یکی از مهمترین موادی که برای نگهداری دستگاه آب شیرین کن و افزایش کارایی ان ضروری است، مواد ضد رسوب یا آنتی اسکالانت است. این مواد کاربرد زیادی در رفع رسوب های ایجاد شده بر روی فیلتر ممبران دستگاه و جلوگیری از گرفتگی در بخش های مختلف دستگاه دارند. پس اگر قصد خرید انواع آب شیرین کن صنعتی را دارید، باید به خرید آنتی اسکالانت مناسب فکر کنید. در این پست قصد داریم شما را با یان مواد بیشتر آشنا کنیم.
آنتی اسکالانت از جمله مهمترین موادی است که در فرآیند اسموز معکوس(RO) در دستگاه تصفیه آب و دستگاه آب شیرین کن به کار می‌رود. آب‌های طبیعی معمولاً دارای یون‌هایی مانند کلسیم، بی‌کربنات و سولفات هستند که در دستگاه‌های تصفیه آب و آب شیرین کن‌ها به راحتی می‌توانند رسوب تشکیل دهند. به همین دلیل برای جلوگیری از تشکیل رسوب در این دستگاه‌ها از ماده شیمیایی به نام آنتی اسکالانت (antiscalant) استفاده می‌کنند.
این ماده شیمیایی یک جزو جدایی‌ناپذیر برای تصفیه فیلتر ممبران موجود در دستگاه آب شیرین کن به حساب می‌آید. در فرآیند تصفیه آب، پدیده‌ای به نام فولینگ یا گرفتگی فیلتر ممبران وجود دارد. در واقع هنگامی‌که درصد یون‌های کلسیم و سولفات و همچنین کربنات در آب، از مقدار مشخصی بیشتر باشد، باعث رسوب این یون‌ها بر روی فیلتر ممبران شده و باعث گرفتگی و فولینگ فیلتر ممبران می‌شود. پدیده فولینگ و گرفتگی فیلتر ممبران بسیار مهم بوده و باید به آن توجه شود. چراکه با گذشت زمان و افزایش رسوبات بر روی فیلتر ممبران، دبی عبوری از دستگاه کمتر شده، کارایی دستگاه کاهش یافته و سیستم در طول زمان با افت شدیدی روبه‌رو خواهد شد.
در ابتدا فن آوری استفاده از انواع ضد رسوب برای سیستم هایRO با بکارگیری مواد شیمیایی مورد استفاده در برنامه های خنک کننده آب و دیگ‌های بخار انجام می‌شد. اما به تدریج، تعداد زیادی از مواد شیمیایی آنتی اسکالانت تکامل یافتند که بسیاری از آنها بسته به کاربرد و پلیمر ارگانیک مورد استفاده، نتایج و کارایی بالایی را به وجود آورده اند.
نمک‌های معدنی متداولی که معمولاً در رسوب‌گذاری بر سطح غشای ممبران نقش دارند، هنگامی‌که در آب به میزان اشباع خود برسند، باعث ایجاد ذرات متبلور و کریستال‌هایی بر سطح غشای فیلتر ممبران صنعتی می‌شوند. اگر این معضل در مراحل ابتدایی برطرف نشود، پس از گذشت زمانی کوتاه، موجب کاهش شار و دبی عبوری، کاهش بازده و افزایش هزینه‌های عملیاتی سیستم می‌شود. این زمان بسته به نوع ترکیبات رسوبی و میزان اشباع آنها می‌تواند متفاوت باشد. استفاده پیوسته از آنتی اسکالانت مناسب با فیلتر ممبران سبب می‌شود تا این گرفتگی‌ها به حداقل میزان خود رسیده و از افت کارایی دستگاه آب شیرین کن جلوگیری شود و باعث طول عمر بیشتر دستگاه گردد.
آنتی اسکالانت‌ها علاوه بر جلوگیری از رسوب روی فیلتر ممبران، باید متناسب با نوع فیلتر ممبران انتخاب شوند. به عبارتی دیگر، استفاده از آنتی اسکالانت نامناسب نه‌تنها از رسوب‌گذاری فیلتر جلوگیری نمی‌کند؛ بلکه با گذشت زمان باعث تخریب فیلتر ممبران می‌شود. از لحاظ اقتصادی نیز برای تهیه میزان مشخصی از مایع شیمیایی آنتی اسکالانت، مبلغی کمتر از صد هزار تومان نیاز می‌باشد. در حالی‌که برای خرید یک فیلتر ممبران مرغوب و درجه یک، مبلغ چند میلیون تومانی نیاز می‌باشد.
پس با توجه به این مورد نیز باید در تهیه و خریداری آنتی اسکالانت مورد نیاز دقت لازم و کافی را به کار برده و سعی شود تا آنتی اسکالانت مرغوب و متناسب با دستگاه خریداری شود. برندهای مختلفی از آنتی اسکالانت در بازار وجود داشته و برای فیلترهای ممبران مختلف به فروش می‌رسد که آنتی اسکالانت فلوکن 260، آنتی اسکالانت آویستا و آنتی اسکالانت جنسیس از مهمترین و رایج‌ترین آنتی اسکالانت‌ها می‌باشد.
پایه بسیاری از مواد شیمیایی ضد رسوب ، پلیمرهای آلی ساخته شده توسط انسان هستند. به عنوان مثال اسیدهای پلی آکریلیک، اسیدهای کربوکسیلیک، اسیدهای پلی آمالیک، ارگانو فسفاتها، پلی فسفاتها، فسفوناتها، پلیمرهای آنیونی و غیره می‌توانند به عنوان مواد ضد رسوب به کار روند. وزن مولکولی این پلیمرها می تواند از 2000 تا 10،000 دالتون باشد.
به طور معمول اسید هیدروکلراید [HCl] یا اسید سولفوریک [H2SO4] ، برای کاهش pH به خوراک RO تزریق می شوند. اسید سولفوریک بیشتر از اسید HCl استفاده می شود. یکی از دلایل این امر این است که اسید سولفوریک نسبت به اسید هیدروکلراید، هزینه نسبتاً پایین تری دارد. یکی دیگر از مزایای استفاده از سولفوریک نسبت به هیدروکلراید، کاهش بخار در جو است که به معنی خوردگی کمتری نسبت به اجزای فلزی اطراف آن است. اسید سولفوریک گاهی اوقات بیش از هیدروکلراید ترجیح داده می‌شود. اسید سولفوریک بدون مواد افزودنی، برای استفاده در سیستم RO مناسب است. اسید سولفوریک به صورت تجاری به عنوان یک محلول 20٪ و 93٪ در دسترس است.
در رقیق کردن 93٪ اسید سولفوریک احتیاط لازم است. زیرا حداکثر حرارت رفت در حدود 60٪ رخ می دهد. بسیار مهم است که اسید غلیظ به آرامی به بالای آب رقیق شده ای که مخلوط می شود اضافه شود تا حرارت و جوش به حداقل برسد و همچنین اسید هیدروکلریک وقتی ترجیح می یابد که سولفات کلسیم ، سولفات باریم یا سولفات استرانسیوم نگران کننده باشد. اسید سولفوریک سطح یون سولفات را در خوراک RO افزایش می دهد که به طور مستقیم پتانسیل مقیاس بندی مبتنی بر سولفات را افزایش می دهد. اسید هیدروکلریک درجه فنی (بدون مواد افزودنی) به طور معمول برای خرید مناسب است. اسید HCl به طور معمول به عنوان یک محلول 30 تا 37٪ در دسترس است. گاهی اوقات به آن اسید کلریدریک نیز گفته می شود.
نوع دیگری از انتی اسکالانت ها بایو سید ها هستند. بیوسیدهای غشایی RO ترکیبات شیمیایی هستند که برای جلوگیری از رسوب بیولوژیکی و یا از بین بردن مواد سوخت زیستی غشای RO طراحی شده اند. بیوسیدها در اصل غیر سمی هستند و می توان از آنها برای دوز مداوم در غشاهای RO استفاده کرد. این ماده دارای دو تغییر میکروبیوکسید، اکسید کننده و غیر اکسید کننده برای ضد عفونی غشاء اسمز معکوس / نانو فیلتر / غشای فیلتر فوق العاده است. بيوكسيدهاي نوع اكسيد كننده براي سيستم اسمز معكوس بي خطر است. در برابر میکروارگانیسم های طیف گسترده و بسیار کارآمد است همچنین کاملاً زیست تجزیه پذیر است و کاملاً عاری از کلر و سازگار با محیط زیست است.
به هیچ وجه نباید یک آب کلر آزاد در آب خوراک RO وجود داشته باشد. حتی مقدار بسیار کمی از کلر در جریان ورودی آب دستگاه اسمز معکوس باعث وارد شدن آسیب جبران ناپذیر اکسیداسیون به غشای ممبران و خرابی آن می شود. بنابراین اپراتورها باید اطمینان حاصل کنند که اکسیدان ها وارد سیستم RO نمی شوند.
به طور کلی، دو روش معمول پیش تصفیه برای کاهش کلر باقی مانده در آب وجود دارد اول جذب کلر توسط فیلتر کربن فعال و دوم با استفاده از یک ماده کاهش دهنده شیمیایی مانند بیسولفیت سدیم است.
فیلترهای کربن فعال معمولاً به شکل گرانول در مخازن فایبر گلاس و در سیستم های کوچک به صورت ترکیب سیلیس و کربن در یک مخزن استفاده می شود. توصیه می شود از کربن باکیفیت و ترجیحا گیاهی استفاده شود. نوع کربن، ترجیحا باید با سختی بالا و مقدار خاکستر کم انتخاب شود. زیرا در صورت نامرغوب بودن کربن، تحت فشار آب ورودی، کربن سختی خود را از دست داده و نه تنها توانایی حذف کلر را نخواهد داشت، بلکه باعث عبور خاکستر از فیلتر میکرونی می‌شود و گرفتگی ممبران را به همراه خواهد داشت.
از دیگر انواع آنتی اسکالانت ، بیسولفات سدیم یا SBS است. بیسولفیت سدیم [SBS] ماده اصلی کاهش دهنده کلر برای سیستم های اسمز معکوس بزرگتر است. البته باید توجه داشته باشید کهSBS نباید کاتالیز باشد. محلول SBS با حل کردن متابولیت سولفید جامد در آب ساخته می شود و pH برابر 6/4 در 1٪ محلول دارد. برای داشتن یک محلول SBS ده درصد به افزودن 230 گرم از متابیتسولفیت سدیم جامد به یک گالن آب نیاز است. متابولیس سولفات سدیم با خلوص 97.5 تا 99٪ از نظر تجاری در دسترس است و می توان با اطمینان آن را تا شش ماه در یک خشک نگهداری کرد.
محلول SBS در برابر هوا پایدار نیست و با اکسیژن و همچنین کلر نیز واکنش نشان می دهد. بنابراین توصیه می شود در مدت زمان 3 تا 7 روز از بسته هایی با وزن کمتر از 2٪ و بسته های کمتر از 10٪ در 7 تا 14 روز استفاده شود.
از لحاظ تئوری ، 74/1 ppm از SBS یا 0.70 ppm متابولیت سدیم، 1.0 ppm کلر را خنثی می کند. ولی در عمل طراحان از میزان 1.8 تا 3.0 ppm از SBS در هر 1/0 ppm کلر استفاده می کنند تا یک عامل ایمنی صنعتی برای سیستم های RO باشد. مقدار SBS باید به اندازه کافی بالاتر از عناصر RO اضافه شود تا حداقل 20 ثانیه از زمان واکنش مشکلی پیدا نشود و همچنین مخلوط کردن خطی مواد مناسب لازم است که این امر ترجیحا توسط میکسر استاتیک انجام می شود.
آنتی اسکالانت‌ها مواد شیمیایی بسیار معروف و رایجی هستند که در صنایع مختلفی به کار برده می‌شوند. مهمترین موارد استفاده از آنتی اسکالانت‌ها در صنایع تصفیه آب و فاضلاب می‌باشد؛ اما علاوه بر این موارد، در موارد دیگری نیز از این ماده شیمیایی استفاده می‌شود. از جمله موارد استفاده انواع آنتی اسکالانت‌ها می‌توان به مثال‌های زیر اشاره کرد:
آنتی اسکالانت‌ها در انواع و برندهای مختلف تولید و در بازار عرضه می‌گردد. این مواد دارای انواع وارداتی و داخلی هستند که در ادامه بهترین آنها را شرح می‌دهیم.
جنسیس در واقع یک محصول فسفاته غلیظ است که در مقابل طیف وسیعی از محصولات معدنی موثر می‌باشد. این نوع ضد رسوب به دلیل نوع مواد تشکیل دهنده با کلیه لوله‌های کربن استیل و مواد مشابه آن سازگار است. این آنتی اسکالانت از تشکیل رسوبات فلزات سه ظرفیتی همانند آهن، منگنز و آلومینیوم بر سطح غشا جلوگیری به عمل می‌آورد و در نتیجه شستشوی مکرر ممبران را کاهش می‌دهد.
این نوع برند ضد رسوب از تشکیل کلیه رسوبات آلی و مواد معدنی نظیر کلسیم کربنات، کلسیم سولفات، باریم سولفات و غیره جلوگیری به عمل می‌آورد. آنتی اسکالانت آویستا محصولی از برندAvista vitec است که در گالن‌های ۲۵، ۲۳۰ و ۱۱۰۰ کیلوگرمی و با قیمت مناسب به فروش می‌رسد. این ضد رسوب خود در انواع مختلفی نظیر مدل ۲ هزار، ۳ هزار و ۴ هزار می‌باشد که پرفروش‌ترین مدل آن ۵۱۰۰، ۵۰۰۰ و ۵۳۰۰ است.
فلوکن ۲۶۰ به عنوان یک عامل ضد رسوب در سیستم‌های RO استفاده می‌شود. آنتی اسکالانت فلوکن یک آنتی اسکالانت دارای طیفی وسیع و از نظر ظاهری مایعی به رنگ زرد روشن است که دارای ph پایین‌تر از ۲ بوده و کمی هم اسیدی است. برای جلوگیری از تشکیل رسوب، آن را به سیستم آب شیرین کن تزریق می‌کنند.
