• info@palabco.ir
  • 021 - 86028559

نقش آنتی اسکالانت و شوینده های شیمیایی در کنترل رسوب گذاری روی ممبران

.سیستم های ممبران بطور وسیعی در کشور های پیشرفته و صنعتی به عنوان یک تکنولوژی کارآمد و مقرون به صرفه برای تولید آب گرید صنعتی و شهری توسعه داده شده اند. تکنولوژی ممبران همچنین به طور معمول در تصفیه پساب و فاضلاب استفاده می شود. این موارد اغلب جهت کنترل تخصصی رسوب گذاری روی ممبران ، مورد توجه هستند

معمول ترین نوع ممبران های اسمز معکوس(RO) جهت کاربری در تصفیه آب، نوع کامپوزیت فیلم نازک الیاف توخالی و مارپیچی است. این ممبران شامل یک فیلم پلی آمیدی بر روی یک پایه پلی سولفون می باشد. یک لایه سطحی خیلی نازک از پلی آمید(تا 3 میلی متر) که ویژگی های نیمه تراوا و نفوذ ناپذیر در برابر نمک (نمک زدا) برای ممبران فراهم می کند.

ظرفیت رسوب گذاری یک ویژگی ذاتی در طراحی  سیستم ممبران است. در مواردی که رسوب گذاری کنترل نشده است یا به قدر کافی جلوگیری نشده است، منجر به مصرف انرژی زیاد، هزینه های اجرایی بالا، کاهش تولید آب و کاهش کیفیت آب  و نیاز به دوره تمیز کردن بیشتر شده است. طراحی پیش تصفیه و استفاده از  مواد شیمیایی تصفیه مناسب، جنبه های حیاتی و اساسی در نگهداری بدون دردسر کارخانه ها و کم هزینه نگه داشتن آن است.

انواع رسوبات ممبران

سیستم های پیش تصفیه برای سایت های RO برای تولید آب از طریق حذف اجزاء قابل رسوب گذاری قبل از مرحله ممبران طراحی می شوند. رسوب گذار های معمول شامل:

  • رسوبات سولفات و کربنات کلسیم
  • مواد آلی
  • آهن
  • مواد کلوئیدی
  • میکرو ارگانیسم ها و بیوفیلم ها
  • سیلیکات
  • اسید فولیک و هومیک طبیعی

سایر آلودگی ها از جمله سولفات باریوم و استرانسیم، فلوراید کلسیم، سیلیکات آلومینیوم و نمکهای منگنز نیز شناسایی شده اند ولی نسبتا در رسوبات آب نادرند. همچنین آلودگی هایی از نوع مواد شیمیایی فعال سطحی مانند سورفکتنت های کاتیونی یا فلوکولانت های پلیمری که ممکن است به رسوب برگشت ناپذیر منجر شوند.

بازدارنده رسوب(آنتی اسکالانت ها)

اولین احتمال تشکیل رسوب در سیستم تصفیه آب خام، زمانیکه حلالیت هر نمک کم محلولی بیشتر می شود، تشکیل رسوب است. مکانیسم رسوب گذاری در سطح ممبران به یک گرادیان غلظتی مربوط می شود و به این صورت اتفاق می افتد که آب بطور مداوم از غشاء عبور می کند و یک مقدار بسیار زیادی از نمکهای محلول را پشت سر خود بجا می گذارد(شکل1). این اتفاق در سطح غشا جداکننده، غلظتی ایجاد میکند که باعث تشکیل یک لایه مرزی می شود، یک اثر شناخته شده با عنوان  پلاریزاسیون غلظتی(concentration polarization). در داخل این لایه مرزی، ممکن است که نمکها شروع به رسوب کردن کنند و  جامدات معلق نیز می توانند بر روی سطح ممبران شروع به ته نشینی کنند و در داخل لایه های جدا از هم ممبران، ذرات رسوب و لایه رسوبی تشکیل شود.

آبهای طبیعی اگر تصفیه نشوند ، کربنات کلسیم بر روی سطح ممبران ته نشین خواهند کرد. کلسیم سولفات نیز یکی دیگر از رسوبات معمول آب طبیعی می باشد. رسوب معمولا در مراحل بعدی کار شروع می شود. این رسوب سبب افزایش افت فشار و در نتیجه  نیاز به اعمال بیشتر فشار برای حفظ ثبات خروجی آب محصول می شود.

رسوب در 3 مرحله تشکیل می شود:

1:یونها در محلول تغلیظ می شوند با عبور آب در حول ممبران، به خصوص در لایه مرزی در نزدیکی سطح جداکننده. یونها شروع می کنند به جع شدن بدور یک هسته تا 1000اتم، یک واکنشی که براحتی برگشت پذیر است.

2:وقتی هسته ها رشد کردند، یونها شروع به مرتب شدن و نظم گرفتن می کنند و یک هسته منظم شکل گرفته توسعه پیدا می کند. این مرحله نیز برگشت پذیر است ولی برگشت پذیری هسته رشد کرده کمتر محتمل است.

3: مرحله نهایی رشد غیر قابل برگشت کریستال ها از هسته است. پس از تشکیل، کریستال همچنان به رشد به طور نامحدود ادامه می دهد تا هنگامی که نمک مربوطه به بیش از ضریب حلالیت خود برسد.

تشکیل فاز جامد برای تمام انواع رسوب ها به این روش است، تنها تفاوتی که وجود دارد محصولاتی با ضریب حلالیت های گوناگوناست.

انواع آنتی اسکالانت

ممبران های اخیر از استات سلولز ساخته شده بودند که از نظر pH می بایست کنترل می شدند، همچنین پتانسیل رسوبات کلسیم کربنات را کاهش و یا رفع می کردند. ممبران های پلی آمید امروزه بیشتر بطور انحصاری در تصفیه آب استفاده می شوند که میزان ریکاوری آنها به کنترل رسوب بهتری نیاز دارد.

در نبود یک فرآیند نرم سازی عمده، چندین روش بازدارندگی تشکیل رسوب وجود دارد مانند کنترل pH(فقط برای رسوب کربنات کلسیم مناسب است)، آنتی اسکالانت هایی مانند سدیم هگزا متا فسفات(SHMP) و  یک رنج وسیعی از محصولات اختصاصی. امروزه رایج ترین آنتی اسکالانت ها بر پایه رنج وسیعی از ترکیبات آلی می باشند. این آنتی اسکالانت ها از طریق 3 مکانیسم مرتبط نزدیک کار می کند که با یک یا مراحل بیشتری در رشد بلور مداخله می کند.

1.اثرات آستانه- این بازدارنده ها تشکیل رسوب نمکهایی را که بیش از حد حل شده اند به تاخیر می اندازد مانند آنتی اسکالانتهایی بر پایه فسفونات.

2.اثر واپیچش کریستال- این بازدارنده ها، رشد کریستال ها نرمال را از حالت طبیعی خارج می کنند و یک ساختار کریستالی بی نظم با شکل رسوبی ضعیف تولید می کنند مانند پلی اکریل آمید با رنج وزن مولکولی 1500-2500.

3.پخش کنندگی- دیسپرس کننده ها یا پخش کننده ها از طریق قراردادن یک بار سطحی روی کریستال عمل می کنند. بارهای مشابه سبب می شوند که کریستال ها از هم دفع شوند و در آب حل می شوند.

پلی مر های زیادی از نظر اقتصادی هستند که رایج ترین آنها پلی اکریل آمیدها هستند. کاربرد این پلیمرها به عنوان عامل واپیچیدگی کریستال ها می باشند. ولی در وزن مولکولی های بالا، ویژگی دیسپرس کنندگی هم از خود نشان می دهند. گرچه جای بحث دارد که چگونه ویژگی های واپیچیدگی کریستال و پخش کنندگی در میان ممبران فشرده محکم، بسیاری از این اجزاء پلیمری در مقابل کلسیم کربنات و کلسیم سولفات تاثیر می گذارند که بازدارندگی رسوب از طریق بیش از یک مکانیسم اتفاق می افتد.

فسفوناتها، بر اساس پیوندC-P پایدار دسته بند شده، غلبه بر کشش هیدرولیز زنجیره O-P، که نمونه ای از فسفوناتها مانند SHMP است. فسفوناتها بطور گسترده در فرمولاسیون تصفیه آب مانند بازدارنده های خوردگی و بازدارنده های رسوب و ضد زنگ استفاده می شود. در سیستم ممبران، آنتی اسکالانتها به عنوان عوامل فوق استانه عمل می کنند. این محصولات توانایی این را دارند که محلول های فوق اشباع را در یک شرایط پایداری در طول زمان محدود که آب به خارج از سیستم ممبران هدایت می شود، نگهدارند.

چرا یک آنتی اسکالانت با پایه فسفونات اختصاصی استفاده کنیم؟

هندلینگ: بکار گیری کم خطر تری نسبت به اسید سولفوریک یا هیدروکلریک دارد.

مزایای قیمتی: سرعت تزریق خیلی پایین تر از سرعت تزریق اسید است و یک امکان تصفیه ارزانتری است زمانیکه خطرات و معایب تصفیه با اسید در نظر گرفته شود.

فنی: سولفوریک اسید تنها عامل موثر روی رسوب کربنات است  و پتانسیل رسوب سولفات کلسیم را افزایش می دهد، در حالیکه آنتی اسکالانت A یک بازدارنده موثر سولفات کلسیم است. با آنتی اسکالانت A آب تولیدی، pH بالاتر  و کیفیت بهتری به علت عبور بی کربنات اضافی دارد.

خوردگی: در pH طبیعی، محیط عملیات کمتر خورندگی دارند.

مزایای آنتی اسکالانت نسبت به سدیم هگزا متا فسفات (SHMP):

هندلینگ: SHMP عمر مفید کوتاهی دارد و محلو های آن بایستی روزانه آماده گردد.

فنی: آنتی اسکالانت A یک آنتی اسکالانت خیلی موثرتری نسبت به SHMP است، نمکهای باقی مانده در محلول با LSI  و مقادیر Ipb/Ksp بالا، که به این معنی است که می توان با ریت ریکاوری بالاتری می توان کار کرد.

تمیز کاری: آنتی اسکالانت A خیلی پایدار تر است نسبت به SHMP و ناخواسته موجب دفع کلسیم یا آهن فسفات می شود. بدین جهت است که  فاصله بین تمیز کاری ها بطور قابل ملاحظه ای، طولانی می شود.

تزریق: دبی تزریق بطور خیلی چشمگیری کمتر از SHMP است.

عملیات شستشوی ممبران

بطور اجتناب ناپذیری ممبران ها بطور دوره ای نیاز به شستشو یا تمیز کردن دارند تا میکرو آلاینده ها از سطح آن بعد از دوره های طولانی مدت استعمال، حذف گردد. این یک عملیات پذیرفته شده است که اغلب استفاده وسیعی از آنتی اسکالانتهای با کیفیت و سایر بازدارنده های رسوب را نیاز دارد. اگر شستشو و  نگهداری منظم انجام نشود، ممکن است کاهش چشمگیری در تولید و کیفیت آب خروجی در طول زمان داشته باشیم.

نوع و دفعات شستشو، می بایستی بر پایه پتانسیل رسوب گذاری آب ورودی و مرحله پیش تصفیه باشد. انتخاب محلول شستشو ی مناسب از روی گونه های رسوب غالبا تعیین می شود. معمولا ترکیبی از چند محصول و حداقل در دو مرحله شستشو برای تاثیر گذاری، لازم می باشد. فرآیندها معمولا یک ترکیبی از سورفکتنهای قلیایی و محلول های شستشوی اسید را برای پاک کردن ذرات رسوب معمولی نیاز دارند.

هر دو فرمولاسیون اسیدی و قلیایی قادر به عبور از ممبران در طول فرایند شستشو هستند، بنابراین علاوه بر حذف رسوبات داخل ساختار ممبران، رسوبات چسبیده را نیز جذب کند.  ویژگی های شیمیایی فرمولاسیون مواد شوینده ممبران راحتی و سرعت حذف رسوبات را تعیین خواهند کرد.

عملیات شستشو می بایست شامل دوره ای خیساندن ممبران و استفاده از محلول های شستشوی گرم تا دمای 30 درجه باشد. در حالت ایده آل حجم کل محلول شستشو برای یک المان استاندارد 8*40 اینچ، 40 لیتر در دقیقه است بصورتیکه توسط سازنده ممبران توصیه شده است. هرچند که حجم تانک های شستشوی موجود اغلب می تواند این دستورالعمل ها را محدود کنند. در چنین این مواردی،  حداقل25-30 لیتر برای هر ممبران محلول شستشو توصیه می شود.

پروسه بین4 تا 12 ساعت طول می کشد، بسته به شدت گرفتگی و  ممکن حتی تا 24 ساعت لازم باشد که ممبران ها در محلول خیانده بشوند. معمولا ممکن است دوره شستشوی از ماهانه تا سالانه متغیر باشد. شستشو ممکن است با توجه به کیفیت آب ورودی، اثربخشی تصفیه،  ریکاوری سایت و شرایط کاری سایت تعیین شود.

کنترل رسوبات بیولوژیکی

بیو رسوب ها یک علت شایع عملکرد ضعیف سیستم RO است که در درجه اول به دلیل تجمع ذرات پلی ساکارید سلولی (EPS)  که از  میکرو ارگانیسم ها تولید و وارد فضای ممبران شده، ناشی می شود.

آلودگی های میکرو بیولوژیکی در هر قسمتی از سیستم پیش تصفیه می تواند سبب شود که میکروارگانیسم ها وارد ممبران شده و به تشکیل بیو فیلم کمک کند. جلوگیری از این قضیه بسیار دشوار است و میکروب های زیادی می توانند در حالتیکه با یک لجن EPS محافظ احاطه شده اند در محیط عاری از کلر آزاد زنده بمانند. بیو رسوب می تواند به طرز چشمگیری تولید آب خروجی و کیفیت آن را کاهش دهد.

برنامه های شستشو برای حذف بیو فیلم ها یک اصول بهداشتی و روش شستشو توام نیاز دارد . این شامل استفاده از یک سورفکتنت قلیایی و یک میکرو بایوساید موثر می شود. اثر بایوساید در کشتن باکتری ها، قارچ ها و آمیب می تواند از روی تست حساسیت بایوساید روی میکرو ارگانیسم هایی که از سیستم پیش تصفیه، آب ورودی یا سطح ممبران نمونه گیری شده اند، تشخیص داده شود.

در استفاده از بایوسایدهای اکسید کننده میبایست که احتیاط کرد، چون برای تماس طولانی مدت با ممبران های پلی آمیدی، نا مناسب هستند. جایی که ترکیباتی مانند کلر در سیستم پیش تصفیه استفاده می شود، حذف کلر آزاد از طریق سدیم بی سولفات قبل از ممبران بسیار حیاتی است و ترجیحا بعد از فیلتر کارتریج. وقتی که کلر یا ازن به آب دریا تزریق می شود، اسید هیپو برومیک تشکیل می شود که باکتری ها را حذف خواهد کرد ولی ممکن است سبب تخریب اکسیدی ممبران هم بشود.

مدت زمان طولانی است که از کلر برای کنترل رشد باکتری ها در آب ورودی استفاده می شود. هرچند که تئوری کنونی و تجربه عملی نشان داد که این روش همیشه برای کنترل بایو فیلم موفقیت آمیز نیست، بلکه مواردی هم پیدا شده است که به بدتر شدن فعالیت های بیولوژیکی منجر شده است.

چندین ویژگی بایو سایدهای غیر اکسید کننده برای استفاده در سیستم ممبران توسعه داده شده است. اینها با ممبران سازگارهستند و براحتی غیر فعال می شوند، دفع مناسب و ویژگی های میکروب کشی خوبی دارند. بسیاری از این ترکیبات می توانند بطور متناوب و با یک سرعت تزریق کم در موارد غیر آشامیدنی ، تزریق شوند و برای تمیز نگه داشتن سطح ممبران مقرون به صرفه هستند. ترکیباتی با وزن مولکولی پایین می توانند از ممبران عبور کنند و می توانند سمت آب محصول را تمیز و بهداشتی نگه دارند.

در کارخانه های آب آشامیدنی، توصیه می شود که یک بایوساید ممبران غیر اکسید کننده بطور متناوب خارج از خط، دوزینگ شوک بشود تا سیستم ممبران را تمیز کند واز رشد میکروارگانیسم ها جلوگیری کند.  3 مرحله برای شستشو و رعایت اصول بهداشتی بصورت ذیل توصیه می شود:

1- یک شستشو دهنده برای از بین بردن تجمع بایو فیلم ها

2- یک مرحله بهداشتی برای کشتن تمام ارگانیسم های چسبیده به سطح

3- یک شستشو دهنده سورفکتنت برای از بین بردن یا حذف تمام بقایای موجودات آلی.

اغلب استفاده متناوب یک بایوساید غیر اکسید کننده ثانویه برای جلوگیری از مقاومت باکتریایی و قارچی مفید می باشد. اکثر سیستم ها با  ریسک بالای تشکیل بایوفیلم می تواند با استفاده از یک رویکرد یکپارچه به کنترل رشد بایو فیلم شامل شستشوی منظم، تصفیه با  زیست کشها و  بهینه کردن پیش تصفیه، تصفیه بشوند. در بسیاری از موارد، یک تعاول بین مواد شیمیایی و بهره وری سیستم لازم می باشد. این احتمال هست که تشکیل بایوفیلم ممکن است کامل حذف نشود ولی می تواند در حد قابل تحمل(آستانه) نگه داشته شود. 


پالاب صنعت پارس

طراحی، ساخت و نصب و نگهداری و بهره برداری ازپکیج های تصفیه آب و فاضلاب

تامین کننده مواد شیمیایی و تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب

آنتی اسکالانت فلوکون 260

آنتی اسکالانت تولید داخل با قیمت و کیفیت مناسب

تلفن مشاوره: 77201198-021

تلفن فروش: 86028662-021