ارسال شده توسط دلشاد دستمرد

  1. صفحه اصلی
  2. دلشاد دستمرد
  3. (برگه 2)
مواد شیمیایی آنتی اسکالانت

مواد شیمیایی آنتی اسکالانت محصولاتی برای جلوگیری از انواع مختلف فلس و رسوب گذاری در نانو فیلتراسیون (NF) ، تجهیزات اسمز معکوس (RO) و دیالیز الکترودیالیز چرخشی/برگشت (RED) هستند. بدون برخی از ابزارهای بازدارنده رسوب ، عناصر غشایی به دلیل رسوب نمک‌هایی مانند کربنات کلسیم ، سولفات کلسیم ، سولفات باریم و سولفات استرانسیم ، پوسته شده و مسدود می‌شوند.

سیستم های غشایی با نسبت بازیافت بالا عمل می کنند ، بنابراین آب غلیظ اغلب از حد حلالیت گچ و کلسیت فراتر می رود که منجر به تبلور روی سطوح غشا می شود. تجمع رسوب منجر به کاهش شار نفوذی می شود که منجر به نیاز به تمیز کردن غشاها می شود. سه روش برای کنترل ترسیب وجود دارد:

  • اسیدی شدن – جایی که برای کاهش pH اسید اضافه می کنید
  • نرم کننده تبادل یونی
  • افزودن آنتی اسکالانت

آنتی اسکالانت ها اغلب بهترین روش هستند که به صرفه جویی بهتر و کنترل عالی کمک می کنند. در این مقاله با ما همرا باشید تا هر آنچه در مورد مواد شیمیایی آنتی اسکالانت لازم است را بیاموزید.

مواد شیمیایی آنتی اسکالانت و 4 مکانیسم عملکرد آنتی اسکالانت
مواد شیمیایی آنتی اسکالانت

مواد شیمیایی آنتی اسکالانت چیست

آنتی اسکالانت ها خانواده ای از مواد شیمیایی هستند که برای جلوگیری از تشکیل و رسوب نمک های معدنی متبلور که رسوب تشکیل می دهند ، طراحی شده اند. اکثر آنتی اسکالانت ها پلیمرهای آلی ساخته دست بشر هستند (مانند اسیدهای پلی اکریلیک ، اسیدهای کربوکسیلیک ، اسیدهای پلی مالئیک ، فسفات ها آلی  ، پلی فسفات ها ، فسفونات ها ، پلیمرهای آنیونی و غیره). وزن مولکولی این پلیمرها می تواند از 2000 تا 10000 دالتون متغیر باشد.

فناوری آنتی اسکالانت برای سیستم‌های RO در ابتدا از شیمی‌های مورد استفاده در خنک‌کننده آب و کاربردهای دیگ آب مشتق شد. لازم به ذکر است که تعداد زیادی از شیمی های مختلف آنتی اسکالانت که تکامل یافته اند ، بسته به کاربرد و پلیمر آلی مورد استفاده ، نتایج و کارایی گسترده ای را ایجاد کرده اند.

کاربرد آنتی اسکالانت

پتانسیلی برای رسوب ترکیبات کلسیم ، باریم ، استرانسیوم ، فلوراید و سیلیس در کانال های کنسانتره یا آب نمک غشاهای اسمز معکوس وجود دارد. ترسیب زمانی اتفاق می افتد که از حد حلالیت این نمک های مختلف و سیلیس فراتر رود.

همانطور که آب خالص تحت فشار از غشاء عبور می کند ، غلظت نمک در سمت آب نمک غشا افزایش می یابد زیرا حلال (آب خالص) از طریق غشاء منتقل می شود ، که به عنوان مانعی برای نمک ها عمل می کند. با افزایش غلظت نمک ، نمک های کم محلول شروع به تشکیل ذرات ریز هسته می کنند.

اینها ترکیب می شوند و در نهایت کریستال های نمک نامحلول را تشکیل می دهند. اگر به این کریستال ها اجازه داده شود که کنترل نشده باشند ، در نهایت رسوبات روی سطح غشای اسمز معکوس ایجاد می کنند. رسوب بیش از حد باعث می شود که عنصر غشاء R/O به دلیل افزایش پلاریزاسیون کارایی خود را از دست بدهد یا در موارد شدید ، کانال های غشایی را مصدود کند.

اولین غشاهای تجاری از استات سلولز ساخته شدند. PH اسیدی در منبع تغذیه از تخریب غشاها جلوگیری می کند. همچنین PH اسیدی از رسوب کربنات کلسیم در کنسانتره جلوگیری کرد. بنابراین ، روش های اولیه تصفیه آب تغذیه غشای گیاهانی شامل دوز اسیدی و در صورت لزوم افزودن هگزامتافسفات سدیم (NHMP) بود. با معرفی غشای پلی آمید ، که معمولاً در محدوده PH خنثی کار می‌کند و بازدهی بالاتری را ممکن می‌سازد ، به آنتی‌اسکال‌های بسیار مؤثرتری نیاز بود.

انتخاب آنتی اسکالانت

در استفاده از آنتی اسکالانت های ساخته شده از پلی اکریلیک اسید باید احتیاط کرد. آن ها مستعد تشکیل یک رسوب هستند که در صورت وجود سطوح بالای آهن روی سطح غشا می نشیند. این رسوب فشار خوراک را افزایش می‌دهد ، اما معمولاً می‌توان آن را با تمیز کننده های با pH پایین تمیز کرد.

مواد شیمیایی آنتی اسکالانت و 4 مکانیسم عملکرد آنتی اسکالانت
مواد شیمیایی آنتی اسکالانت

همچنین در استفاده از مواد شیمیایی آنتی اسکالانت که ماهیت آنیونی دارند (مانند اسیدهای پلی اکریلیک) زمانی که از یک منعقد کننده بر پایه کاتیونی یا کمک فیلتر کننده در پیش تصفیه استفاده می شود ، باید احتیاط کرد.می توان یک رسوب بسیار چسبناک تولید کرد که نیاز به فشار ورودی را افزایش می دهد و تمیز کردن آن می تواند بسیار دشوار باشد.

یک آنتی اسکالانت که در روزهای اولیه فرایند RO رایج بود ، سدیم هگزامتافسفات (SHMP) بود ، اما با ظهور آنتی اسکالانت های اختصاصی ، استفاده از آن تا حد زیادی کاهش یافت. SHMP تعدادی محدودیت دارد. دسته های SHMP رقیق شده باید هر 2 تا 3 روز به دلیل هیدرولیز در معرض هوا ساخته شوند ، که باعث کاهش کارایی آن و ایجاد خطر بالقوه پوسته پوسته شدن فسفات کلسیم می شود. SHMP از پوسته پوسته شدن کربنات کلسیم محافظت کمتری دارد.

آنتی اسکالانت‌ها رشد ساختارهای نمک کریستالی را در جریان‌های خوراک و کنسانتره RO به تاخیر می‌اندازند ، در نتیجه اجازه می‌دهند غلظت نمک‌های کم محلول بیش از حد حلالیت طبیعی باشد. آنتی اسکالانت ها را می توان برای جایگزینی یا همراه با خوراک اسیدی برای کنترل جرم گیری کربنات کلسیم استفاده کرد.

تعدادی از عوامل می توانند بر سرعت تشکیل رسوب معدنی تأثیر بگذارند. دمای پایین‌تر حلالیت فلس‌های معدنی را کاهش می‌دهد (در اینجا استثنا تشکیل رسوب کربنات کلسیم با افزایش دما افزایش می‌یابد). حلالیت نمک های کم محلول با سطوح TDS بالاتر افزایش می یابد (این به دلیل افزایش تداخل همه یون ها در فرآیند بذر تشکیل رسوب است).

رایج ترین مواد معدنی نگران کننده:

  • کربنات کلسیم [CaCO3]
  • سولفات کلسیم [CaSO4]
  • سولفات استرانسیم [SrSO4]
  • سولفات باریم [BaSO4]

اسکالانت های معدنی کمتر رایج عبارتند از:

  • کلسیم فسفات [CaPO4]
  • کلسیم فلوراید [CaF2]

دیسپرس کننده ها خانواده ای از پلیمرهای آلی ساخته دست بشر هستند که برای جلوگیری از تجمع و رسوب رسوبات بر روی سطح غشاء طراحی شده اند. گاهی اوقات از دیسپرس کننده ها به عنوان ضد رسوب یاد می شود. رسوب‌ها معمولاً یک رسوب نرم‌تر و غیر کریستالی هستند. مواد شیمیایی دیسپرس کننده اغلب دارای خواص آنتی اسکالانت هستند. اثربخشی پراکنده کننده های مختلف می تواند برای رسوب های مختلف متفاوت باشد ، بنابراین باید بدانید که آنها برای چه رسوبی درمان می کنند.

رسوبات تحت درمان با دیسپرس کننده ها:

  • رسوب های معدنی
  • اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزات [آهن ، منگنز ، آلومینیوم]
  • سیلیس پلیمریزه شده
  • مواد کلوئیدی [به عنوان ذرات بسیار کوچکی که در یک سوسپانسیون می مانند و می تواند از خاک رس ، آهن ، آلومینیوم ، سیلیس ، گوگرد و/یا مواد آلی تشکیل شده باشد]
  • ماده بیولوژیکی

عملکرد آنتی اسکالانت

تشکیل رسوبات کریستالی در کنسانتره را می‌توان به 4 مرحله تقسیم کرد: یون‌های آزاد که با انباشته شدن یک هسته اولیه را تشکیل می‌دهند و در این مرحله خود را به صورت هسته مرتب می‌کنند و در نهایت به شکل شبکه بلوری جامد می‌شوند.بسته به فرمول و مواد تشکیل دهنده آن ، آنتی اسکالانت می تواند با مکانیسم های مختلفی در نقاط مختلف تشکیل کریستال مداخله کند:

1. مهار آستانه اشباع: آنتی اسکالانت در مرحله 2 فرآیند تشکیل کریستال با مهار ترتیب پیش هسته‌ها عمل می‌کند و در نتیجه از هسته‌زایی جلوگیری می‌کند.

2. اصلاح کریستالی: آنتی اسکالانت در مرحله 3 عمل می کند و با تشکیل کریستال تداخل می کند ، بنابراین از تبلور جلوگیری می کند.

3. پراکندگی: پراکنده کننده ها از دافعه الکتریکی برای نگه داشتن کریستال ها در حالت تعلیق و جلوگیری از چسبیدن کریستال ها به یکدیگر و به سطح غشاء استفاده می کنند.

4. کمپلکس: توانایی جذب یون ها برای ایجاد مولکول های محلول و پایدار.

آنتی اسکالانت های مدرن بسته به مشخصات مورد نیاز ، تابع استاندارد DIN EN 15039 برای اسیدهای پلی کربوکسیلیک و استاندارد DIN EN 15040 برای اسیدهای فسفونیک هستند.

مواد شميايي آنتي اسکالانت
مواد شميايي آنتي اسکالانت

تزریق آنتی اسکالانت

برای جلوگیری از تشکیل رسوب معدنی ، آنتی اسکالانت خاص (بازدارنده رسوب) به جریان آب ورودی تزریق می شود. این ترکیب به پراکندگی مواد معلق موجود در جریان آب ورودی ، تغییر رشد کریستال (مورفولوژی) رسوبات معدنی و جداسازی (کلات) میکرو هسته ها برای جلوگیری از رشد کریستال کمک می کند.

مقدار آنتی اسکالانت مورد نیاز برای جلوگیری از تشکیل رسوب در غشای R/O با غلظت ترکیبات مختلف در محلول آب نمک (کنسانتره) تعیین می شود. الزامات برای افزودن آنتی اسکالانت به جریان خوراک ، آنالیز آب ورودی و پیش‌بینی‌های طراحی کامپیوتری برای غشای R/O خاص مورد استفاده بستگی دارد. به طور معمول ، نرخ دوز بازدارنده/پراکنده مقیاس 2 تا 5 میلی گرم در لیتر (mg/L) برای جلوگیری از پوسته پوسته شدن کافی است.

منبع:

فهرست