آنتی اسکالانت (مواد ضد رسوب)

مشخصات آنتی اسکالانت (Antiscalant) یا ضد رسوب

در طول دو دهه گذشته نسل جدید ضد رسوب ها به طور تجاری ظهور یافته اند، که در آن ها مواد تشکیل دهنده فعال، اغلب مخلوطی از پلی کربوکسیلات ها و پلی اکریلات های مختلف مولکولی هستند. آنتی اسکالانت ها به طور گسترده ای برای جلوگیری از ایجاد رسوب در لوله ها، مبدل های حرارتی و ممبران استفاده می شوند. در اغلب برنامه های کاربردی، ممبران اسمز معکوس و عبور جریان نادرست آن ها، بدون استفاده از شدت جریان و منع ناشی از ته نشینی نمک های محلول می باشد. نمونه های معمول رسوبات عبارتند از: کلسیم کربنات، کلسیم سولفات، باریم سولفات و استرانسیوم سولفات، سیلیکا و کلسیم فلوراید رسوبات رایجی نیستند اما حضورشان در سیستم مشکل به وجود می آورد. ضد رسوب های ما، رسوب ها را مهار می کنند در حالی که این خاصیت را دارند که ذرات کلوئیدی را نیز در محلول پخش می کنند. بازداری و پخش جزء ویژگی محصولات است که به افزایش زمان کار سیستم، کاهش فرکانس تمیز کردن و افزایش کارایی مولکول های RO کمک می کند.

این محصول را با نام های دیگری نظیر آنتی اسکالانت، رسوب زدا، ضد رسوب، رسوب زدای سیستم های تصفیه آب اسمز معکوس و محلول پاک کننده ممبران نیز می شناسند.

انواع آنتی اسکالانت یا ضد رسوب

غالبا ضد رسوب ها به همراه ضدخوردگی ها به کار می روند. ضد رسوبات به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

• ضد رسوب ترمودینامیکی
• ضد رسوب سینتیکی

ضد رسوبات ترمودینامیکی عوامل کمپلکس ساز و کی لیت ساز هستند که برای رسوبات خاص به کار می روند. اما در رابطه با عملکرد سینتیکی ضد رسوبات مربوط به مکانیسم های فضا ویژه آن ها می باشد.

مشکلات ناشی از وجود رسوب در غشای ممبران

اکثر آب های طبیعی حاوی مقادیر بالایی از کلسیم، سولفات و یون های بی کربنات هستند. در عملیات خالص سازی غشایی با نسبت های بهبودی بالا، محدوده حلالیت گچ و کلسیت از سطوح اشباع بیشتر می شود که منجر به تشکیل رسوب به صورت کریستال شدن روی سطوح غشایی می شود. انسداد سطح رسوب، موجب کاهش شتاب نفوذ پذیری، کاهش کارایی فرآیند و افزایش هزینه های عملیاتی می شود. از لحاظ اقتصادی بهتر است از پوسته پوسته شدن غشاء جلوگیری شود، حتی اگر پاک کننده های موثر برای حذف رسوب وجود داشته باشند. در واقع پوسته پوسته شدن غشاء هنگامی که ذرات در غشاء انباشته شوند و منافذ غشا را به هم وصل کنند، رخ می دهد که این امر موجب افزایش هزینه تولید می شود.

روش های کنترل رسوب

سه روش برای کنترل رسوب معمولا استفاده می شود:

• اسیدی شدن: حضور اسیدها باعث از بین رفتن یون های کربنات می شود. یکی از واکنش دهنده های لازم برای بارگیری رسوبات کربنات کلسیم را از بین می برد.
• کم کردن تبادل یون: در این روش از سدیم برای تبادل یون با کلسیم و منیزیم استفاده می شود. هنگامی که تمام یون های سدیم توسط کلسیم و منیزیم جایگزین شوند، رزین باید با یک محلول نمکی احیا شود. رزین های تبادل یون نیاز به تزریق اسید دارند.
• تمایل به استفاده از مواد ضد رسوب یا آنتی اسکالانت: ضد رسوبات مواد فعال سطحی هستند. توانایی آنتی اسکالانت برای نگه داری محلول فوق اشباع شده در مقابل نمک های محلول در آب است.

نحوه عملکرد ضد رسوب

ضد رسوبات به دو روش عمل می کنند:

1. اثرات جذبی
2. تغییر شکل مکان های رشد

اثرات جذبی زمانی ایجاد می شوند که ضد رسوبات سایت های هسته زایی را اشغال کرده و کریستال ها مکان های فعالی را برای چسبیدن به سطح پیدا نمی کنند و بنابراین هسته زایی کریستالی متوقف می شود. مکانیسم های دیگر ضد رسوبات بر اساس تغییر شکلی است که از تشکیل کریستال ها  در حضور ضد رسوبات ممانعت می کند.

ویژگی ضد رسوب

ضد رسوبات ایده آل دارای ویژگی های زیر می باشند:

• کنترل رسوب موثر با کمترین غلظت
• تطبیق پذیر با آب دریا
• ویژگی های جذب و واجذب متعادل
• پایداری گرمایی بالا
• سمیت پایین و قابلیت تجزیه شدن زیستی
• ارزان بودن

مزایای آنتی اسکالانت ها

• بهینه سازی بازیافت
• حفاظت از سطوح غشاء
• کاهش میزان فساد زیستی از طریق اثر بخشی و کیفیت بالا
• با توجه به مایع بودن، استفاده از آن آسان است.
• پایداری عملکرد سیستم
• سازگار با محیط زیست

نکات ایمنی آنتی اسکالانت (MSDS)

• این مواد برای پوست و چشم ضرر داشته و حتی الامکان از تماس آن ها با بدن خودداری کنید.
• هنگام کار با این محصولات از دستکش، عینک و لباس کار ایمنی مناسب استفاده کنید.
• به علت داشتن مواد خورنده از بشکه های غیر فلزی استفاده کنید آن را در ظروف در بسته نگهداری کنید.
• نگهداری به صورت دور از مواد غذایی و دیگر مواد حساس
• نگهداری در محیط هایی با دمای متوسط و خشک، تهویه مناسب و دور از نور خورشید
• غیرقابل اشتعال
• غیرقابل انفجار

بسته بندی آنتی اسکالانت

این محصولات در گالن های 20 کیلوگرمی و بشکه های 220 کیلوگرمی به فروش می رسند.

سختی (Hardness)

در گذشته، سختی را بر اساس ظرفیت آب در ترسیب صابون معرفی می کردند.

طبق تعریف امروزی سختی، وجود کاتیون های دو ظرفیتی و بالاتر در آب ها مانند Ca، Mg، Fe، Sr و غیره باعث ایجاد سختی می شود و کاتیون های چند ظرفیتی مانند Fe و Al به دلیل پایین بودن مقدار و همچنین ایجاد کمپلکس با مواد آلی معمولاً آنچنان در سختی تأثیر ندارند. به دلیل زیاد بودن مقادیر کلسیم و منیزیم در آب ها سختی را معمولاً بر اساس این دو کاتیون معرفی می نمایند. مجموع غلظت های کلسیم و منیزیم را که بر حسب میلی گرم بر لیتر کربنات کلسیم مطرح می شود، سختی کل می نامند.

واحدهای دیگر بیان سختی آب

• واحد فرانسوی با ppm caco310 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم
• واحد آلمانی با ppm caco317.9 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم
• واحد انگلیسی با ppm caco3 14.3 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم
• واحد امریکایی با ppm caco3 1 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم
• میلی اکی والان با ppm caco3 50 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم

طبقه بندی آب ها بر اساس میزان سختی

انواع سختی

سختی موقت (کربناته): این نوع سختی مربوط به کربنات ها و بی کربنات های کلسیم و منیزیم می باشد که در اثر حرارت و جوشاندن با تشکیل رسوب از آب خارج می شوند.

سختی دائم با غیر کربناته: این نوع سختی مربوط به سایر نمک های کلسیم و منیزیم در آب است که کاملا محلول در آب هستند و با اعمال حرارت از آب جدا نمی شوند (مانند نمک های کلرید، فسفات، نیترات، سولفات و غیره) و برای جداسازی آنها از آب باید از یکی از روش های فرآیند لایم-سودا، استفاده از رزین های مبادله گر یون و یا روش های دیگری مانند اسمز معکوس و الکترودیالیز استفاده شود.

سختی کل: مجموع سختی دائم و موقت را سختی کل می نامند. لازم به ذکر است که میزان سختی مجاز برای آب های شرب طبق استاندارد سازمان جهانی نباید از ppm 500 تجاوز کند.

قلیائیت (Alkalinity)

قلیائیت بیانگر ظرفیت آب در خنثی سازی H+ یا بیانگر مقاومت آب در برابر تغییرات pH می باشد. به بیان دیگر میزان اسید لازم برای خنثی سازی عوامل ایجاد قلیائیت در آب ها را قلیائیت می نامند. میزان قلیائیت نیز مانند سختی براساس ppm کربنات کلسیم بیان می شود.

عوامل ایجاد قلیائیت در آب ها عبارتند از بی کربنات ها، کربنات ها، ئیدرواکسیدها، سیلیکات ها، فسفات ها، بورات ها، آمونیاک و سولفیدهای هیدروژن که از میان آن ها سهم بی کربنات ها، کربنات ها و ئیدرواکسیدها بیش از بقیه است و معمولاً قلیائیت بر اساس این سه عامل بیان می شود. این در حالی است که قلیائیت اغلب آب های طبیعی و آب های شرب عمدتاً از نوع بی کربنات است.

انواع قلیائیت

قلیائیت ساده یا فنل فتالئین (نوع P): وجود قلیائیت در pH>8.3 و خنثی کردن آن برای رسیدن به pH کمتر از 8.3 را قلیائیت ساده یا فنل فتالئین می گویند.

قلیائیت کل یا متیل اورانژ (نوع T): قلیائیت تا pH=4.5 را قلیائیت کل می نامند.

قلیائیت نوع M: این نوع قلیائیت نیز با متیل اورانژ مشخص می شود و مابین قلیائیت کل و قلیائیت ساده قرار می گیرد.

T=P+M

ریشه همه عوامل قلیائیت در آب دی اکسید کربن (CO₂) می باشد، این گاز 0.03 تا 0.04 درصد حجم هوا را اشغال می کند. از سوی دیگر تجزیه مواد آلی و فرآیندهای بیولوژیکی در آب منجر به تولید گاز دی اکسید کربن می شود. بخشی از CO₂ کاملاً محلول در آب بوده و طبق واکنش های زیر در آب حل می شود:

جدول زیر منابع ایجاد قلیائیت در آب را در pH های مختلف به خوبی نشان می دهد:

نکته حائز اهمیت آن است که هیدروکسید و بی کربنات ها کنار هم نمی توانند وجود داشته باشند و به سرعت تبدیل به کربنات می شوند.

هیدروکسید از تجزیه و هیدرولیز بخشی از ترکیبات معدنی در آب تولید می شود. آب های حاوی جلبک دارای pH های بالاتر از 9 می باشند.

شدت انجام این واکنش بسیار ضعیف است و در آب هایی که جلبک وجود دارد، جلبک ها از کربن بی کربنات به عنوان منبع انرژی استفاده کرده و تعادل را به سمت راست و در جهت تولید هیدروکسید پیش می برند و بنابراین در آب های حاوی جلبک pH بین 9 تا 11 است.

روش اندازه گیری قلیائیت پنج گانه آب ها

نمودار خنثی شدن عوامل سه گانه ایجاد قلیائیت (کربنات، بی کربنات، و هیدرواکسید) در زیر آمده است:

همان طور که از نمودار بالا به خوبی استنباط می شود، با قلیائیت ساده می توان تمامی هیدروکسید و نیمی از کربنات را مورد سنجش قرار داد. در محدوده قلیائیت M فقط می توان بی کربنات را سنجید، در حالی که هر سه عامل  را می توان در محدوده قلیائیت کل مورد سنجش قرار داد. لازم به ذکر است که هرگاه کربنات را به  تنهایی داشته باشیم، در نمودار قلیائیت دو نقطه اکی والان با حجم های مساوی خواهیم داشت.

جدول حالت های کلی قلیائیت در آب ها

مشکلات دیگر وجود قلیائیت در آب های صنعتی و روش حذف قلیائیت

وجود قلیائیت در آب هایی که به عنوان خوراک در دیگ های بخار وارد می شوند، علاوه بر ایجاد شکنندگی دیگ های بخار و زنگ زدگی لوله های برگشت، به دلیل انتقال مواد جامد از فاز مایع به فاز بخار، شرایط مساعدی برای خوردگی لوله های کندانسور فراهم می سازد.  برای جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی در صنعت می توان به یکی از روش های زیر قلیائیت را حذف کرد:

• استفاده از رزین های تبادلگر کاتیونی
• استفاده از زئولیت ها
• فرآیند نرم کردن با آهک، ته نشینی و فیلتراسیون

کاربرد آنتی اسکالانت در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی

در بسیاری از واحدهای عملیاتی در صنایع پتروشیمی، خطر تشکیل رسوب وجود دارد. این پدیده زمانی رخ می دهد که محلول در حالت فوق اشباع بوده و تغییرات دما در عملیات تزریق رخ دهد. رسوبات همچنین زمانی تشکیل می شوند که دو ماده شیمیایی در برخورد با یکدیگر، رسوب کنند (به عنوان مثال، محلول هیدروژن فلورید با یون های کلسیم ایجاد رسوب می کنند.). رسوبات شامل کلسیم کربنات، باریم سولفات، استرانسیوم سولفات، کربنات آهن، اکسیدهای آهن، سولفیدهای آهن  و نمک های منیزیم می باشند.

لیست قیمت مواد ضد رسوب (آنتی اسکالانت)

کلیه قیمت ها بدون اطلاع قبلی قابل تغییر می باشد، لطفا جهت استعلام قیمت خرید با واحد فروش تماس حاصل نمایید.

تاریخ بروزرسانی: 1399/11/01