رسوب چیست؟

به گزارش ایسنا به نقل از آب پاک سازان،رسوب لایه‌ای جامد است که در خلال فرآیندهای صنعتی بر سطح لوله‌ها و تجهیزات تشکیل می‌شود. رسوب‌های معدنی که اغلب در آب و فاضلاب صنعتی ایجاد می‌شوند، می‌توانند عملکرد تجهیزات تصفیه آب را تحت تأثیر قرار دهند. این رسوب‌ها از مواد زیر تشکیل می‌شوند:

• کلسیم کربنات
• کلسیم سولفات
• کلسیم فسفات
• منیزیم هیدروکسید

و...

از آنجا که رسوب‌های معدنی سخت و چسبنده مانند کلسیم کربنات می‌توانند باعث افت فشار آب شوند، اهمیت کنترل آنها بیشتر می‌شود. رسوب‌های معدنی همچنین می‌توانند هزینه‌های قابل توجهی برای تعمیرات و نگهداری را به همراه داشته باشند. به عنوان مثال، رسوب‌های معدنی سالیانه باعث از بین رفتن ۵/۱ میلیارد دلار سرمایه در ایالات متحده آمریکا می‌شود. به منظور جلوگیری از تشکیل رسوب‌های معدنی، استفاده از آنتی اسکالانت می‌تواند به عنوان راهکاری مؤثر مطرح شود.

مراحل تشکیل رسوب

بطور کلی، فرآیند تشکیل رسوب بر روی یک سطح، که تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند دما و شرایط سطح است به صورت زیر میباشد:

۱. آغاز و القایی: در این مرحله، شرایط سطحی برای تشکیل رسوب آماده می‌شوند. عواملی مانند دما، جنس سطح، زبری و پوشش سطح بر تاخیر در این مرحله تأثیرگذار هستند. 

۲. انتقال: در این مرحله، ماده‌ی رسوب‌گیرنده از سیال به سطح منتقل می‌شود. این فرآیند به ویژگی‌های فیزیکی سیستم و اختلاف غلظت بین بالک جریان و سطح مشترک سیال مرتبط است.

۳. چسبیدن: در این مرحله، رسوب‌ها به سطح و به همدیگر می‌چسبند. یون‌های نمک به دلیل نیروهای الکترومغناطیسی جذب سطح می‌گردند و به سطح می‌چسبند، تا هسته‌های کریستالیزاسیون را به‌وجود آورند و لایه‌ی رسوب را تشکیل دهند. 

۴. حذف: در این مرحله، رقابتی بین ته‌نشینی و حذف رسوب‌ها پدید می‌آید. نیروی تنش در سطح مشترک بین سیال و رسوب ته‌نشین شده عامل حذف رسوب‌ها است، که این فرآیند با فرآیندهای سایش و لایه‌لایه شدن انجام می‌شود.

۵. پختگی: در این مرحله، ویژگی مکانیکی رسوب‌ها به دلیل تحولات شیمیایی یا ظاهری کریستالی تغییر می‌یابد.

تاثیر آنتی اسکالانت‌ بر رسوب

یکی از روش‌های کنترل و مهار تشکیل رسوب، اضافه کردن مواد شیمیایی، همچون آنتی اسکالانت‌ که دارای سطوح فعال هستند، به آب است. آنتی‌اسکالانت‌، ساختار و نرخ رشد کریستال را به شکل قابل ملاحظه‌ای تغییر می‌دهد. این ترکیبات قادر هستند با رسوب واکنش دهند و فرآیند به وجود آمدن رسوب را تحت تأثیر قرار دهند. این ترکیبات با واکنش‌های ته‌نشینی در اصلاح (بهبود) سطح کریستال به وجود آمده، مشارکت می‌کنند. آنتی‌اسکالانت‌ها در اندازه‌های کمتر از میزان استوکیومتری، عموماً چند میلی‌گرم بر لیتر اثرگذار هستند و کم هزینه‌ترین راه حل برای از بین بردن رسوب‌ ها هستند. نظر به اینکه پدیده‌ی پیشگیری از تشکیل رسوب دربرگیرنده‌ی واکنش‌های شیمیایی نمی‌شود، در این روند، مکانیسم‌های فیزیکی از شیمیایی واجب‌تر هستند.

مکانیسم عملکرد آنتی اسکالانت

در فرآیند تشکیل رسوب، مراحل مختلفی وجود دارد که هر یک به واسطه‌ی تعاملات مختلفی کنترل می‌شوند. در مراحل اولیه، کنترل هسته‌زایی با تشکیل کلونی‌های یونی در سطح مواد جامد اهمیت دارد. وقتی کلونی‌های کوچک ایجاد می‌شوند، لایه‌های کریستالی رشد می‌کنند که این رشد با جذب مولکول‌های رسوب ادامه پیدا می‌کند. آنتی اسکالانت‌ها، با توانایی پیوند با یون‌های موجود، می‌توانند فرآیند هسته‌زایی را سرکوب کنند و نرخ رشد را تنظیم کنند. واقعیت این است که آنتی اسکالانت‌ها با ورود به محلول، به سطح هسته‌های ابتدایی کلونی‌ها می‌پیوندند و نرخ هسته‌زایی را کاهش می‌دهند. این اثر، با تغییر در خواص سطحی و توزیع مولکولی، رشد و ساختار کریستال‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این تغییرات می‌توانند  شکل رسوب را نیز تغییر دهند. بنابراین، با توجه به اینکه آنتی اسکالانت‌ها توانایی تنظیم نرخ هسته‌زایی و رشد کریستال‌ها را دارند، اندازه‌گیری تغییرات در نرخ هسته‌زایی می‌تواند به عنوان شاخصی از فعالیت آنتی اسکالانت‌ها در فرآیند تشکیل رسوب در نظر گرفته شود.

جذب سطحی آنتی اسکالانت‌ بر روی کریستال‌های در حال رشد، ساختار مواد معدنی را دگرگون می‌کند. بنابراین، رسوب‌ها تمایل کمتری به چسبیدن به سطح دارند و به آسانی بوسیله‌ی جریان آب حمل می‌شوند. از طرفی، مولکول‌های آنتی اسکالانت می‌توانند ذرات معدنی را از نظر بار الکتریکی پایدار کنند، تا آنها را در سرتاسر سوسپانسیون آبی پخش نگه دارند که این امر باعث می‌شود مواد گرایش کمتری به ته‌نشینی داشته باشند. هدف از به کارگیری آنتی اسکالانت می‌تواند توقف یا مختل کردن یکی از مراحل مذکور یا همه‌ی آنها باشد. اثرات آنتی اسکالانت می‌تواند بر روند سرعت و مکانیسم کریستالیزاسیون یا فرآیندهای پختگی مانند هسته‌زایی، رشد کریستال، تجمع و انتقال فاز، اثر بگذارد.

انواع آنتی اسکالانت‌های متداول

از نظر شیمیایی، آنتی اسکالانت‌ها را می‌توان به دو دسته‌ی اسیدها و عوامل کمپلکس‌ساز تقسیم کرد. همچنین بر اساس مطالعات، آنتی اسکالانت‌ها به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند. شامل:

• پلی فسفات‌های متراکم
• فسفونات‌های معدنی
• پلی الکترولیت‌ها (پلیمرهای آلی)

پلی فسفات‌های معدنی از جمله واحدهای P-O-P هستند که توسط آب، یون‌های فسفات را جذب کرده و به عنوان عوامل کمپلکس‌ساز مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ترکیبات با ترکیب شدن محیط آبی، هیدرولیز می‌شوند و با ایجاد پیوند بین اکسیژن‌های ساختاری خود و یون کلسیم، باعث کاهش تشکیل رسوب می‌شوند. در بعضی موارد، این ترکیب‌ها طی هیدرولیز دوباره به یون‌های ارتوفسفات تبدیل می‌گردند. این فرآیند باعث کاهش خواص خوردگی و تشکیل رسوب آنها می‌شود.

فسفونات‌های معدنی، بازدارنده‌های قوی‌تری هستند که عموماً برای ممانعت از تشکیل رسوب‌های کلسیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. امروزه، گوناگونی زیادی از ترکیبات ارگانوفسفونات وجود دارد، اما بیشتر آنها دارای دو نوع قسمت فعال هستند. گروه اول شامل فسفونات‌هایی است که گروه ۲(OH)PO آن‌ها با اتم کربن مولکول آلی پیوند دارد و گروه دوم ترکیبات فسفینو-ارگانیک‌هستند که پیوند C-P-C دارند.

برای کنترل رسوب‌های معدنی از پلیمرهای مختلف استفاده می‌شود. بعضی از این پلیمرها خواص متفرق کننده دارند و از ته نشینی مواد معلق ممانعت می‌کنند، در حالی که برخی دیگر از به وجود آمدن رسوب جلوگیری می‌کنند.

عوامل موثر بر کارکرد آنتی اسکالانت‌ها

عواملی مانند pH و دما، به طور قابل توجهی بر عملکرد آنتی‌اسکالانت‌ها تأثیر می‌گذارند. به طور کلی، افزایش زمان تماس با آنتی‌اسکالانت، موجب افزایش اثربخشی این ترکیبات می‌شود. کاهش دما و افزایش اندازه آنتی‌اسکالانت، منجر به کاهش نرخ تشکیل رسوب می‌شود و تأثیر آنتی‌اسکالانت را ارتقاء می‌دهد. مقدار pH نیز با تغییر بار سطح، به دو صورت بر روی عملکرد آنتی‌اسکالانت‌ها تأثیر می‌گذارد؛ یک- با افزایش یا کاهش مولکول‌های آنتی‌اسکالانت یونیزه شده، عملکرد آنتی‌اسکالانت را به ترتیب افزایش یا کاهش می‌دهد و دو: با اتلاف پروتون‌های سطحی و قابلیت برقراری پیوند هیدروژنی با مولکول‌های آنتی‌اسکالانت، میزان بازدهی آنتی‌اسکالانت را کاهش می‌دهد. افزایش غلظت آنتی‌اسکالانت منجر به کاهش تشکیل رسوب می‌شود، اما بعد از دست‌یافتن به مقدار حداقل غلظت، افزایش زیادی در میزان رسوب پدیدار می‌شود. مدت زمان دوره القایی پیش از بوجود آمدن رسوب کلسیم سولفات با غلظت آنتی‌اسکالانت در محلول فوق اشباع متناسب است.

یکی از فاکتورهایی که در دستگاه تصفیه آب صنعتی از اهمیت بسزایی برخوردار است، استفاده از آنتی اسکالانت‌ است. انتخاب نادرست آنتی اسکالانت می‌تواند به مشکلاتی مانند کاهش عمر دستگاه یا کاهش کیفیت آب منجر شود. به همین منظور برای انتخاب آنتی اسکالانت مناسب با متخصصین شرکت آب پاک سازان و با شماره ۰۲۱۹۱۳۰۱۵۱۶ تماس حاصل فرمایید. این اقدام منجر به بهبود عملکرد سیستم RO میشود، بلکه می‌تواند در صرفه‌جویی هزینه‌های نگهداری و تعمیرات موثر باشد. به طور خلاصه، انتخاب و استفاده از انتی اسکالانت با آگاهی و دقت، اساسی برای بهره‌وری و کیفیت مناسب آب تصفیه شده در صنایع است.

انتهای رپرتاژ آگهی