آنتی اسکالانت

آنتی اسکالانت

تجمع بیش از حد ذرات جامد و رسوب آن ها بر سطح غشا باعث می شود که غشا به دلیل افزایش پلاریزاسیون غلظتی، کارایی خود را از دست بدهد. این پدیده منجر به افت تولید و فشار و همچنین کاهش کیفیت محصول در سیستم تصفیه پساب می گردد.

از جمله موادی که روی غشاها رسوب می کنند عبارتند از: کربنات کلسیم (CaCO₃)، سولفات کلسیم (CaSO₄)، سولفات باریم (BaSO₄)، سولفات استرونیوم (SrSO₄) ، سیلیکا (SiO₂)، فلوراید کلسیم (CaF).

شکل (1): مکانیزم تشکیل رسوب

رسوب ترکیبات فوق منجر به صدمات متعددی می‌گردد که از جمله می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• کاهش عمر مفید دستگاه
• کاهش تولید
• کاهش کیفیت محصول تصفیه شده
• افزایش هزینه بهره برداری
• کاهش کیفیت مقدار و جریان عبوری آب
• افزایش مصرف انرژی (افزایش برق مصرفی ناشی از بالا رفتن میزان آمپر)
• پارگی غشا در هنگام برخورد با کریستال‌های رسوبی
• کاهش طول عمر پمپ

به منظور کاهش و از بین بردن رسوب (scale) و گرفتگی (fouling) روی غشاها و مضرات متعدد آن، امروزه سرمایه گذاری و مطالعات گسترده ای در خصوص استفاده از مواد شیمیایی آنتی اسکالانت صورت پذیرفته است. آنتی اسکالانت (Antiscalant و یا Scale Inhibitor) که در برخی موارد از آن به عنوان ماده ضد رسوب نیز یاد می‌شود، محلولی به جهت کاهش اثرات رسوب ناشی از گرفتگی روزنه های غشا به ویژه غشاهای اسمز معکوس (RO) است.

آنتی اسکالانت به آلاینده‌های موجود در آب می پیوندد و از اتصال، چسبندگی و واکنش آن‌ها با سطح غشا جلوگیری می‌کند و آلاینده‌ها را از داخل غشا عبور داده و همراه پساپ از سیستم خارج می‌گردد. آنتی اسکالانت تصفیه آب صنعتی به یون‌هایی که موجب سختی آب می‌شوند می‌پیوندد و مانع از چسبندگی رسوبات در فیلتر ممبران می‌شود.

شکل (2): مکانیزم عملکرد آنتی اسکالانت

معمولا از روش‌های دیگری نیز برای جلوگیری از تشکیل رسوب در کنار تزریق آنتی اسکالانت استفاده می‌گردد که منجر به هم‌ افزایی تأثیر گذاری آن بر فرآیند و در نهایت باعث افزایش دوام غشاها و عملکرد بهتر سیستم تصفیه آب می‌شود. یکی از این روش‌های تزریق اسید به ویژه در مواردی که رسوب کربنات در سیستم وجود داشته باشد است.

انواع آنتی اسکالانت

در حالت کلی آنتی اسکالانت‌ها را می‌توان به دو صورت زیر تقسیم بندی کرد:

پایه فسفات

پایه فسفات از ترکیبات گروه اسید کربوکسیلیک و فسفات تشکیل می‌شود. ضد رسوب پایه فسفات تاثیر بسیار عالی و کارکرد قابل قبولی در دستگاه‌های اسمز معکوس دارد. آنتی اسکالانت های ساخته شده از سدیم هگزامتا فسفات این نوع می‌باشند که پایداری آن‌ها کم است. آنتی اسکالانت های با فرمول شیمیایی ارگانو فسفونات‌ها نیز پایداری بسیار بالاتری نسبت دسته ی قبل دارند اما از نظر بازدارندگی تقریبا عملکرد مشابهی دارند.

پایه پلیمر

از آنتی اسکالانت پایه پلیمری در مواردی استفاده می‌شود که آب دریا یا آب‌های بسیار شور مورد نظر است و این نوع ضد رسوب قدرت بالایی در مورد رسوبات کربناته و سولفاته دارد. در نوع پایه پلیمری وزن مولکولی بالا است و از مزایای مهم آن می‌توان به امکان استفاده در مناطق مختلف و امکان جلوگیری از آلاینده‌های بیولوژیکی اشاره کرد. آنتی اسکالانت های پلی اکریل از این نوع آنتی اسکالانت‌ها هستند که به دلیل جرم مولکولی بالا پراکنده سازی خوبی دارند.

میزان تزریق آنتی اسکالانت

میزان مصرف، عملکرد و کاربرد آنتی اسکالانت با توجه به کیفیت آب ورودی به سیستم های اسمز معکوس و فرآیند توسط نرم افزارهای تخصصی محاسبه و در اختیار مهندسین و اپراتورهای واحد قرار داده می شود. میزان این تزریق به دستگاه آب شیرین کن به پارامترهایی متعددی از جمله آنالیز آب، میزان دبی، دمای آب، میزان ریکاوری سیستم، منبع آب و نوع غشای مورد استفاده در فرآیند و غلظت ترکیبات مختلف در محلول آب شور (تغلیظ یا ریجکت) وابسته است.

البته باید توجه داشت به منظور تعیین دقیق میزان تزریق آنتی اسکالانت، فرمول آنتی اسکالانت نیز باید در محاسبات لحاظ گردد. به همین دلیل است که شرکت‌های سازنده آنتی اسکالانت بر اساس نوع آنتی اسکالانت خود و خصوصیات شیمیایی آن نرم افزاری جهت محاسبه غلظت مورد نیاز تزریق ارائه می‌دهند. به طور معمول و برای شرایط عملیاتی متعارف میزان دوز آنتی اسکالانت ۲ تا ۵ میلی گرم بر لیتر (mg/L) تعیین می‌شود، که البته به شرایط خوراک و درصد ریکاوری سیستم اسمز معکوس وابسته است.

چالش‌های استفاده از آنتی اسکالانت

استفاده از آنتی اسکالانت برای جلوگیری از تسکیل رسوب در سیستم‌های آب شیرین کن صنعتی با چالش‌هایی نیز همراه است که باید به آن‌ها به طور ویژه‌ای توجه کرد، از جمله این موارد عبارتند از:

تزریق دوز نامناسب

مقدار نا مناسب تزریق آنتی اسکالانت و یا تزریق با غلظتی بیش از نیاز سیستم (Overdose) را می‌توان به عنوان مهم‌ترین چالش در استفاده از آنتی اسکالانت‌ها در نظر گرفت. بعضی از شرکت‌های بهره‌بردار و همچنین برخی تولید کنندگان و فروشندگان آنتی اسکالانت به این موضوع اهمیت نمی‌دهند و تعیین دوز تزریقی را برای شرایط سیستم به خوبی انجام نمی‌دهند.

تزریق بیش از حد آنتی اسکالانت به فرآیند باعث رسوب و تشکیل فولینگ روی غشا می‌گردد و در نهایت با کاهش تولید و افزایش افت فشار تاثیر خود را نشان می‌دهد. البته باید توجه داشت تزریق کم آنتی اسکالانت نیز منجر به عدم تأثیر گذاری مورد نظر بر فرآیند می‌گردد.
شایان ذکر است در تزریق آنتی اسکالانت نباید به داده‌های شرکت‌ها و واحدهای مشابه و حتی اعداد اعلامی از سوی تولید کننده بسنده کرد بلکه با حدس و خطا و بررسی دقیق داده‌ها در طول زمان میزان دوز مصرفی بهینه باید مشخص گردد.

کیفیت نامناسب برخی از آنتی اسکالانت‌ها

با وجود تمام تاثیرات مثبت تزریق یک آنتی اسکالانت مناسب بر فرآیند تصفیه اگر کیفیت آن به حد کافی مرغوب نباشد نتایج مطلوبی رخ نمی‌دهد. در این شرایط تزریق آنتی اسکالانت منجر به افزایش نیاز به شستشوی سریع فیلترها و یا تعویض زود هنگام آنان می‌گردد. آنتی اسکالانت نامرغوب باعث زیاد شدن نمک‌های حل شده در آب می‌شود و جریان آب خروجی از دستگاه تصفیه آب صنعتی را به حالت اشباع از نمک‌های رسوب کننده می‌رساند. در نتیجه منجر به افزایش میزان مصرف انرژی و افزایش فشار عملیاتی می‌گردد.

برندهای معروف آنتی اسکالانت

از معروفترین برندها و کدهای آنتی اسکالانت می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• آنتی اسکالانت فلوکن 260 (FLOCON 260)
• آنتی اسکالانت آویستا (AVISTA VITEC 5300)
• Dequest SPE 0125
• BORMAN Revos AF 1200
• BORMAN Revos AF 800
• Doshionpoly