مواد شیمیایی در تصفیه آب صنعتی

در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO برای بهبود عملکرد فیلتراسیون و در مواردی افزایش طول عمر فیلترهای ممبران از مواد شیمیایی مختلفی در سیستم پیش تصفیه استفاده می شود. در واقع ممبران های صنعتی اصلی ترین عملکرد را در دستگاه های تصفیه آب صنعتی RO دارند و با توجه به این عملکرد آنها در راندمان کلی سیستم تا حد زیادی تاثیر گذار می باشد. عواملی زیادی هستند که وجود آنها در سیستم می تواند عملکرد و طول عمر فیلتر را تحت تاثیر قرار بدهد، با توجه به این نیاز است که در سیستم پیش تصفیه از مواد شیمیایی موثر برای حذف این عوامل استفاده شود.

برخی از مهم ترین مواد شیمیایی که در سیستم های تصفیه آب صنعتی استفاده می شوند، موارد زیر هستند:

1- اسیدها
2- سود سوز آور
3- کلر زداها
4- آنتی اسکالانت و پخش کننده ها

از آن جایی که استفاده از این مواد شیمیایی می تواند در عملکرد و کارکرد کلی سیستم تا حد زیادی تاثیر گذار باشد، اطلاع از نحوه عملکرد و ویژگی های آنها اهمیت زیادی دارد. با توجه به این در ادامه مطلب به بررسی دقیق عملکرد و ویژگی های این مواد شیمیایی در سیستم های RO می پردازیم.

مواد شیمیایی مورد استفاده در دستگاه تصفیه آب صنعتی

• آنتی اسکالانت در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO

تعداد زیادی از تولید کنندگان هستند که آنتی اسکالانت ها را برای بهبود عملکرد سیستم های تصفیه آب صنعتی RO به صورت اختصاصی تولید می کنند. آنتی اسکالانت ها از گروه مواد شیمیایی هستند که برای جلوگیری از تشکیل رسوب در ممبران ها مورد استفاده قرار می گیرند. بیشتر آنتی اسکالانت ها به صورت پلیمری تولید می شوند، مثل اسیدهای پلی اکریلیک، کربوکسیلیک اسید، پلی فسفات ها، فسفونات ها و غیره. وزن مولکولی این نوع پلیمرها می تواند از 2,000 تا 10,000 دالتون متغیر باشد (دالتوان یکای جرم اتمی می باشد).

جالب این جاست که بدانید فناوری استفاده از آنتی اسکالات در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO برگرفته از مواد شیمیایی مورد استفاده در سیستم های سرمایش می باشد.

در استفاده از آنتی اسکالانت های پلی اکریلیک اسید باید احتیاط کرد. آنها مستعد برای تشکیل ماده ای هستند که اگر سطح آهن بالا باشد روی غشای ممبران قرار می گیرند. این ماده نیاز به فشار آب خوراک را افزایش می دهد، اما می تواند با شوینده های دارای PH کم زدوده شود.

هم چنین برای استفاده از آنتی اسکالانت هایی که آنیونی هستند مثل اسیدهای پلی اکرلیک در مواردی که منعقد کننده کاتیونی در پیش تصفیه استفاده می شود باید جوانب احتیاط را در نظر بگیرید. این موضوع باعث تولید یک ماده چسبناک می شود که نیاز به افزایش فشار آب خوراک را زیاد می کند و در کنار این تمیز کردن آن بسیار دشوار است.

در گذشته استفاده از آنتی اسکالانت های هگزامتافسفات سدیم (SHMP) در سیستم های تصفیه آب صنعتی محبوبیت بالایی داشت، اما ظهور آنتی اسکالانت های جدید مصرف آن را به میزان قابل توجهی کاهش داد. عدم استفاده از آنتی اسکالانت های SHMP به دلیل داشتن محدودیت هایی می باشد. این آنتی اسکالانت ها در زمان تشکیل کلسیم کربنات دارای حفاظت کمی هستند.

عوامل زیادی در تغییر رشد و تشکیل رسوب ها موثر هستند. برخی از مهم ترین این عوامل شامل دما و میزان TDS آب خوراک می شوند.

رایج ترین رسوبات تشکیل شونده:
کلسیم کربنات
کلسیم سولفات
استرانسیوم سولفات
باریم سولفات

پخش کننده ها دسته ای از مواد شیمیایی هستند که از پلیمرهای آلی تولید می شوند و برای جلوگیری از انباشتگی و ته نشینی رسوب در غشای ممبران ها به کار می روند. بعضی اوقات پخش کننده ها به ضد رسوب اشاره می شوند. با استفاده از این ماده رسوب ها نرم تر و غیر بلوری می شوند، پخش کننده ها اغلب دارای خواص آنتی اسکالانت هستند. تاثیر مواد پخش کننده مختلف، می تواند با توجه به نوع رسوب متفاوت باشد، پس بهتر است بدانید که این مواد برای کدام نوع رسوب ها تاثیر گذار هستند.

رسوب هایی که با پخش کننده ها بهبود می یابند:

•    رسوب های معدنی
•    اکسیدهای فلزی و هیدروکسیدها (آهن، منگنز، آلومینیوم)
•    مواد کلوئیدی
•    رسوب های بیولوژیکی

• دستگاه ازن در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO

دستگاه ازن تصفیه آب صنعتی RO یک محیط اکسیداسیون بسیار قوی است و دارای طول عمر بسیار کمی است. این ماده از مولکولهای اکسیژن با یک اتم O اضافی تشکیل شده است تا O_۳ تشکیل شود. هنگامی که ازن با بو ، باکتریها یا ویروسها در تماس باشد ، اتم اضافی O با استفاده از اکسیداسیون آنها را مستقیماً تجزیه می کند. سومین اتم O از مولکول های ازن از بین رفته و تنها اکسیژن باقی می ماند.

• ضد عفونی کننده دی اکسید کلر(ClO_۲) در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO

ضد عفونی کننده دی اکسید کلر به عنوان ماده اصلی ضد عفونی کننده آبهای سطحی با مشکلات بو و طعم استفاده می شود. دی اکسید کلر حتی درغلظت های کم به میزان  ppm 0.1  بایوساید بسیارموثری است و بازه وسیعی ازpH  را پوشش می دهد. دی اکسید کلر به دیواره سلولی باکتریها نفوذ کرده و با اسیدهای آمینه حیاتی موجود در سیتوپلاسم سلول واکنش می دهد تا ارگانیسم ها را بکشد. محصول جانبی این واکنش کلریت است.

•  اسیدها در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO

در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO، معمولا از اسیدهای هیپوکلریک (HCl) یا سولفوریک اسید (H2SO4) برای کاهش PH آب استفاده می شود. استفاده از اسید سولفوریک کاربرد بالاتری دارد، که مهم ترین دلیل استفاده بیشتر از این نوع اسید کمتر بودن هزینه عملیاتی آن می باشد. یکی دیگر از دلایل استفاده بیشتر از سولفوریک اسیدها، به این موضوع مربوط می شود که سولفوریک اسیدها احتمال خوردگی فلزات را در سیستم با استفاده از اسید کاهش می دهند. در مواردی هم استفاده از سولفوریک اسید به این دلیل که نرخ دفع یون های سولفات در ممبران بهتر از یون های کلرید است ترجیح داده می شود. درجه فنی اسیدهای سولفوریک به صورتی است که بدون افزودنی های دیگر هم برای تزریق در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO قابل استفاده هستند. بسیار مهم است که اسید غلیظ به آرامی به آب اضافه شود تا تجمع گرما در سیستم به حداقل برسد.

با این حال استفاده از اسید کلریک زمانی که مقیاس کلسیم سولفات، باریم سولفات و استرانسیوم سولفات اهمیت زیادی دارد ترجیح داده می شود. در واقع سولفوریک اسید میزان یون های سولفات را در آب افزایش می دهد، که این موضوع باعث افزایش پارامترهایی مثل کلیسم سولفات و غیره می شود.

هدف اصلی استفاده از روش های کاهش PH برای کم شدن میزان کلسیم کربنات است، که در تعیین شاخص LSI هم در سیستم تاثیر گذار می باشد. LSI یک مقیاس است که در سیستم های تصفیه آب لب شور، میزان اشباع کلسیم کربنات در آن تا حد زیادی موثر است. میزان LSI با تفریق PH کلسیم کربنات اشباع شده از PH آب خوراک محاسبه می شود.

با توجه به نکاتی که گفته شد میزان LSI را می توان با تزریق اسیدها در آب خوراک کاهش داد. میزان LSI مورد نظر در پساب دستگاه های تصفیه آب صنعتی RO برابر با کمتر از 0/2 از یک مقدار ثابت می باشد. برای جلوگیری از ایجاد رسوب کلسیم کربنات در سیستم می توان از آنتی اسکالانت بر پایه پلیمر هم استفاده کرد.

• سود سوز آور در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO

سود سوز آور در برخی از شرایط عملیاتی، برای افزایش PH آب خوراک در سیستم های تصفیه آب صنعتی استفاده می شود. معمولا تنها سود سوز آور مورد استفاده در سیستم سدیم هیدروکسید می باشد. متداول ترین موارد استفاده از سود سوز آور در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO دو مرحله ای است. از سود سوز آو در سیستم های تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس دو مرحله ای به 4 دلیل استفاده می شود، که در ادامه به بررسی آنها می پردازیم:

1- زمانی که PH برابر با 8/2 یا بالاتر باشد، گاز کربن اکسید به یون بی کربنات تبدیل می شود. یون بی کربنات در سیستم RO دفع می شود. کربن دی اکسید به عنوان یک گاز می تواند از جریان سیال، عبور کند و به عنوان یک بار نامطلوب در جریان آب خروجی محسوب می شود.
2- برخی از عوامل TOC در PH بالاتر بهتر دفع می شوند.
3- نرخ حلالیت و دفع سیلیس در PH بالا، بیشتر می شود.
4- نرخ دفع بور در PH بالا (به ویژه بالای 9) بیشتر است.

به عنوان یک فرایند خاص که در اغلب موارد با HERO شناخته می شود، استفاده از سود سوز آور برای افزایش PH تا 9 یا 10 می باشد. رسوب بیولوژیکی در PH بالا کاهش می یابد، که این موضوع نیاز به شستشوی شیمیایی را در سیستم های تصفیه آب صنعتی کم می کند.

در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO یک مرحله ای که برای تصفیه آب لب شور به کار می روند. آب های لب شور می توانند حاوی موادی (مثل سختی، آهن، منگنز و…) باشند، که در PH های بالا در سیستم مشکل ایجاد می کنند. در این سیستم ها اغلب از سختی گیرها، فیلترها و اسیدهای ضعیف برای حذف این آلاینده ها استفاده می شود. کلسیم و منیزیم در پیش تصفیه با استفاده از مواردی مثل آهک و برخی فیلترها قبل از ورود به بخش RO حذف می شوند. سیستم های تبادل یونی کاتیونی هم برای حذف سختی آب به کار می روند. رسوب های کربنات و سولفات در پیش تصفیه حذف می شوند، که این موضوع به سیستم اجازه تصفیه آب را در PH بالا می دهد.

• سدیم متا بی سولفید در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO

سدیم متا بی سولفید، SMBS یا ضد کلر یکی مواد شیمیایی مفیدی می باشد که در سیستم های تصفیه آب استفاده زیادی از آن می شود. این ماده با فرمول شیمیایی Na_۲S_۲O_۲ به عنوان یک عمل ضد عفونی کننده، آنتی اکسیدان و نگهدارنده مورد استفاده قرار می گیرد. از کاربر های این ماده در دستگاه تصفیه آب صنعتی می توان به حذف کلر آزاد در آب و تمیز کردن و نگهداری از فیلتر ممبران های دستگاه تصفیه آب صنعتی اشاره نمود.

• کربن فعال در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO

به جرئت می توان گفت کربن فعال یکی از بخش های جدا نشدنی در دستگاه تصفیه آب صنعتی می باشد.

کربن فعال در روند تصفیه آب به عنوان ماده ای برای حذف طعم، رنگ ، بو، مزه و حذف کلر اضافه در آب به کار می رود. کربن فعال در فیلتر های مخصوصی به نام فیلتر شنی-کربنی قرار می گیرند که آب را تصفیه مقدماتی و آماده برای ورود به ممبران می کنند.

• سلیس در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO

سلیس در روند تصفیه آب در داخل فیلتر شنی نقش بسیار زیادی را ایفا می کند. تصفیه مقدماتی آب با فیلتر های شنی و دیگر موارد بسیار حائز اهمیت است به طوری که عمده مشکلاتی که برای یک سیستم RO رخ می دهد از پیش تصفیه ها سر منشاء می گیرند. سبیس ها در خلوص و مش های مختلف طبقه بندی شده که بخش غیر قابل حذف در یک سیستم RO می باشند.

• منعقد کننده ها در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO

یکی از فرایند های مهم در صنعت آب و تصفیه آب به ویژه دستگاه های تصفیه آب صنعتی منعقد کننده ها هستند، به طور کلی فرایند انعقاد از جایگاه ویژه ای در این صنعت برخوردار است.