آنتی اسکالانت چیست؟

ما در این پست از سایت صنعت آب و پمپ ایران  می خواهیم به پرسش آنتی اسکالانت چیست؟ پاسخ دهیم و به بررسی عملکرد ، انواع آن ، مزایا و معایب ، کاربرد و فرمول دقیق محاسبه دوز تزریق آنتی اسکالانت بپردازیم .

آنتی اسکالانت چیست؟

آنتی اسکالانت (Antiscalant) یک نوع ماده شیمیایی است که از دو کلمه “آنتی” به معنای ضد و “اسکالانت” به معنای رسوب تشکیل شده است. این ماده به آبی که قرار است وارد ممبران شود اضافه می شود تا از پوسته پوسته شدن غشای ممبران پیشگیری کند. مواد شیمیایی یک تاخیر زمانی بین بی کربنات و کلسیم منیزیم ایجاد می کنند. این تاخیر به آب اجازه می دهد تا قبل از هر گونه واکنش شیمیایی که در آن رسوب تشکیل می شود، از غشاء عبور کند.

معمولا این ماده در یک سیستم آب شیرین کن پیش از ورود آب به ممبران اسمز معکوس توسط دوزینگ پمپ به آب تزریق می‌شود.  می توان گفت وجود آنتی اسکالانت نقشی بسیار مهم و حیاتی در عملکرد و طول عمر فیلتر ممبران RO دارد.

ترکیبات آنتی اسکالانت چیست؟

آنتی اسکالانت ها می توانند از سه ماده ساخته شوند:

• دسته اول آنتی اسکالانت های پلی اکریلیک هستند که به دلیل وزن مولکولی بالا پراکندگی خوبی دارند.
•  آنتی اسکالانت های ساخته شده از سدیم هگزامتافسفات که پایداری بسیار کمی دارند، بنابراین کاربرد زیادی ندارند.
• نوعی دیگر آنتی اسکالانت ها با فرمول شیمیایی ارگانوفسفونات ها بسیار پایدارتر از دسته قبلی هستند اما از نظر بازدارندگی مشابه هستند.

عملکرد آنتی اسکالانت چگونه است؟

نحوه کار  آنتی اسکالانت ها بدین صورت است که توسط یک سیستم دوز که اغلب دوزینگ پمپ آنتی اسکالانت می باشد به آب اضافه شده و به آلاینده های موجود در آب می چسبند و بدین ترتیب از چسبندگی رسوبات در داخل ممبران جلوگیری می کنند . سپس رسوبات موجود را از داخل ممبران به بیرون از آن هدایت می کنند. توجه داشته باشید که همه ی مواد ضد رسوب از جمله آنتی اسکالانت از اسید فسفونیک (فسفونیت ها) تشکیل شده اند.
استفاده از آنتی اسکالانت ها در دستگاه اسمز معکوس باعث افزایش طول عمر ممبران می شود و به شما کمک می کند که در بسیاری از هزینه های خود صرفه جویی کنید و همچنین میزان جریان آب خروجی را نیز افزایش می دهد.

در واقع شما با استفاده از آنتی اسکالانت مرغوب و باکیفیت، به نوعی در هزینه های جاری خود صرفه جویی می کنید. هرچند ممکن است قیمت آنتی اسکالانت کمی بالا باشد و در ظاهر هزینه های شما را افزایش دهد؛ اما در بلند مدت تاثیر مثبتی در صرفه جویی هزینه ها دارد.

آنتی اسکالانت از سه مکانیزم اصلی برای جلوگیری از ایجاد رسول بر روی غشای ممبران تصفیه آب صنعتی استفاده می‌کند که به شرح زیر است:

• پخش شوندگی:

  مواد آنتی اسکالانت اغلب دارای ویژگی دیسپرسانتی هستند؛ به این معنی که با احاطه کردن دور تا دور ذرات نمک، آهن و سایر مواد معدنی موجود در آب، باعث ایجاد دافعه توسط آنیون‌های محلول می‌شوند. به همین دلیل اکثر آنتی اسکالانت‌ها، ساختار آنیونی قوی دارند تا با القای بار منفی به رسوبات، از جمع شدن آنها پیشگیری کنند.

• تغییر ساختار رسوبات:

  خاصیت ضد رسوب این مواد شیمیایی باعث ایجاد دگرگونی در ساختار کریستالی رسوبات می‌شود تا به راحتی جدا شده و چسبنده نباشند. آنتی اسکالانت با القای بار منفی، می‌تواند یون‌های مثبت بلوری شکل را به خود نزدیک کرده و از حرکت آن‌ها به سمت سطح غشای ممبران پیشگیری کند.

• افزایش قدرت بازدارندگی:

  ضدرسوب ممبران در پیشگیری از ایجاد رسوب توسط نمک‌ها پر، قدرت بالایی در آزمایشات از خود نشان داده است.

انواع آنتی اسکالانت چیست؟

آنتی اسکالانت‌ها بر اساس فرمول شیمیایی و ساختارشان به دو دسته کلی پایه فسفونات (Phosphonate-Based) و پایه پلیمری (Polymer-Based) تقسیم می‌شوند.

آنتی اسکالانت‌های پایه فسفونات دارای کارایی بالا، پایداری مناسب و نیز توانایی زیاد در پیشگیری از رسوبات مختلف در طیف گسترده‌ای از شرایط محیطی نظیر دما و pH می باشند می توان آنها را از محبوب‌ترین نوع آنتی اسکالانت دانست. البته در سال‌های اخیر به دلیل اثرات زیست محیطی استفاده از آنها، تمایل به استفاده از آنتی اسکالانت‌های پایه پلیمری و بدون فسفونات بسیار بیشتر شده و تحقیقات فراوانی جهت افزایش کیفیت و کارایی آنها صورت گرفته است.

از منظر ، آنتی اسکالانت‌ها از لحاظ pH نیز به سه دسته آنتی اسکالانت اسیدی، آنتی اسکالانت قلیایی و آنتی اسکالانت خنثی تقسیم می‌شوند.

• آنتی اسکالانت اسیدی

pH آنتی اسکالانت اسیدی کمتر از سه هست و گزینه بسیار مناسبی در حذف رسوبات ناشی از فسفات کلسیم و کربنات کلسیم به شمار می‌رود.

مشخص است که خاصیت اسیدی این ضدرسوب قوی می تواند به رفع رسوب های ایجاد شده در دستگاه تصفیه آب کمک کند. با از بین بردن رسوب فسفات کلسیم، کربنات کلسیم و همچنین آهن، می توانیم به عملکرد مناسب تر ممبران و در تیجه افزایش بهره وری امیدوار باشیم.

• آنتی اسکالانت قلیایی

آنتی اسکالانت قلیایی عموما پایه فسفونات دارد و در حذف رسوب ناشی از فلزات مختلف بسیار موثر است. این ضد رسوب در جلوگیری از ایجاد رسوب توسط آهن، منگنز و آلومینیوم بسیار موثر است. این مواد دارای پایه فسفاته هستند و به عنوان یکی از نمونه های رایج در این گروه می توان به آنتی اسکالانت های جنسیس اشاره کرد.

• آنتی اسکالانت خنثی

pH آنتی اسکالانت خنثی در محدوده ۶ – ۵ قرار دارد و این نوع آنتی اسکالانت گزینه مناسبی جهت کاربرد برای انواع ممبران RO به شمار می‌رود.

مزایای آنتی اسکالانت

از جمله مهمترین مزایای ضد رسوب ممبران می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پیشگیری از ایجاد رسوب بر سطح غشای ممبران تصفیه آب
• نگهداری از غشای ممبران
• طولانی شدن عمر ممبران
• بهبود راندمان دستگاه تصفیه آب
• کاهش هزینه‌های ناشی از مصرف انرژی
• سازگاری بالای با شرایط محیطی
• بازیافت بهینه
• اثربخشی بالا و کاهش میزان تاثیر منفی بر روی محیط زیست
• استفاده آسان به دلیل فرم مایع
• دوز تزریق پایین و به صرفه بودن

معایب آنتی اسکالانت

اگر از آنتی اسکالانت درستی استفاده نکنید، گرفتگی را برطرف نمی کند ، بلکه باعث ایجاد مشکلات جدی در سیستم تصفیه آب می‌شود. این مشکلات شامل موارد زیر است:

•  فشار افزایش می یابد و باعث خرابی پمپ طبقاتی می شود.
• مصرف انرژی بالا می رود.
• کاهش دبی آب خروجی
• مقدار املاح و TDS آب خروجی نیز افزایش پیدا می کند.
• عمر ممبران ها کاهش پیدا می کند.

مهمترین کاربردهای آنتی اسکالانت چیست؟

• استفاده در سیستم اسمز معکوس (RO)، اولترافیلتراسیون (UF) و نانوفیلتراسیون (NF)
• دستگاه آب شیرین کن صنعتی، نیمه صنعتی و دریایی
• سیستم‌های خنک کننده آب از جمله برج‌های خنک کننده
• رسوب زدایی در سیستم‌های برودتی
• قابل استفاده در دیگ بخار و سیستم‌های حرارتی
• از تشکیل رسوب در صنایع نفت و گاز پیشگیری می کند
• کاربرد در صنایع شیمیایی و پتروشیمی

اقدامات لازم در استفاده از آنتی اسکالانت

1. دوز مناسب:  آنتی اسکالانت باید بر اساس توصیه های سازنده دوز شود . مصرف بیش از حد یا کم باعث ناکارآمدی در جلوگیری از ایجاد رسوب می‌شود و منجر به رسوب غشاء می شود.
2. نظارت منظم : عملکرد دستگاه و وضعیت غشاء را به طور منظم برای عملکرد بهتر رسوب زدایی کنترل کنید. در صورت لزوم دوز را بر اساس نتایج پایش تنظیم نمایید.
3. کنترل pH : PH آب ورودی را در محدوده توصیه شده حفظ کنید تا عملکرد آنتی اسکالانت مفید باشد. نوسانات pH بر کارایی مهار رسوب تأثیر می‌گذارد.
4. ترکیب مناسب: از ترکیب کامل آنتی اسکالانت با آب ورودی برای  توزیع یکنواخت و پراکندگی موثر ضد رسوب در سراسر سیستم اطمینان حاصل کنید.
5. نظافت سیستم: دستگاه RO را به طور مرتب طبق دستورالعمل سازنده تمیز کنید تا رسوبات انباشته شده و رسوبات آلی را از بین برود. روش‌های تمیز کردن درست در حفظ کارایی آنتی اسکالانت موثر می‌باشد.
6. کنترل دما: بررسی و کنترل دمای عملکرد دستگاه RO برای بهینه سازی عملکرد آنتی اسکالانت ضروری است. دمای شدید نیز بر اثربخشی ضد رسوب تأثیر می‌گذارد.
7. شرایط نگهداری: آنتی اسکالانت را حتما باید در جای خشک و خنک و به دور از نور مستقیم خورشید و مواد شیمیایی که کارایی آن را کاهش می‌دهند نگهداری و حفاظت کنید. توصیه‌های سازنده را برای شرایط نگهداری را انجام دهید.

توصیه‌های ایمنی در استفاده از آنتی اسکالانت چیست؟

۱-با توجه به خواص شیمیایی خطرناکی که این مواد دارند، تماس با آن‌ها می‌تواند برای سلامتی انسان خطرآور باشد. پس بهتر است در هنگام استفاده از آنتی اسکالانت از لباس‌های مخصوص و چکمه استفاده کنید.

۲- در صورت برخورد آنتی اسکالانت‌ها با پوست می‌بایست فوراً پوست به مدت  ۱۵ دقیقه با آب فراوان بشویید.

۳- تنفس گاز این مواد می تواند موجب احساس خفگی و نفس تنگی در هنگام کار با ضد رسوب شود . در صورت بروز همچین مشکلی سریعاً به مکان باز بروید.

۴- به هیچ عنوان اجازه برخورد آنتی اسکالانت را به چشم خود ندهید و در صورت بروز این اتفاق، چشم‌های خود را با آب فراوان شستشو دهید تا آثار آن کاهش پیدا کند.

۵- خوردن ذره‌ای از آنتی اسکالانت می‌تواند سبب سوزش معده و آسیب به سیستم گوارش شود.در صورت بروز این مشکل ، باید مقدار زیادی مایعات و شیر مصرف کنید و در صورت ادامه نیاز به انتقال فوری به مراکز درمانی دارید.

فرمول دقیق محاسبه دوز تزریق آنتی اسکالانت

محاسبه میزان دقیق آنتی اسکالانت مناسب در صنایع مرتبط با تصفیه آب صنعتی بسیار اهمیت دارد. اگر مقدار کمتری آنتی اسکالانت تزریق شود، باعث ایجاد رسوب می شود و در صورتی که بیشتر از مقدار مورد نیاز مواد آنتی اسکالانت تزریق شود، خود آنتی اسکالانت بر روی غشاء رسوب می کند و باعث گرفتگی ممبران یا غشاء سیستم تصفیه آب می شود.

علاوه بر نرم افزار هایی که برای محاسبه دوز تزریق آنتی اسکالانت وجود دارند، می توان از فرمول زیر جهت محاسبه دوز تزریق آنتی اسکالانت در سیستم های مختلف تصفیه آب اسمز معکوس استفاده کرد:

Ppm دوز تزریق آنتی اسکالانت بر حسب = V۱* SG*1000/ Q* V۲* Dosing Rate

• V۱ = حجم آنتی اسکالانت بر حسب لیتر
• S.G = ویسکوزیته یا جرم حجمی آنتی اسکالانت
• Q =سرعت جریان خوراک یا آب ورودی بر حسب متر مکعب در ساعت
• V۲ = بر حسب لیتر حجم آب رقیق شده
• Dosing Rate = بر حسب لیتر در ساعت

این فرمول بر مبنای دوز تزریق آنتی اسکالانت بر حسب گرم نوشته شده و در آن از حجم آنتی اسکالانت بر حسب لیتر، ویسکوزیته یا جرم حجمی آنتی اسکالانت، سرعت جریان آب ورودی بر حسب متر مکعب در ساعت، حجم آب رقیق شده بر حسب لیتر و سرعت تزریق ماده آنتی اسکالانت بر حسب لیتر در ساعت استفاده می شود.

ویسکوزیته یا جرم حجمی ماده آنتی اسکالانت معمولاً بر روی برچسب موجود در گالن آن درج شده است.

نتیجه :

آنتی اسکالانت ها ماده ای برای جلوگیری از رسوب هستند. استفاده نکردن از آنتی اسکالانت ها باعث کاهش راندمان و طول عمر این فیلتر ها می شود. این مورد از طریق بسته شدن منافذ فیلتر ها پدید می آید. لذا به دلیل وجود مشکلات جدی که همراه با رسوب آب در دستگاه های تصفیه اب اسمزمعکوس ایجاد می شود، استفاده از آنتی اسکالانت ها در این دستگاه ها برای تصفیه آب سخت ضروری می باشد.