مقیاس بندی و میزان مصرف آنتی اسکالانت ها

مقیاس بندی به معنی رسوب ذرات در غشاء است، که باعث گرفتگی آن می شود. بدون وجود برخی از ابزارها برای مهار مقیاس، غشاهای دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (RO) و جریان عبوری در عناصر غشاء به علت وجود گازهای محلول مانند کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم و سولفات استرانتیوم گرفته خواهد شد. اکثر آبهای طبیعی حاوی مقادیر بالایی از کلسیم، سولفات و یون های بی کربنات هستند.
در عملیات خالص سازی غشایی با نسبت های بهبود بالا، محدوده حلالیت گچ و کلسیت از سطوح آغشته شده بیشتر می شود که باعث کریستالی شدن روی سطوح غشاء می شود. انسداد سطح مقیاس موجب کاهش شتاب نفوذ پذیری، کاهش کارایی فرآیند و افزایش هزینه های عملیاتی می شود.
اثر مقیاس بر میزان نفوذ سیستم های RO در شکل زیر نشان داده شده است. پس از دوره القایی، جریان دستگاه به سرعت کاهش می یابد. طول این دوره با نوع مقیاس و میزان اشباع فوق العاده با نمک محلول به شدت متفاوت است.


همانطور که از نمودار مشخص است، دوره القایی برای کربنات کلسیم بسیار کوتاهتر از میزان سولفات مانند سولفات کلسیم است. از لحاظ اقتصادی بهتر است از مقیاس(پوسته پوسته شدن) سیستم جلوگیری شود، حتی اگر پاک کننده های موثر برای جلوگیری از مقیاس وجود داشته باشد. مقیاس اغلب شاخه های خوراک سیستم RO را شل می کند، و تمیز کردن را سخت و زمان بر می کند. همچنین تمیز کردن دستگاه خطر ایجاد پوسته پوسته شدن سطح غشاء را نیز افزایش می دهد.
سه روش معمول برای کنترل مقیاس (پوسته پوسته شدن) وجود دارد:
· اسیدی کردن
· نرم کردن به روش تبادل یونی
· افزودن آنتی اسکالانت
اسیدی کردن: افزودن اسید، یونهای کربنات را از بین می برد، که این یون ها یکی از واکنش دهنده های لازم برای رسوب کربنات کلسیم است. این عمل در جلوگیری از رسوب کربنات کلسیم بسیار موثر است اما در جلوگیری از رسوب انواع دیگر رسوبات ناکارآمد است. از دیگر معایب این روش عبارتند از خوردگی ایجاد شده با اسید، هزینه تعویض مخازن و تجهیزات مانیتورینگ و همچنین این واقعیت که اسید باعث کاهش PH در سیستم RO می شود.
نرم کردن به روش تبادل یون: در این روش از سدیم استفاده می کند که با یون های منیزیم و کلسیم که در آب ورودی به سیستم RO وجود دارد مبادله می شود، این عمل از معادلات شیمیایی زیر پیروی می کنند:
Ca²⁺ + 2NaZ => 2Na⁺ + CaZ₂
Mg²⁺ + 2NaZ => 2Na⁺ + MgZ₂

نشان دهنده رزین سدیم است. NaZ
هنگامی که تمام یونهای سدیم توسط کلسیم و منیزیم جایگزین شوند، رزین باید با یک محلول نمکی بازسازی شود. نرم کننده به روش تبادل یون نیاز به تغذیه مداوم با اسید و یا آنتی اسکالانت را از بین می برد.
آنتی اسکالانت: آنها مواد فعال سطحی هستند که در واکنش های ته نشینی در سه روش اصلی دخالت می کنند:
· مهار آستانه: توانایی آنتی اسکالانت برای حفظ محلول های بیش از حد آغشته به نمک های نامحلول در آب.
· اصلاح کریستال: از ویژگی های آنتی اسکالانت های می توان به تخریب اشکال کریستال نام برد که باعث می شود مقیاس نرم نچسبیده به هم ایجاد گردد. زمانی که یک کریستال شروع به تشکیل در سطح میکروسکوپی میکند گروه های منفی واقع در مولکول آنتی اسکالانت به بار مثبت در هسته مقیاس حمله کرده و تعادل الکترونیکی لازم برای گسترش رشد کریستال را متوقف می کند. هنگامی که با اصلاح کننده های کریستالی برخورد می شود، کریستال های مقیاس شکسته می شوند و از فشردگی انها و رسوب آنها جلوگیری می شود.
· پراکندگی: پراکندگی توانایی موجود در برخی از آنت اسکالانت ها برای جذب کریستال ها و یا ذرات کلوئیدی است و باعث تولید بار با شارژ منفی بالا می شود که تمایل دارد که کریستال های موجود را از هم جدا کنند. شارژ آنیونی (منفی) بالا همچنین ذرات اتم های آنیونی چسبیده موجود در سطح غشا را از آن جدا می کند.






در طول دو دهه گذشته نسل جدیدی از آنتی اسکالانت ها به طور تجاری ظهور یافته اند، که در آن مواد تشکیل دهنده فعال، اغلب مخلوطی از پلی کربوکسیلات ها و پلی اکریلات های مختلف مولکولی هستند.
روش های محاسبه ای برای پیش بینی احتمال شکل گیری رسوبات وجود دارد. استفاده از این پیش بینی ها به تجزیه و تحلیل به روز آب و دانش طراحی پارامترهای سیستم بستگی دارد. میزان یون های موجود در آب تغذیه شونده دستگاه تصفیه آب RO، به جریان آب ورودی به آن بستگی دارد. بنابراین نوع آنت اسکالانت ها و دوز استفاده از آنها بر اساس تجزیه و تحلیل ها مواد معدنی در آب است.
مهم است که میزان بهینه سازی درمانی آنتی اسکالانت ها را با توجه به نوع و دوز آنها پیدا کنیم، شناسایی آنتی اسکالانت مناسب برای استفاده و دانستن رابطه نوع و دوز مصرفی آنتی اسکالانت برای درک میزان گستردگی آغشته گی ها الزامی است.
بررسی آنتی اسکالانت ها از نظر اقتصادی
افزودن اسید به دلیل هزینه اسید، مخازن و تجهیزات مانیتورینگ بسیار مقرون به صرفه نیست. زیرا فقط نیتروژن را حذف کرده و دی اکسید کربن موجود در سیستم های تغذیه اسیدی باعث افزایش هزینه های بازسازی تبادل یونی می شود.
آنتی اسکالانت ها محصولات ارزان قیمت هستند و هزینه های جانبی به همراه ندارند.
در زمان مقایسه افزودن اسید و یا آنتی اسکالانت، ضعف اصلی، عامل هزینه در هزینه های تجهیزات است. با تجزیه و تحلیل مزایای فعلی هیچ سطحی از سختی در آب وجود ندارد که در آن نرم کننده ها بتوانند به طور اقتصادی با آنتی اسکالانت ها رقابت کند.