آنتی اسکالانت
آنتی اسکالانت ها مواد شیمیایی پیش‌تصفیه هستند.که در فرآیند تصفیه آب اسمز معکوس برای جلوگیری از پوسته پوسته شدن غشای آن استفاده می‌شوند.و نقش بسیار مهمی در حفظ کیفیت و عمر ممبران اسمز معکوس دارند. در این مقاله تلاش کردیم تا اطلاعات مفیدی درباره کاربرد انواع آنتی اسکالانت ارائه شود.
آنتی اسکال چیست ؟
رآنتی اسکالانت (همچنین به‌عنوان عامل بازدارنده رسوب نیز شناخته می‌شوند) برای به حداقل رساندن پتانسیل رسوب روی سطح غشای RO استفاده می‌شوند. با افزودن آنتی اسکالانت به آب خوراکی می‌توان از تشکیل رسوب روی سطح غشا جلوگیری کرد. این ماده به طور گسترده‌ای برای جلوگیری از پوسته شدن توسط نمک‌هایی مانند سیلیس، آهن، سولفات باریم، کربنات کلسیم، گچ و غیره استفاده می‌شود.
فلس چیست ؟
فلس به آن دسته از ترکیبات یا نمک‌های معدنی گفته می‌شود که بر روی سطح غشاء اسمز معکوس رسوب می‌کنند و سرعت جریان آن را کاهش می‌دهند. همه ما اهمیت غشا در تصفیه آب را می‌دانیم. یک غشا سطح بالای TDS آب را کاهش می‌دهد .
غلظت این ترکیبات معدنی در آب به منبع آب خوراکی بستگی دارد. در ادامه به اسکالانت‌های معدنی با توجه به قابلیت جرم گیری آنها اشاره می‌کنیم :
- ظرفیت بالا
- (الف) کربنات کلسیم (CaCO3)
- (ب) سولفات کلسیم (CaSO4)
- (ج) سولفات استرانسیم (SrSO4)
- (د) سولفات باریم (BaSO4)
- ظرفیت کم
- (الف) کلسیم فسفات [Ca3(PO4)2] .
- (ب) فلوراید کلسیم (CaF2) .
- غیر مضر
- سیلیس (SiO2)
روش‌های کنترل فلس
عمدتاً سه روش برای کنترل فلس استفاده می‌شود:
(i) افزودن اسید: این روش یکی از قدیمی‌ترین و ساده‌ترین روش‌هاست. در این فرآیند مقداری اسید به آب خوراکی اضافه می‌شود. اسید pH آب را کاهش داده و نمک را تشکیل می‌دهد. سپس این نمک‌ها حل می‌شوند. بنابراین توانایی خود را برای تشکیل رسوب در سطح غشای اسمز معکوس از دست می‌دهند و غشاء از پوسته پوسته شدن در امان می‌ماند.
(ii) نصب نرم‌کننده: نرم‌کننده‌های آب برای تبدیل آب سخت به آب نرم استفاده می‌شوند. مواد معدنی سخت مانند کلسیم، منیزیم و سایر نمک‌های تشکیل‌دهنده رسوب توسط نرم‌کننده حذف می‌شوند و غشاء از پوسته پوسته شدن در امان می‌ماند. از دانه‌های رزین در نرم کننده آب برای حذف سختی آب استفاده می‌شود.
(iii) افزودن آنتی اسکالانت: این روش به طور گسترده برای جلوگیری از تشکیل رسوب بر روی سطح غشای اسمز معکوس استفاده می‌شود. آنتی اسکال‌ها قبل از ورود غشا به آب تغذیه اضافه می‌شوند. دو شکل آنتی اسکال وجود دارد:
(الف) فرم جامد (توپ): توپ‌ها در دستگاه‌های تصفیه آب خانگی استفاده می‌شوند. این توپ‌ها در محفظه فیلتر پیش رسوب نگهداری می‌شوند.
(ب) فرم مایع (شیمیایی): این شکل در سیستم اسمز معکوس صنعتی استفاده می‌شود. سیستم اسمز معکوس صنعتی هزاران لیتر آب را در روز تصفیه می‌کند. بنابراین ما باید ماده شیمیایی آنتی اسکال را از طریق پمپ دوز با سرعت دوز مناسب به آب خوراک اضافه کنیم. این توپ‌ها در سیستم RO صنعتی استفاده نمی‌شود زیرا نیاز به تعویض 20-30 بار در روز دارد که ناخوشایند است.
کاربرد انواع آنتی اسکالانت
آنتی اسکال‌ها به سه روش مختلف در رسوب نمک روی سطح غشاء RO دخالت می‌کنند:
(i) مهار آستانه: نمک را به شکل اشباع شده در آب نگه می‌دارد.
(ii) اصلاح کریستال: شکل کریستال‌های نمک را مخدوش کرده و در نتیجه فلس نرم و غیر چسبنده‌ای ایجاد می‌کند.
(iii) پراکندگی: اجازه نمی‌دهد یون‌ها کریستال‌هایی تشکیل دهند تا روی سطح غشاء رسوب کنند.
مکانیسم بازدارندگی انواع آنتی اسکالانت
برخی از مراحل تشکیل بلورهای مقیاس وجود دارد. آنتی اسکال‌ها با تداخل در یک یا چند مرحله از مراحل تبلور، بر تبلور مقیاس یونی فلزی تأثیر می‌گذارند و در صورت اصلاح، از تشکیل کریستال بذر جلوگیری می‌کند. این کار توسط موارد زیر انجام می‌شود :
(الف) مهار رشد کریستال با پوشاندن سطح رشد.
(ب) تغییر شکل کریستال دانه.
انواع مکانیسم بازدارندگی
(i) کیلاسیون: در این مکانیسم آنتی اسکالانتها از طریق واکنش استوکیومتری، کمپلکسی را با کاتیون‌های تشکیل‌دهنده رسوب تشکیل می‌دهند که می‌تواند حلالیت نمک‌های کم محلول را افزایش دهد.
(ii) پراکندگی: در این مکانیسم آنتی‌اسکال‌ها روی کریستال‌ها جذب می‌شوند و کریستال‌های معدنی می‌سازند تا یکدیگر را از طریق فعل و انفعالات فضایی دفع کنند. این موضوع باعث می‌شود آنها در محلول پراکنده‌شوند.
(iii) اعوجاج شبکه کریستالی: در این مکانیسم، آنتی‌اسکال‌ها با هسته‌های معدنی برهم‌کنش می‌کنند و با مهار و اعوجاج رشد کریستال، فرآیند تبلور را مختل می‌کنند. مورفولوژی کریستال تشکیل شده‌را می‌توان به دلیل جذب آنتی اسکال‌ها تغییر داد.
(IV) اثر آستانه: در اثر آستانه، آنتی اسکالانت بر فرآیند خوشه‌بندی تأثیر می‌گذارد و از رسوب نمک‌های محلول جلوگیری می‌کند.
آیا آنتی اسکال حاوی مضر است؟
آنتی اسکال حاوی گروه‌های عملکردی مختلفی مانند گروه‌های فسفونات، کربوکسیلیک و سولفونیک است. این گروه‌ها میل ترکیبی بالایی با کریستال‌های بذری دارند که سطح رشد دارند. بنابراین آنتی‌اسکال‌ها می‌توانند:
- با مواد تشکیل دهنده رسوب سازگار شوند.
- از تشکیل فلس جلوگیری کنند.
- وضعیت فوق اشباع را تثبیت کنند.
- به هیچ وجه مضر نیستند.
انواع آنتی اسکالانت
می‌توان آنها را در سه دسته طبقه بندی کرد:
(i) بر پایه فسفر: آنتی اسکال‌های مبتنی بر فسفر دو نوع هستند:
- (الف) فسفات‌ها: فسفات‌ها ترکیباتی هستند که حاوی پیوند P-O با یون ارتوفسفات [PO4]¯3 به‌عنوان واحد ساختمانی پایه هستند. به‌عنوان مثال هگزامتافسفات سدیم (SHMP).
- (ب) فسفونات‌ها: فسفونات‌ها ترکیباتی هستند که حاوی یک یا چند گروه C-PO(OH)2 هستند که به دلیل وجود پیوند کووالانسی C-P پایدارتر از فسفات‌ها هستند.
بازدارنده‌های فسفر (از جمله فسفات‌ها) سهم بازار زیادی در آنتی اسکالانتهادارند که به دلیل عملکرد خوب و نرخ مقرون به‌صرفه آن است.
(ii) پلیمری مصنوعی: بازدارنده‌های پلیمری مصنوعی تا حدی جایگزین آنتی اسکال‌های فسفر شده‌اند. این پلیمرها دارای گروه‌های عاملی متنوعی در زنجیره پلیمری و طبیعتاً یونی هستند. گروه عاملی کربوکسیلیک بر روی ستون فقرات پلیمری در مهار یون مبتنی بر یون فلزی بسیار موثر است.
نتیجه گیری
تا آنجا که به حفظ کیفیت و عملکرد دستگاه‌های تصفیه آب اسمز معکوس مربوط می‌شود، آنتی اسکالانتهابسیار مهم هستند. انواع مختلفی از این مواد در بازار موجود است که باید نوع مورد نظر خود را با توجه به کیفیت آب عرضه شده خود انتخاب کنیم.
