Anti Scalant
بازدید: 316

آنتی اسکالانت
آنتی اسکلانت یا ماده ضد رسوب (R.O Scale Inhibitor)
کلیات
هر سیستم غشائی نظیر سیستم RO بطور طبیعی بر اثر موجود مواد معلق، املاح محلول و پارامترهای میکروبی موجود در آب خوراک دچار گرفتگی می­شود که این امر لزوم در نظر داشت پیش تصفیه فیزیکی و شیمیایی صحیح سیستم را ضروری می سازد.
فرایند ترسیب عبارت از نشست نمکهای کم محلول روی سطح غشاء و فولینگ عبارت از تجمع مواد معلق جامد و میکروارگانیسمها روی سطح غشاء می­باشد. فولینگ در سیستمهای RO یک پدیده طبیعی تلقی می­شود که با عملیات پیش تصفیه و فیلتراسیون مناسب و شستشوی شیمیائی در مواقع نیاز قابل کنترل است.
لایه گذاری شیمیایی ( Scaling ) ناشی از ترکیبات معدنی محلول در آب همچون کربنات کلسیم (CaCO3) ، سولفات کلسیم (CaSO4 )، سیلیکا (SiO2) یا دی اکسید سیلیکون ، سولفات باریم (BaSO4)و ... می تواند موجب محدودیت راندمان کاری سیستم های فیلتراسیون غشایی ، افزایش فشار و درنتیجه افزایش مصرف انرژی و هزینه های مرتبط با آن ، کاهش کیفیت آب بدست آمده ، شست و شوها و از کارافتادگیهای مکرر می شود . لازم به ذکر است عمر مفید فیلترهای غشایی بر اثر پدیده هایی چون لایه گذاری شیمیایی ( Scaling ) کاهش می یابد .
تشکیل رسوب زمانی آغاز می شود که غلظت یك نمك از حلالیت آن در شرایط محلول بالاتر رود. هسته­های اولیه کریستال نقش کاتالیزوری را برای تشکیل کریستالهای بیشتر از نمک بازی می­کند. این كریستالهای نمك به شرط اینكه به اندازه و جرم حجمی لازم برسند از حالت معلق خارج می‌شوند و شروع به رسوب‌دهی می‌كنند. فرآیند ته‌نشینی رسوب تا زمانی ادامه خواهد داشت كه یونهای تشکیل دهنده نمک در محلول به صورت فوق اشباع باشند.

علل لایه گذاری شیمیایی sclaing را می توان به چهار دسته کلی تقسیم بندی نمود
افزایش غلظت مواد معدنی محلول در آب ورودی به غشا .
افزایش PH آب .
ایجاد و افزایش سطوح مورد نیاز برای ترسیب که با استمرار لایه گذاری شیمیایی این سطح موردنیاز افزایش می یابد.
افزایش دمای آب .
معمولا مشکلاتی که در اثر لایه گذاری شیمیایی scaling در فیلتر های 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 .
پارگی و گسیختگی غشا در برخورد با کریستال های رسوبی نوک تیز .
تشکیل رسوبات مختلف با توجه به ماهیت رسوب قابل کنترل یا غیر کنترل می­باشد. برخی رسوبات نظیر سولفات و سیلیکات پس از تشکیل بسیار سخت شستشو می­شوند. همچنین این رسوبات باعث کاهش سریع و شدید کارائی سیستم RO می­شوند. بنابراین باید با پیش تصفیه مناسب، کار با میزان جریانهای طراحی و تزریق مواد شیمیایی مناسب از تشکیل این رسوبات جلوگیری نمود.
رسوب و گرفتگی قادر به كاهش فضای موثر بین مواد بوده و موجب كاهش تلاطم جریان می‌شوند كه 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 می‌دهد. وقتی كه سطح موثر غشاء كاهش یابد، تلاطم، كاهش خواهد یافت و تمیز نمودن سطح غشاء مشكلتر می‌شود، زیرا امكان فرستادن محلول شیمیایی به سطوح مسدود شده توسط مواد جامد كاهش می یابد. امكان جلوگیری از تشكیل رسوب با استفاده از بازدهی صحیح سیستم و تزریق مواد شیمیایی وجود دارد.
مواد بازدارنده با جلوگیری از رشد كریستال نمك، سرعت فرآیند ته نشینی را كاهش می‌دهند. این مواد در سطح كریستال نمك تشكیل شده جذب و با جلوگیری از جذب بیشتر نمك فوق اشباع در سطوح كریستال، سرعت گسترش كریستال نمك را كاهش می‌دهند و به این ترتیب هسته­های اولیه کریستال هرگز به اندازه یا غلظت کافی برای ترسیب نمی­رسند.
اكثر مواد بازدارنده، خاصیت معلق نگهدارندگی نیز دارا هستند. خاصیت معلق نگهدارندگی با محاصره‌ ذرات معلق نمك، آهن یا مواد جامد آلی صورت گرفته و سبب دفع آنها توسط سایر آنیونهای موجود در محلول می­شود. این فرایند از تجمع ذرات و تشکیل ذرات بزرگتر که احتمال ترسیب آنها وجود دارد، جلوگیری می­نماید.
بازدارنده‌های رسوب فقط در كاهش فرآیند تشكیل رسوب یا كاهش فرآیند و تراكم ذرات رسوب مؤثرند و فرایند ترسیب را بطور کامل متوقف نمی­سازند. البته در یک سیستم RO کافی است تا مواد بازدارنده از تشکیل رسوب تا هنگام خروج جریان غلیظ از سیستم بخوبی عمل کند.
مقایسه مواد بازدارنده رسوب
اغلب بازدارنده‌های رسوب دارای ساختار مولکولی با گروههای عاملی شامل اسید كربوكسیلیك (-COOH) یا فسفات هستند. مولكول‌های پلی اكریل با وزن مولکولی پائین (جرم مولكولی بین 100-5000) شامل چندین گروه عامل اسید كربوكسیلیك هستند و به طور مشترك در بسیاری از بازدارنده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این بازدارنده‌ها در جلوگیری از تشكیل سولفات و كربنات جزء بهترین‌ها هستند، اما خاصیت پراكنده‌سازی آنها محدود است.
هگزا متا فسفات سدیم (SHMP )، یكی از موادی است كه به عنوان بازدارنده انتخاب می‌شود، زیرا علاوه بر نقش بازدارندگی خوب، ارزان قیمت نیز می­باشد. از جمله معایب این ماده، ناپایداری و نیز انحلال دشوار آن در آب می­باشد. در حقیقت، اگر SHMP هر سه روز مجدداً به هم زده نشود، هگزا متا فسفات، به فسفات هیدرولیز می‌شود كه در pH خنثی باكلسیم تركیب شده و فسفات تشكیل می‌‌دهد. این نمك می‌تواند موجب گرفتگی غشاء سیستم شود. استفاده از هگزا متا فسفات به عنوان یك بازدارنده‌ رسوب برای سیستم‌های RO به دلیل وابستگی زیاد آن به مصرف صحیح، عمومیت پیدا نكرده است.
ارگانو فسفوناتها در مقایسه با سدیم هگزا متا فسفات پایدارتر هستند. خواص بازدارندگی و پراكنده‌سازی این ماده شبیه به سدیم هگزا متا فسفات است. اما بر خلاف سدیم هگزا متا فسفات، این ماده پایدار است.
پلی اكریل با جرم مولكولی سنگین (جرم مولكولی بین 6000 تا 25000) در پراكنده‌سازی، بهترین اثر را دارد، اما به اندازه‌ی اكریلهای سبك در بازدارندگی رسوب مؤثر نیستند.
همانطور که پیش از این گفته شد، کاربرد بازدارنده‌های تركیبی، نتایج بهتری را نسبت به بازدارنده‌های تك مولكولی از خود نشان می‌دهند. در صورت استفاده از یك بازدارنده‌ تك مولكولی، احتمال بیشتری وجود دارد كه تزریق بیش از حد بازدارنده موجب شود كه خود بازدارنده به صورت كاتیون چند ظرفیتی از محلول خارج شود. با تركیب تولیدات و استفاده از بازدارنده چند مولكولی، سایر بازدارنده‌ها می‌توانند در جلوگیری از رسوب‌دهی اولین بازدارنده مؤثر باشند. همچنین به غلظت كمتری از هر یك از اجزای مستقل بازدارنده‌ها نیاز خواهد بود.
بعضی انواع بازدارنده‌های تركیبی، شامل پلی اكریل با جرم مولكولی سبك وسنگین هستند تا از قدرت كافی برای باز دارندگی و پراكنده‌سازی برخوردار باشند. به علاوه سایر بازدارنده‌ها، تركیبی از ارگانوفسفات اكریلات با جرم مولكولی سبكتر هستند كه علاوه بر متفرق نمودن خوب، خصوصیات یك بازدارنده را دارا می‌باشند.
بعضی اوقات، فعالیت بیولوژیكی در تانك بازدارنده رسوب می‌تواند موجب ایجاد مشكل شود. رشد بیولوژیكی می‌تواند موجب انسداد مسیر خوراك پمپ تزریق شده و در نتیجه جریان بازدارنده‌ متوقف شود. معمولاً مواد بازدارنده یا معلق نگهدارنده حاوی مقداری مواد بایوساید نیز می­باشند. اما باید در زمان رقیق سازی این محلولها در تانکهای مصرف روزانه دقت کافی مبذول گردد تا غلظت این مواد بایوساید در محلول رقیق از حداقل مقدار موثر کمتر نشود. این مقدار معمولاً از سوی سازندگان قید می­شود. با توجه به اینکه مواد بازدارنده فرایند ترسیب را کند نه متوقف می­نمایند، لذا نباید سیستم برای مدت طولانی در حالت فوق اشباع از نمکها خارج از سرویس باقی بماند. معمولاً یک شیر اتوماتیک برقی بطور موازی با جریان دفعی نصب می­شود تا درست قبل از سرویس خارج شدن سیستم باز شده و کل المنتها از نمکهای فوق اشباع تخلیه گردد.
در برخی موارد از یک تانک برای تزریق دو یا چند ماده شیمیائی در زمانهای مختلف استفاده می­شود. در این صورت باید دقت کافی معطوف به عدم اختلاط مواد با یکدیگر گردد تا لطمه­ای به کارائی آنها و سیستم وارد نشود.