انواع مواد شیمیایی تزریقی سیستم آب شیرین کن Ro

• آنتی اسکالانت Antiscalant

یکی از بزرگترین مشکلات تصفیه آب، پساب و همچنین شیرین سازی آب دریا، وجود مقادیر زیاد املاح و نمک می­ باشد که به مرور زمان بر روی تجهیزات تصفیه انباشته و رسوب می­ کنند. سولفات استرونیوم (SrSO₄) ، سولفات باریم (BaSO₄) ، کربنات کلسیم (CaCO₃) و سولفات کلسیم (CaSO₄) و همچنین رسوبات سیلیکا (SiO₂) از جمله ترکیباتی هستند که منجر به ایجاد رسوب در ممبران ­های اسمز معکوس می ­گردند. رسوب و انباشته شدن بیش از اندازه این ترکیبات بر روی ممبران­ ها منجر به رخ دادن پدیده­ای به نام Scaling می ­شود که آسیب جدی به موتور و سایر تجهیزات دستگاه آب شیرین کن وارد می­ کند. به همین منظور لازم است به شیوه­ های مختلف از ایجاد رسوب بر روی این سطوح تا حد امکان جلوگیری شود.

استفاده از مواد آنتی اسکالانت (Antiscalant) یا ضد رسوب که به این نام نیز معروف می ­باشند، از جمله راهکارهای مناسب برای این منظور می­ باشد که تاثیر بسیار زیادی بر کاهش رسوب بر روی غشا دارند. این مواد که پایه فسفاته و پلیمری دارند، باعث می ­شوند تا از کاهش راندمان دستگاه کاهش دهنده TDS جلوگیری شده و از ایجاد خرابی و پاره شدن ممبران­ها ممانعت به عمل آید.

اهمیت استفاده از آنتی اسکالانت

عدم استفاده از آنتی اسکالانت آسیب جدی به ممبران­ های دستگاه RO زده و موجب کاهش دبی خروجی و همچنین بالا رفتن TDS آب می­ گردد. بنابراین استفاده از آن در دستگاه اسمز معکوس RO جهت افزایش طول عمر ممبران و همچنین افزایش راندمان جریان خروجی ضروری می باشد.

 در سیستم های آب شیرین کن صنعتی از تجهیزات مختلفی من جمله فیلتر شنی و فیلتر کربنی استفاده می ­شود که هر کدام به نوبه خود در حذف آلاینده ها و املاح موجود در آب ورودی سیستم موثر عمل می­ کنند. در نهایت نیز فیلترهای میکرونی وارد عمل می ­شوند که تاثیر بسزایی در کیفیت آب خروجی دارند. آنتی اسکالانت ها در روند تصفیه قبل از فیلتر میکرونی و بعد از فیلتر شنی و فیلتر کربنی تزریق می­ شود و با ایجاد تاخیر در روند تشکیل رسوب، املاح را همراه با پساب­ها از دستگاه RO خارج می­کند. با تزریق آنتی اسکالانت عمر فیلتر میکرونی و عمر ممبران سیستم آب شیرین کن افزایش می ­یابد.

عملکرد آنتی اسکالانت

عملکرد آنتی اسکالانت ها در ممبران سیستم آب شیرین کن به این صورت است که با تاثیر بر عوامل ایحاد کننده رسوب، باعث تاخیر در تشکیل رسوب در طی عبور از غشای ممبران می­ گردد و به این طریق از تشکیل رسوب بر سطح غشای ممبران جلوگیری می­ نماید.

آنتی اسکالانت­ ها در دستگاه های آب شیرین کن صنعتی به آلاینده های موجود در آب می­ پیوندند و از اتصال و چسبندگی رسوبات به سطح ممبران جلوگیری می­ کنند. این ماده همراه آلاینده ها و املاح آب از داخل ممبران عبور کرده و این مواد را در پساب سیستم تصفیه آب RO خارج می ­کند.

کاربرد آنتی اسکالانت

با توجه به قدرت بسیار زیاد این مواد در جلوگیری از ایجاد رسوب در تجهیزات و دستگاه­ ها، کاربردهای زیادی را می­ توان شمرد که به برخی از آن­ ها در ذیل اشاره می­ شود:

*ممانعت از تولید رسوب در دستگاه آب شیرین کن صنعتی (RO)

*جلوگیری از ایجاد رسوب در نانوفیلتراسیون و اولترافیلتراسوین

*حذف ترکیبات مستعد در تشکیل رسوب در سیستم ­های سرمایشی و گرمایشی و دیگ بخار و بویلر

*جلوگیری از تشکیل رسوب در تاسیسات پالایشگاه­ ها و صنایع پتروشیمی

• بایوساید Biocide

برای ضدعفونی ممبران ها جهت از بین بردن گرفتگی ناشی از میکروب ها (Bio fouling) از مواد شیمیایی زیست کش یا بایوساید استفاده می شود.  بایوسایدها در دو نوع اکسید کننده و بایوساید غیر اکسید کننده وجود دارند:

بایوسایدهای اکسید کننده، از طریق تخریب مواد مغذی مورد نیاز میکروارگانیسم ها برای رشد، باعث نابودی تمام میکرو ارگانیسم ها، می شوند. اکسید کننده های متداول شامل کلر، دی اکسیدکلر، برم، اُزن، کلر آلی و ترکیبات کلر آزاد، هستند.

بایوسایدهای غیر اکسید کننده متشکل از ترکیبات آلی می باشند، که با حل کردن قسمت خاصی از ساختارسلولی میکروارگانیسم مثل غشای سلول چربی و جلوگیری از فرآیند رشد و تولید مثل، باعث نابودی آنها می شوند. بایوسایدهای غیر اکسیدکننده برخلاف بایوسایدهای اکسید کننده به مرور باعث از بین رفتن میکروارگانیسم ها می شوند.

انواع بایوسایدهای دستگاه Ro :

• DBNPA

یک ماده ضد عفونی کننده سودمند است زیرا در محیطی آبی نیز به سرعت به دی اکسید کربن، آمونیاک و یون برمید کاهش می یابد. این اجازه می دهد تا پساب صنعتی حتی با اطمینان در آب های حساس، از آب خارج شود. این ماده در اثر واکنش با آب و نور اشعه ماوراء بنفش تخریب می شود. نیمه عمر تقریبی 24 ساعت درpH 7 ، 2 ساعت درpH 8 ، 15 دقیقه در pH 9دارد. اکثر قریب به اتفاق میکروارگانیسم هایی که با آن در تماس هستند طی 5 تا 10 دقیقه کشته می شوند.

از مزایای استفاده ازDBNPA جهت جلوگیری از رسوب زیستی، کاربرد آن در غلظت های بالای آلاینده ها مانند آمونیاک، مواد آلی، نیتریت ها که سبب مصرف کلر می شوند، در سطح پایین بسیار فعال هستند، به بازدارنده های آلی حمله نمی کنند، خاصیت خورندگی کمتر از بایو ساید اکسنده مانند کلر می باشد، کاهش فشار آب ورودی مورد نیاز و فرکانس تمیز کردن سیستم RO است. از دیگر مزایای آن می توان به کاهش هزینه های شیمیایی تمیز کردن، کاهش زمان افت کارخانه و کاهش زمان بهره برداری اشاره کرد. این منجر به افزایش تولید کارخانه و کاهش هزینه های بهره برداری از عملیات RO می شود.

رسوب غشاء به طور قابل توجهی بر هزینه عملیاتی یک سیستم آب شیرین کن تأثیر می گذارد. اولین اثر افزایش قابل توجهی در هزینه الکتریکی برای بهره برداری از واحد است. اگر رسوبات زیستی خارج از کنترل باقی مانده باشد، در نهایت می تواند منجر به جایگزینی زودرس غشاها شود. هزینه های اضافی شامل هزینه های بالای کار برای تمیز کردن مازاد، مقادیر بیشتر مواد شیمیایی استفاده شده و زمان تخلیه سیستم RO است. شکل زیر کاهش هزینه های یک سیستم  RO را با استفاده از DBNPA نشان می دهد.

• ایزوتیازولین

نوعی ماده ضد میکروبی می باشد که جهت کنترل قارچ ها، باکتری ها و یا جلبک ها به عنوان گندزدا استفاده می گردد. مشتقات آن شامل متیل ایزوتیازولینون و متیل کلروایزوتیازولینون هستند. پایه ماده ی ایزوتیازولین اسیدی بوده و در طیف گسترده ای از pH از 3-9 موثر است.

عوامل تعیین‌ کننده راندمان بایوساید ایزوتیازولین

نوع میکروارگانیسم‌های موجود

سابقه عملکرد قبلی سیستم

نوع سیستم و فرآیند

مواد شیمیایی جانبی مورداستفاده برای کنترل رسوب و خوردگی

خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آب موجود در سیستم

محدودیت‌های زیست ‌محیطی

pH آب

زمان ماند

دوز اثربخش در برابر باکتری‌ها، قارچ‌ها و جلبک‌های مختلف

میزان باقیمانده

نوع تزریق

محل تزریق

زمان تماس

غلظت مورداستفاده بایوساید (در ابتدا تحت شرایط آزمایش کنترل شده تعیین و در شرایط عملیات واقعی تأیید می‌شود و می‌تواند طبق تولید کننده بایوساید باشد)

بار میکروبی و نرخ رشد بیوفیلم

• شوینده ممبران

توجه به آنالیز آب ورودی به دستگاه آب شیرین کن برای این منظور بسیار کمک‌کننده است.

گرفتگی یا رسوب گذاری به معنای تجمع ذرات آلی و معدنی بر روی ممبران های سیستم تصفیه آب می باشد این رسوبات شامل سیلیکا، کربنات کلسیم و منیزیم، سولفات های باریم و کلسیم و استرانسیم، ذرات کلوئیدی و اکسید فلزات هستند.

ایجاد گرفتگی بر روی ممبران های سیستم تصفیه آب منجر به افت فشار، کاهش دبی آب تولیدی و کاهش میزان دفع نمک یا بعبارتی افزایش  TDS می شود بمنظور جلوگیری از بروز این مشکلات از مواد شیمیایی شوینده ممبران ها استفاده می شود. مواد شوینده ممبران ها موادی هستند که جهت حذف رسوبات و گرفتگی های تشکیل شده بر روی غشا استفاده می شوند .

انواع شوینده ممبران:

• اسیدی

اسید شست و شوی ممبران به مواد شیمیایی شوینده ممبران که pH کم (در حدود ۲) دارند گفته می‌شود. این مواد برای از بین بردن رسوبات ناشی از کربنات کلسیم، فسفات کلسیم، سولفید آهن، سیلیکات‌های فلزی و اکسید فلزات به کار می‌روند. پایه مواد شوینده اسیدی ممبران می‌تواند اسید سولفوریک (H2SO4)، اسید فسفوریک (H3PO4)، هیدروژن کلرید (HCl) و در برخی موارد اسید سیتریک باشد.

• قلیایی

قلیای شست و شوی ممبران به مواد شیمیایی شوینده ممبران که pH بالا (در حدود ۱۲) دارند گفته می‌شود. این مواد بیشتر برای از بین بردن رسوبات کلوئیدی، ذرات معلق آلی و رسوبات بیولوژیکی (Biofilm) ناشی از رشد و گسترش میکروارگانیسم‌های موجود در آب به کار می‌روند. معمولا در تهیه مواد قلیایی شست و شوی ممبران از سدیم هیدروکسید (NaOH) استفاده می‌شود.

• SMBS (Sodium metabisulfite)

پس از فرآیند کلر زنی مقداری کلر آزاد در آب باقی می ماند. یکی از مضرات آن آسیب جدی به ممبران های دستگاه آب شرین کن RO می باشد؛ از این رو جهت حفظ طول عمر ممبران ها، از سدیم متا بی سولفیت یا سدیم پیرو سولفیت به عنوان کلرزدا پیش از ورود آب به ممبران RO استفاده می گردد و به هیچ عنوان نباید تزریق SMBS (متا بی سولفیت سدیم) متوقف شود.

• دترجنت

دترجنت ماده ای شیمیایی با خاصیت پاک کنندگی و متشکل از یک سورفکتانت یا ترکیبی از چند سورفکتانت با می باشد. این ماده در صنعت جهت از بین بردن آلودگی هایی از قبیل روغن، گریس و چربی مورد استفاده قرار می گیرند. دترجنت های مورد استفاده در دستگاه های آب شیرین کن جهت حذف نمک های معدنی و اکسید فلزات ، همچنین آلودگی زدایی میکروبی و فولینگ کلوییدی از ممبران های RO استفاده می شوند.