن آنها می باشد.

 

انواع رسوب های ممبران

دستگاه های پیش تصفیه برای سایت های RO جهت تولید آب از راه از بین بردن اجزاء قابل رسوب گذاری پیش از مرحله ممبران طراحی می شوند. رسوب گذار های معمول شامل:

    رسوب های سولفات و کربنات کلسیم

    مواد آلی

    آهن

    مواد کلوئیدی

    میکرو ارگانیسم ها و بیوفیلم ها

    سیلیکات

    اسید فولیک و هومیک طبیعی

 

سایر آلودگی ها از جمله سولفات باریوم و استرانسیم، فلوراید کلسیم، سیلیکات آلومینیوم و نمک های منگنز نیز شناسایی شده اند اما نسبتا در رسوب های آب کم می باشند. همچنین آلودگی هایی از نوع مواد شیمیایی فعال سطحی مثل سورفکتنت های کاتیونی یا فلوکولانت های پلیمری که امکان دارد به رسوب برگشت ناپذیر تبدیل شوند.

 

بازدارنده رسوب(آنتی اسکالانت ها)

اولین احتمال به وجود آمدن رسوب در دستگاه های تصفیه آب خام، هنگامی که حلالیت هر نمک کم محلولی زیاد می شود، به وجود آمدن رسوب می باشد. مکانیسم رسوب گذاری در سطح ممبران به یک گرادیان غلظتی ارتباط دارد و به این صورت اتفاق می افتد که آب به صورت مکرر از غشاء گذر می کند و یک میزان بسیار بالایی از نمک های محلول را پشت سر خود بجا می گذارد. این اتفاق در سطح غشا جداساز، غلظتی فراهم میکند که موجب به وجود آمدن یک لایه مرزی می گردد، یک اثر شناخته شده با عنوان  پلاریزاسیون غلظتی(concentration polarization). در درون این لایه مرزی، امکان دارد که نمک ها شروع به رسوب کردن نمایند و جامدات معلق نیز می توانند بر روی سطح ممبران شروع به ته نشینی نمایند و در درون لایه های جدا از هم ممبران، ذرات رسوب و لایه رسوبی به وجود آورند.

آبهای طبیعی اگر تصفیه نگردند، کربنات کلسیم بر روی سطح ممبران رسوب خواهند کرد. کلسیم سولفات نیز یکی دیگر از رسوب های معمول آب طبیعی است. رسوب معمولا در مراحل بعدی کار شروع می کند. این رسوب باعث بالا رفتن افت فشار و در نتیجه  نیاز به اعمال بیشتر فشار جهت حفظ ثبات خروجی آب محصول می گردد.

 

رسوب در 3 مرحله به وجود می آید:

1:یونها در محلول تغلیظ می گردند با گذر آب در حول ممبران، به خصوص در لایه مرزی در نزدیکی سطح جداساز. یون ها شروع می کنند به انباشته شدن به دور یک هسته تا 1000اتم، یک واکنشی که به آسانی برگشت پذیر می باشد.

2:وقتی هسته ها رشد نمودند، یون ها شروع به مرتب شدن و نظم گرفتن می نمایند و یک هسته منظم شکل گرفته توسعه پیدا می کند. این مرحله نیز برگشت پذیر می باشد اما برگشت پذیری هسته رشد کرده احتمال کمتری دارد.

3: مرحله نهایی رشد غیر قابل برگشت کریستال ها از هسته می باشد. بعد از به وجود آمدن، کریستال همچنان به رشد به صورت نامحدود ادامه می دهد تا زمانی که نمک مربوطه به بیش از ضریب حلالیت خود برسد.

به وجود آمدن فاز جامد برای تمام انواع رسوب ها به این شیوه می باشد، تنها تفاوتی که موجود است محصولاتی با ضریب حلالیت های گوناگون است.

 

انواع آنتی اسکالانت

ممبران های اخیر از استات سلولز تولید شده بودند که از نظر pH باید کنترل می گشتند، همچنین پتانسیل رسوب های کلسیم کربنات را پایین می آوردند و یا رفع می کردند. ممبران های پلی آمید امروزه بیشتر به صورت انحصاری در تصفیه آب به کارگیری می شوند که مقدار ریکاوری آنها به کنترل رسوب بهتری نیاز دارد.

در نبود یک عملیات نرم سازی عمده، چندین شیوه بازدارندگی ایجاد رسوب وجود دارد مثل کنترل pH(فقط برای رسوب کربنات کلسیم مناسب می باشد)، آنتی اسکالانت هایی مثل سدیم هگزا متا فسفات(SHMP) و  یک رنج گسترده ای از محصولات اختصاصی. امروزه متداول ترین آنتی اسکالانت ها بر پایه رنج گسترده ای از ترکیب های آلی می باشند. این آنتی اسکالانت ها از طریق 3 مکانیسم مرتبط نزدیک کار می کند که با یک یا مراحل بیشتری در رشد بلور تاثیر دارند.

 

1.اثرات آستانه : این بازدارنده ها به وجود آمدن رسوب نمک هایی را که بیش از حد حل گشته اند را به تاخیر می اندازد مثل آنتی اسکالانت هایی بر پایه فسفونات.

2.اثر واپیچش کریستال : این بازدارنده ها، رشد کریستال ها نرمال را از حالت طبیعی خارج می نمایند و یک ساختار کریستالی بی نظم با شکل رسوبی ضعیف ایجاد می کنند مثل پلی اکریل آمید با رنج وزن مولکولی 1500-2500.

3.پخش کنندگی : دیسپرس کننده ها یا پخش کننده ها از روش قراردادن یک بار سطحی روی کریستال کار می کنند. بارهای مشابه باعث می شوند که کریستال ها از هم جدا شوند و در آب حل گردند.

 

پلی مر های بیشتری از نظر اقتصادی وجود دارند که متداول ترین آنها پلی اکریل آمیدها می باشند. مصرف این پلیمر ها به عنوان عامل واپیچیدگی کریستال ها می باشند. اما در وزن مولکولی های زیاد، خصوصیات دیسپرس کنندگی هم از خود نشان می دهند. گرچه جای گفت و گو دارد که چگونه خصوصیات واپیچیدگی کریستال و پخش کنندگی در بین ممبران فشرده محکم، خیلی از این اجزاء پلیمری در مقابل کلسیم کربنات و کلسیم سولفات تاثیر می گذارند که بازدارندگی رسوب از طریق بیش از یک مکانیسم اتفاق می افتد.

فسفوناتها، بر اساس پیوندC-P پایدار تقسیم بندی شده، غلبه بر کشش هیدرولیز زنجیره O-P، که نمونه ای از فسفوناتها مثل SHMP می باشد. فسفوناتها ه صورت وسیع در فرمولاسیون تصفیه آب مثل بازدارنده های خوردگی و بازدارنده های رسوب و ضد زنگ به کارگیری می شود. در دستگاه ممبران، آنتی اسکالانت ها به عنوان عوامل فوق استانه کار می کنند. این محصولات قادر هستند که محلول های فوق اشباع را در یک شرایط پایداری در طی زمان محدود که آب به خارج از دستگاه ممبران هدایت می شود، نگهدارند.

آنتی اسکالانت :

اهمیت آنتی اسکالانت و شوینده های شیمیایی در کنترل رسوب گذاری روی ممبران

دستگاه های ممبران به صورت گسترده ای در کشور های پیشرفته و صنعتی به عنوان یک تکنولوژی کارآمد و مقرون به صرفه جهت ساخت آب گرید صنعتی و شهری توسعه داده گشته اند. تکنولوژی ممبران همچنین به طور معمول در تصفیه پساب و فاضلاب به کارگیری می شود. این مواد اغلب برای کنترل تخصصی رسوب گذاری روی ممبران ، کاربرد دارند.

رایج ترین نوع ممبران های اسمز معکوس(RO) برای استفاده در تصفیه آب، نوع کامپوزیت فیلم نازک الیاف توخالی و مارپیچی می باشد. این ممبران شامل یک فیلم پلی آمیدی بر روی یک پایه پلی سولفون است. یک لایه سطحی بسیار نازک از پلی آمید(تا 3 میلی متر) که خصوصیات نیمه تراوا و نفوذ ناپذیر در مقابل نمک (نمک زدا) برای ممبران ایجاد می کند.

 

ظرفیت رسوب گذاری یک خصوصیات ذاتی در طراحی  دستگاه ممبران می باشد. در مورد هایی که رسوب گذاری کنترل نشده است یا به قدر کافی پیشگیری نشده است، منجر به افزایش مصرف انرژی ، افزایش هزینه های اجرایی، پایین آمدن تولید آب و پایین آمدن کیفیت آب  و نیاز به دوره پاک سازی بیشتر شده است. طراحی پیش تصفیه و کاربرد از  مواد شیمیایی تصفیه مناسب، جنبه های حیاتی و اساسی در نگهداری بدون دردسر کارخانه ها و کم هزینه نگه داشتن آنها می باشد.

 

انواع رسوب های ممبران

دستگاه های پیش تصفیه برای سایت های RO جهت تولید آب از راه از بین بردن اجزاء قابل رسوب گذاری پیش از مرحله ممبران طراحی می شوند. رسوب گذار های معمول شامل:

    رسوب های سولفات و کربنات کلسیم

    مواد آلی

    آهن

    مواد کلوئیدی

    میکرو ارگانیسم ها و بیوفیلم ها

    سیلیکات

    اسید فولیک و هومیک طبیعی

 

سایر آلودگی ها از جمله سولفات باریوم و استرانسیم، فلوراید کلسیم، سیلیکات آلومینیوم و نمک های منگنز نیز شناسایی شده اند اما نسبتا در رسوب های آب کم می باشند. همچنین آلودگی هایی از نوع مواد شیمیایی فعال سطحی مثل سورفکتنت های کاتیونی یا فلوکولانت های پلیمری که امکان دارد به رسوب برگشت ناپذیر تبدیل شوند.

 

بازدارنده رسوب(آنتی اسکالانت ها)

اولین احتمال به وجود آمدن رسوب در دستگاه های تصفیه آب خام، هنگامی که حلالیت هر نمک کم محلولی زیاد می شود، به وجود آمدن رسوب می باشد. مکانیسم رسوب گذاری در سطح ممبران به یک گرادیان غلظتی ارتباط دارد و به این صورت اتفاق می افتد که آب به صورت مکرر از غشاء گذر می کند و یک میزان بسیار بالایی از نمک های محلول را پشت سر خود بجا می گذارد. این اتفاق در سطح غشا جداساز، غلظتی فراهم میکند که موجب به وجود آمدن یک لایه مرزی می گردد، یک اثر شناخته شده با عنوان  پلاریزاسیون غلظتی(concentration polarization). در درون این لایه مرزی، امکان دارد که نمک ها شروع به رسوب کردن نمایند و جامدات معلق نیز می توانند بر روی سطح ممبران شروع به ته نشینی نمایند و در درون لایه های جدا از هم ممبران، ذرات رسوب و لایه رسوبی به وجود آورند.

آبهای طبیعی اگر تصفیه نگردند، کربنات کلسیم بر روی سطح ممبران رسوب خواهند کرد. کلسیم سولفات نیز یکی دیگر از رسوب های معمول آب طبیعی است. رسوب معمولا در مراحل بعدی کار شروع می کند. این رسوب باعث بالا رفتن افت فشار و در نتیجه  نیاز به اعمال بیشتر فشار جهت حفظ ثبات خروجی آب محصول می گردد.

 

رسوب در 3 مرحله به وجود می آید:

1:یونها در محلول تغلیظ می گردند با گذر آب در حول ممبران، به خصوص در لایه مرزی در نزدیکی سطح جداساز. یون ها شروع می کنند به انباشته شدن به دور یک هسته تا 1000اتم، یک واکنشی که به آسانی برگشت پذیر می باشد.

2:وقتی هسته ها رشد نمودند، یون ها شروع به مرتب شدن و نظم گرفتن می نمایند و یک هسته منظم شکل گرفته توسعه پیدا می کند. این مرحله نیز برگشت پذیر می باشد اما برگشت پذیری هسته رشد کرده احتمال کمتری دارد.

3: مرحله نهایی رشد غیر قابل برگشت کریستال ها از هسته می باشد. بعد از به وجود آمدن، کریستال همچنان به رشد به صورت نامحدود ادامه می دهد تا زمانی که نمک مربوطه به بیش از ضریب حلالیت خود برسد.

به وجود آمدن فاز جامد برای تمام انواع رسوب ها به این شیوه می باشد، تنها تفاوتی که موجود است محصولاتی با ضریب حلالیت های گوناگون است.

 

انواع آنتی اسکالانت

ممبران های اخیر از استات سلولز تولید شده بودند که از نظر pH باید کنترل می گشتند، همچنین پتانسیل رسوب های کلسیم کربنات را پایین می آوردند و یا رفع می کردند. ممبران های پلی آمید امروزه بیشتر به صورت انحصاری در تصفیه آب به کارگیری می شوند که مقدار ریکاوری آنها به کنترل رسوب بهتری نیاز دارد.

در نبود یک عملیات نرم سازی عمده، چندین شیوه بازدارندگی ایجاد رسوب وجود دارد مثل کنترل pH(فقط برای رسوب کربنات کلسیم مناسب می باشد)، آنتی اسکالانت هایی مثل سدیم هگزا متا فسفات(SHMP) و  یک رنج گسترده ای از محصولات اختصاصی. امروزه متداول ترین آنتی اسکالانت ها بر پایه رنج گسترده ای از ترکیب های آلی می باشند. این آنتی اسکالانت ها از طریق 3 مکانیسم مرتبط نزدیک کار می کند که با یک یا مراحل بیشتری در رشد بلور تاثیر دارند.

 

1.اثرات آستانه : این بازدارنده ها به وجود آمدن رسوب نمک هایی را که بیش از حد حل گشته اند را به تاخیر می اندازد مثل آنتی اسکالانت هایی بر پایه فسفونات.

2.اثر واپیچش کریستال : این بازدارنده ها، رشد کریستال ها نرمال را از حالت طبیعی خارج می نمایند و یک ساختار کریستالی بی نظم با شکل رسوبی ضعیف ایجاد می کنند مثل پلی اکریل آمید با رنج وزن مولکولی 1500-2500.

3.پخش کنندگی : دیسپرس کننده ها یا پخش کننده ها از روش قراردادن یک بار سطحی روی کریستال کار می کنند. بارهای مشابه باعث می شوند که کریستال ها از هم جدا شوند و در آب حل گردند.

 

پلی مر های بیشتری از نظر اقتصادی وجود دارند که متداول ترین آنها پلی اکریل آمیدها می باشند. مصرف این پلیمر ها به عنوان عامل واپیچیدگی کریستال ها می باشند. اما در وزن مولکولی های زیاد، خصوصیات دیسپرس کنندگی هم از خود نشان می دهند. گرچه جای گفت و گو دارد که چگونه خصوصیات واپیچیدگی کریستال و پخش کنندگی در بین ممبران فشرده محکم، خیلی از این اجزاء پلیمری در مقابل کلسیم کربنات و کلسیم سولفات تاثیر می گذارند که بازدارندگی رسوب از طریق بیش از یک مکانیسم اتفاق می افتد.

فسفوناتها، بر اساس پیوندC-P پایدار تقسیم بندی شده، غلبه بر کشش هیدرولیز زنجیره O-P، که نمونه ای از فسفوناتها مثل SHMP می باشد. فسفوناتها ه صورت وسیع در فرمولاسیون تصفیه آب مثل بازدارنده های خوردگی و بازدارنده های رسوب و ضد زنگ به کارگیری می شود. در دستگاه ممبران، آنتی اسکالانت ها به عنوان عوامل فوق استانه کار می کنند. این محصولات قادر هستند که محلول های فوق اشباع را در یک شرایط پایداری در طی زمان محدود که آب به خارج از دستگاه ممبران هدایت می شود، نگهدارند.

آنتی اسکالانت...
ما را در سایت آنتی اسکالانت دنبال می کنید

نویسنده : مهدی بازدید : 0 تاريخ : دوشنبه 15 مهر 1398 ساعت: 15:33