آنتی اسکالانت و بازدارنده های رسوب‌گذاری (Anti-Scalant and Scale Inhibitor) همان طور هم که از نامشان مشخص است، مواد شیمیایی هستند که قبل از واحد اسمز معکوس برای کمک به کاهش پتانسیل رسوب گذاری آب ورودی به آب تزریق می شوند. آنتی اسکالانت و بازدارنده ی رسوب‌گذاری، محدوده ی حلالیت ترکیبات معدنی مزاحم را افزایش می دهند. با افزایش این محدوده ی حلالیت، غلظت نمک ها بالاتر رفته و سیستم با درصد بازیافت و فاکتور غلظت بالاتر کار می کند. مکانیسم عمل آنتی اسکالانت ها، دخالت در تشکیل رسوب و رشد بلورها است. نوع آنتی اسکالانت و بازدارنده ی رسوب و دوز مصرفی مناسب آن ها بستگی به وضعیت شیمیایی آب خوراک ورودی و طراحی سیستم اسمز معکوس دارد. مشکلاتی که رسوبات موجود بر روی ممبران می توانند به وجود آورند عبارتند از: – برخورد کریستال های رسوب به ممبران که باعث بازشدن منفذهای ریز ممبران می شود. – کاهش فشار آب و افزایش هدر رفت انرژی و هزینه های نگهداری سیستم – پایین بودن راندمان سیستم – افت محسوس آب تولیدی ممبران
به خاطر وجود نمک های حل شده در آب ورودی به دستگاه تصفیه آب به سبک اسمز معکوس و آب شیرین کن که باعث به وجود آوردن گرفتگی و رسوب در روزنه های میکرونی پلی آمید ممبرین های اسمز معکوس، اصطلاحا پدیده scaling ایجاد می شود. از آن دست موادی که بر پوسته پلی آمید (ممبرین) رسوب ایجاد می کند، باید به کربنات کلسیم (CaCO₃)، سولفات کلسیم (CaSO₄)، سولفات باریم (BaSO₄) و سولفات استرونیوم (SrSO₄) توجه نمود. رسوبات سیلیکا (SiO₂) و فلوراید کلسیم (CaF) کمتر رایج هستند اما دردسر سازند. برای ممانعت این نمک های حل شده بر روی ممبرین به آب وارده به سیستم RO آنتی اسکالانت Antiscalant اضافه می شود. عیوب به کارگیری از آنتی اسکالانت بی کیفیت باعث کم شدن گنجایش تولید، زیاد شدن مقدار نمک های حل شده در آب تولید TDS خروجی تولید، بالا رفتن فشار بر پمپ های طبقاتی و کم شدن طول عمر پمپ و افزایش برق مصرف شده به دلیل افزایش مقدار آمپر، کثرت در شستن ممبران نشات گرفته از مسدود شدن و در اخر کم شدن طول عمر در ممبران ها و عوض شدن زود هنگام آن می شود. آنتی اسکالانت ارائه شده توسط شرکت های معتبر در اقسام گوناگون برای هدایت در دستگاه های اسمز معکوس با آب ورودی لب شور و دستگاه اسمز معکوس با آب ورودی دریایی و اقسام آنالیزهای ورودی آب رسیدگی و به مشتریان گرامی عرضه می شود. مقدار استفاده، کارکرد و کارایی آنتی اسکالانت با اهمیت به نرم افزار های شرکت عامل و همچنین کیفیت آب ورودی (لب شور – دریایی) به دستگاه های اسمز معکوس اندازه گیری می شود.
دوز تزریق آنتی اسکالانت با توجه به معیارهای همچون TDS آب ورودی و ظرفیت دستگاه تصفیه آب صنعتی RO و PH و دمای آب، محاسبه می‌شود. بهترین محل برای تزریق آنتی اسکالانت بین فیلترهای کارتریج و پمپ فشار بالا می باشد. در بعضی از موارد آنتی اسکالانت باید قبل از ورود آب به فیلتر شنی صنعتی کار گذاشته شود. محل تزریق آنتی اسکالانت در سیستم های آب شیرین کن صنعتی، روش اسمز معکوس RO بعد از فیلتر شنی و کربنی و قبل از فیلتر میکرونی می باشد. به این طریق با تاثیرگذاری آنتی اسکالانت، رسوب کمتری بر روی فیلتر میکرونی ایجاد می شود. با تزریق آنتی اسکالانت در سیستم آب شیرین کن RO عمر فیلتر میکرونی و عمر ممبران افزایش یافته و از تشکیل رسوبات در غشای ممبران جلوگیری به عمل می آید. مقدار آنتی اسکالانت مناسب را بایستی با آب تصفیه شده رقیق نمود و توسط دوزینگ پمپ به داخل سیستم با دوز مشخص تزریق نمود.
در یک تعریف ساده و مختصر، آنتی اسکالانت ها و مواد ضدگرفتگی مواد شیمیایی هستند که به آب ورودی به دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس تزریق شده تا مانع از ایجاد گرفتگی در فیلترهای ممبران شوند. وظیفه این مواد افزایش قابلیت انحلال پذیری برخی مواد معدنی عامل ایجاد گرفتگی است. با افزایش قابلیت انحلال، می توان میزان بیشتری از نمک های عامل گرفتگی را به شکل محلول در آب داشت و بنابراین می توان میزان درصد بازیابی کلی دستگاه آب شیرین کن را افزایش داد. انتخاب صحیح آنتی اسکالانت و همچنین میزان تزریق مناسب این مواد در دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس به خواص شیمیایی آب ورودی به سیستم و نحوه آرایش ممبران ها و طراحی سیستم بستگی دارد.
دوز تزریق آنتی اسکالانت در سیستم های اسمز معکوس
آنتی اسکالانت باید به صورت دائم با آب خوراک دستگاه مخلوط شده و به سیستم تزریق گردد. دوز تزریق مجاز ماده ضد رسوب ممبران تحت تاثیر عوامل مهمی مانند آنالیز دقیق آب ورودی، میزان دبی آب، میزان PH آب، ریکاوری سیستم، مخزن آب، درجه پمپ تزریق، غلظت محلول، نوع و چیدمان فیلترهای ممبران می باشد. دوز تزریق آنتی اسکالانت در سیستم عمدتا حدود 1 تا 6 ppm می باشد. اما باید دقت داشت، که تزریق آنتی اسکالانت باید به صورت دقیق انجام شود، زیرا دوز نامناسب این ماده حتی به میزان اندکی بالاتر از حد مجاز می تواند منجر به فولینگ ممبران شود. در سیستم تصفیه آب صنعتی معمولا آنتی اسکالانت را پس از متا بی سولفیت سدیم به دستگاه تزریق می کنند تا پیش از ورود آب به فیلتر ممبران کلر موجود در آب حذف شود. دوز تزریق مناسب آنتی اسکالانت در سیستم اسمز معکوس به صورت زیر اندازه گیری می شود: مقدار آنتی اسکالانت مصرفی در ۲۴ ساعت (gr) = (۱-۶ppm) دوز مصرفی پیشنهادی × حجم آب ورودی به سیستم در (m3) مدت 24 ساعت
مواد تشکیل دهنده آنتی اسکالانت
مواد تشکیل دهنده آنتی اسکالانت ها بر اساس پارامتر هایی همچون مقدار و میزان Ph، وزن مخصوص، نوع رسوبات و نمک های موجود در آب متفاوت می باشد. از جمله مواد تشکیل دهنده آنتی اسکالانت ها می توان به ترکیباتی با پایه پلیمری، پلی اکریلیک اسید، اسید کربوکسیلیک، پلی مالئیک اسید، پلی فسفات ها و پلیمرهای آنیونی اشاره کرد.
فرمول شیمیایی آنتی اسکالانت
فرمول شیمیایی آنتی اسکالانت ها، ترکیبی از یک پلی الکترولیت دیانیونی (DAPE) به نام پلی دی سدیم پروپانفسفونات بوده که با استفاده از فرایند سیکلوپلیمریزاسیون باتلر ساخته می شود. البته لازم به ذکر است فرمول شیمیایی همه آنتی اسکالانت ها شبیه به هم نبوده و متفاوت می باشد، این به دلیل تفاوت در پارامترهای موجود در آب ورودی به دستگاه تصفیه آب صنعتی می باشد. ترکیبات آنتی اسکالانت بر اساس نوع آب ورودی، نوع آنتی اسکالانت و دیگر پارامترها متفاوت می باشد و نمی توان ترکیب دقیقی را برای یک آنتی اسکالانت مطرح کرد. لازم به ذکر است ترکیبات آنتی اسکالانت باید دقیق، به اندازه، مناسب و به ترتیب با یکدیگر میکس شوند تا در روند ساخت آن اختلالی ایجاد نشود. دانسیته آنتی اسکالانت یا همان تراکم آنتی اسکالانت، بین ۲ تا ۸ گرم در متر مکعب ( ۲-۸ g/m۳ ) می باشد. البته باید توجه نمود که آنتی اسکالانت را باید با آب تصفیه شده بدون کلر حل کرده و سپس به دستگاه تصفیه آب صنعتی وارد کنیم. حتما توجه داشته باشید آبی که برای حل کردن آنتی اسکالانت از آن استفاده می کنید باید بدون کلر و تصفیه شده باشد. PH آنتی اسکالانت ها بر اساس نوع آنتی متغیر است و باید توجه داشت که PH آنتی اسکالانت بستی به قلیایی بودن، اسیدی بودن و یا خنثی بودن آنتی اسکالانت می باشد. PH آنتی اسکالانت های اسیدی معمولا بین ۴.۸ تا ۶.۵ می باشد.
تست آنتی اسکالانت
برای تست آنتی اسکالانت دو روش آزمایشگاهی و میدانی وجود دارد. در روش آزمایشگاهی اثر آنتی اسکالانت بر رسوبات را می سنجند و در روش میدانی اثرات باید تمامی پارامترهای حیاتی و ضروری سیستم RO را یادداشت نمود و در یک بازه زمانی ۳ ماهه نتایج را چک کرد تا مشخص گردد این آنتی اسکالانت چقدر توانایی دفع و کنترل رسوبات را دارد. لازم به ذکر است ممکن است تمامی ذرات در آب به وسیله آنتی اسکالانت کنترل نشده و به همین منظور هر ۳ الی ۴ ماه یک بار باید عمل شستشوی ممبران را انجام دهید.
محیط نگهداری از آنتی اسکالانت
آنتی اسکالانت به طور کلی دارای دو نوع اسیدی و قلیایی است. برای نگهداری از این ضد رسوب در محیط توجه به نکات مهم زیر ضروری می باشد:
- محیط نگهداری از آنتی اسکالانت باید خشک و کاملا تاریک بوده و دارای دمای متعادل باشد.
- ضد رسوب ممبران باید در ظروف در بسته، ترجیحاً از نوع پلاستیک یا پلی اتیلن نگهداری شود.
- اگر از واحد تزریق مقداری آنتی اسکالانت نشت پیدا کرد، محل نشت را با خاک یا ماسه پر کرده و مواد نشت یافته را با مقداری آهک یا ترکیبات مناسب خنثی نمایید.
- از نگهداری آنتی اسکالانت های اسیدی در مجاورت مواد قلیایی و بر عکس جدا پرهیز کنید، زیرا ایجاد واکنش میان این مواد می تواند خاصیت موثر آنتی اسکالانت را کاهش دهد.
توصیه های ایمنی برای استفاده از آنتی اسکالانت
آنتی اسکالانت های اسیدی و قلیایی مواد شیمیایی خطرناکی هستند که در صورت تماس با بدن فرد سبب آسیب جدی به سلامتی او خواهند شد. بنابراین ضرورت دارد که در هنگام استفاده از آنتی اسکالانت از دستکش و عینک مخصوص مواد شیمیایی، ماسک ضد اسید دارای فیلتر مناسب، لباس و چکمه های ضد اسید استفاده شود و در صورت بروز این مشکل رعایت توصیه های ایمنی زیر می تواند از آسیب بیشتر به فرد حادثه دیده پیشگیری کند:
- تماس ضد رسوب ممبران با چشم می تواند سبب سوختگی آن شود. در صورت بروز این خطر فورا چشم را به مدت 15 دقیقه با آب فراوان شستشو دهید.
- برخورد آنتی اسکالانت با پوست می تواند باعث ایجاد حساسیت و التهاب در پوست شود. در صورت بروز این مشکل، پوست را فوراً و برای مدت زمان 15 دقیقه با آب فراوان شستشو دهید.
- استشمام این ماده ضد رسوب می تواند سبب آسیب به سیستم ریوی شخص شود. در صورت مواجه شدن با این خطر لازم است که فرد را به محیط آزاد منتقل کرده و در صورت نیاز از دستگاه تنفس مصنوعی استفاده شود.
- بلعیدن مقداری آنتی اسکالانت می تواند سبب سوزش معده و نیز سبب آسیب به سیستم گوارش شود. اگر با این خطر مواجه شدید، ابتدا خونسردی خود را حفظ نموده و به فرد مقدار کافی آب و مایعات دهید، در صورت نیاز فرد حادثه دیده را به مراکز درمانی منتقل کنید.
مهم ترین کاربردهای آنتی اسکالانت
آنتی اسکالانت ها کاربرد وسیعی در صنعت تصفیه فاضلاب و آب دارند و اگر این ضد رسوب متناسب با واحد تصفیه آب صنعتی مورد نظر انتخاب شود، موجب رفع فولینگ فیلترهای ممبران و بهبود عملکرد دستگاه می گردد. از جمله کاربردهای آنتی اسکالانت می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- دستگاه آب شیرین کن دریایی
- سیستم های نانوفیلتراسیون (NF)
- رسوب زدا در سیستم های برودتی
- دیگ های بخار و سیستم های حرارتی
- دستگاه های آب شیرین کن صنعتی و نیمه صنعتی
- سیستم های خنک کننده آب (برج های خنک کننده)
- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی (جهت جلوگیری از تشکیل رسوب)
- استفاده ویژه در سیستم های RO و UF با قابلیت بازدارندگی بالا
مزایای آنتی اسکالانت
مزیت های مهمی که ضد رسوب های ممبران دارند، شامل موارد زیر می باشد:
- بازیافت بهینه
- سازگاری محیطی
- محافظت از غشای ممبران
- طول عمر بالاتر فیلتر ممبران
- پایداری در عملکرد سیستم
- استفاده آسان به دلیل مایع بودن
- دوز تزریق پایین و مقرون به صرفه بودن
- کاهش میزان فساد زیستی توسط اثر بخشی بالا
- جلوگیری از تشکیل هر گونه رسوب بر سطح ممبران