در این زمانه که اغلب تمرکز تولیدکنندگان و مصرف کنندگان برای ایجاد یک چرخه بازیافت است، بی شک اولیت قرار دادن تصفیه آب امری ضروری به شمار می رود. در همین راستا سعی کرده ایم مواد شیمیایی پرکاربرد در تصفیه آب را به صورت یکجا جمع بندی کرده و خدمت شما عزیزان ارائه کنیم. پس با ما همراه باشید تا به صورت کامل با این مواد آشنا شوید و در انتها سه ماده شیمیایی پرکاربرد تصفیه آب یعنی رزین سختی گیر، اسید سولفوریک و آنتی اسکالانت را بیشتر بشناسید.

در ابتدای کار باید بدانید برای تصفیه آب از مواد شیمیایی مختلفی استفاده می‌شود که بسته به نوع آب و فرآیند تصفیه متفاوت هستند و روندهای تصفیه متفاوتی را بر روی آب اجرا می کنند. به طور کلی، چهار نوع اصلی از مواد شیمیایی تصفیه آب عبارتند از:

• خنثی کننده‌های pH که برای تنظیم درجه اسیدی یا بازی آب استفاده می‌شوند. مثلاً هیدروکلریک اسید، سولفوریک اسید، سدیم هیدروکسید و آهک هیدراته که میزان ph آب را کنترل می کنند و به میزان استاندارد می رسانند.
• عوامل ضد کف که برای جلوگیری از تشکیل کف در سطح آب استفاده می‌شوند. مثلاً پلی‌آکریل‌آمید، پلی‌الکترولایت و سولفات آلومینیوم که اغلب در کشور ما زیاد نیاز نمی شود و این به سبب ساختار آبی منطقه کشور ماست.
• منعقد کننده‌ها و لخته سازها که برای حذف ذرات ریز و معلق در آب استفاده می‌شوند. این لخته سازها به کمک ترکیب شدن شیمیایی با مواد اضافی در آب کار خود را انجام می دهند و برای مثال می توان گزینه های زیر را نام برد: فرات آهن، کلرید آلومینیوم، پلی‌آلومینیوم کلراید و پلی‌آکریل‌آمید که همگی در این دسته قرار می گیرند.
• مواد شیمیایی کنترل کننده بو که برای حذف گازهای نامطبوع و بدبو در فاضلاب استفاده می‌شوند. در واقع این مواد با انجام فرآیندهای شیمیایی در آب سبب حذف بوی نامطبوع می شوند تا محصول خروجی بی بو و بدون گاز باشد. برای این دسته نیز می توان هیدروژن پراکسید، هایپوکلریت سدیم، دای‌اکسید کلر و پرمنگانات پتاسیم را نام برد.

پس از شناخت انواع روش های مختلف برای تصفیه آب به کمک مواد شیمیایی، اولین قدم بعدی این است که بدانید این ماده‌ها را چگونه باید استفاده کرد. نحوه استفاده از مواد شیمیایی تصفیه آب بستگی به نوع ماده و فرآیند تصفیه دارد، برای مثال نحوه استفاده از آنتی اسکالانت و اسید سولفوریک قطعا یکسان نخواهد بود. به طور کلی، مواد شیمیایی را در مراحل مختلف تصفیه آب به آن اضافه می‌کنند تا اثرات مطلوبی را ایجاد کنند. برخی از روش‌های استفاده از مواد شیمیایی تصفیه آب عبارتند از:

تزریق که در آن مواد شیمیایی را با استفاده از پمپ‌ها یا دستگاه‌های دوزینگ به جریان آب وارد می‌کنند. این روش برای خنثی کردن pH، کنترل خوردگی، حذف گازهای محلول و ضدعفونی کردن آب استفاده می‌شود که در آن ماده مورد نظر به آب افزوده می شود. روش افزودن این مواد نیز اینگونه است که مواد به آب با دوزهای از پیش تعیین شده افزوده می شود و همین روند سبب شده است که نام آن به تزریق مواد شیمیایی شهرت یابد.

انعقاد و لخته‌گذاری که در آن مواد شیمیایی را به آب اضافه می‌کنند تا با ذرات رسوبات و مواد آلودگی بار خلاف داشته باشند و باعث تشکیل توده‌های بزرگتر شوند. این روش برای حذف رسوبات، جلبک‌ها، باکتری‌ها و ویروس‌ها استفاده می‌شود.

تصفیه فلزات سنگین که در آن مواد شیمیایی را به آب اضافه می‌کنند تا فلزات سنگین را با واکنش‌های شیمیایی حذف یا تثبیت کنند. این روش برای حذف سرب، کروم، کادمیوم، نیکل و زینک استفاده می‌شود.

غشای فلزات سنگین که در آن مواد شیمیایی را به آب اضافه می‌کنند تا فلزات سنگین را با تشکیل هیدروکسید چسبانده و جداسازی شوند. این روش برای حذف فلزات سنگین با قابل حل بودن پایین مانند آلومینیوم، آهن و منگنز استفاده می‌شود که در آب های کشور ما آنچنان مرسوم نیست و فلذا نیازی به استفاده این روش در تصفیه آب وجود ندارد.

در ادامه مطلب سه نوع ماده شیمیایی که برای تصفیه آب بسیار پرکاربرد هستند را بررسی می کنیم:

1. رزین سختی گیر یک نوع ماده پلیمری است که برای حذف یون‌های کلسیم و منیزیم از آب استفاده می‌شود. وجود این یون‌ها در آب باعث سختی آب می‌شوند و مشکلاتی مانند رسوب، خوردگی، کاهش کارایی و افزایش مصرف انرژی را به همراه دارند. رزین سختی گیر به صورت دانه‌های کوچک و کروی شکل است که در آب نامحلول هستند و با تبادل یونی، یون‌های سخت‌کننده آب را با یون‌های سدیم جایگزین می‌کنند.

کاربرد رزین سختی گیر برای تصفیه آب شرب، صنعتی، آزمایشگاهی و نیازهای خاص می باشد. برخی از صنایع که از رزین سختی گیر استفاده می‌کنند عبارتند از: صنایع طراحی و تولید نیمه‌هادی، نیروگاه‌ها، داروسازی، کارخانه قند، شیرین‌کننده‌ها، تولید آب فوق خالص. البته این نمونه و مثال هایی که گفته شد، ممکن است گسترش یافته و به سایر صنایع نیز مرتبط شوند، فلذا صنایع گفته شده صنایعی مشتریانی هستند که به صورت عمده از این ماده استفاده می کنند.

چگونگی استفاده از رزین سختی گیر به نوع دستگاه تصفیه آب و فرآیند تصفیه بستگی دارد. به طور کلی، رزین سختیگیر را در داخل یک مخزن قرار می‌دهند و آب را از طریق آن عبور می‌دهند. در این حالت، رزین سختی گیر با جذب یون‌های کلسیم و منیزیم و تولید یون‌های سدیم، سختی آب را کاهش می‌دهد. بعد از مدت زمان مشخص، رزین سختی گیر خاصیت و نقش حذف کنندگی خود را از دست می‌دهد و نیاز به بازسازی دارد. برای بازسازی رزین سختیگیر، از محلول نمک استفاده می‌کنند که با عبور آب نمک از رزین، چسبیدگی یون های کلسیم و منیزیم به رزین ها را برطرف کرده و یون های سدیم را به جای آن ها جذب کرده و در نتیجه رزین ها را با قابلیت جدیدی برای تصفیه آب تجدید می کند، فقط تنها مورد مهمی که هست، باید از کارشناس خود برای توجیه روش بازسازی رزین سختیگیر کمک بگیرید.

1. آنتی اسکالانت یک ماده شیمیایی است که برای جلوگیری از تشکیل رسوبات ناشی از املاح و مواد معدنی در سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب، نفت و گاز و دیگر صنایع استفاده می‌شود. آنتی اسکالانت با تزریق به آب، باعث می‌شود که یون‌های سخت‌کننده آب مانند کلسیم، منیزیم، سولفات و بی‌کربنات به شکل کریستال‌های کوچک و پراکنده بمانند و بر روی سطوح تجهیزات رسوب نکنند تا در آینده گرفتگی و مشکلات ناشی از آن رخ ندهد.

کاربردهای آنتی اسکالانت مختلف است و به نوعی می توان گفت هر صنعتی که از آب استفاده می کند ممکن است در طولانی مدت به این ماده نیاز داشته باشد اما ما در اینجا فقط مهمترین آن‌ها را برایتان ذکر خواهیم کرد:

جلوگیری از گرفتگی و فولینگ فیلترهای ممبران در دستگاه‌های تصفیه آب اسمز معکوس (RO)، نانوفیلتراسیون (NF) و آب شیرین‌کننده‌ها

جلوگیری از رسوب گذاری در دستگاه‌های تولید بخار، دیگ‌های بخار، برج‌های خنک‌کننده، کولرهای آبی و سایر تجهیزات حرارتی

جلوگیری از رسوب گذاری در لوله‌ها، پمپ‌ها، شیرآلات و سایر تجهیزات هیدرولیک

جلوگیری از رسوب گذاری در صنایع نفت و گاز، شیرین‌سازی گاز، حذف H2S و CO2 و سایر فرآیندهای شیمیایی

چگونگی استفاده از آنتی اسکالانت به نوع سیستم تصفیه آب و فرآیند تصفیه بستگی دارد. به طور کلی، آنتی اسکالانت را با دوز مشخص به آب تزریق می کنند. دوز مناسب آنتی اسکالانت با توجه به کیفیت آب خوراکی، درصد بازیافت، دمای عملیاتی، نوع ممبران و خصوصیات خود آنتی اسکالانت مشخص می شود. بعضی از عواملی که در تعیین دوز مناسب آنتی اسکالانت تاثیر دارند عبارتند از: سختی کل، LSI (شاخص حلالیت لانژیلیر)، SDI (شاخص قابل حذف شدن رسوب)، TDS (جامدات محلول) و pH

1. اسید سولفوریک یک اسید معدنی قوی است که از ترکیب گوگرد، اکسیژن و هیدروژن به فرمول شیمیایی H2SO4 ساخته می‌شود. این اسید یک مایع شفاف، بارنگ، روغنی و بدون بو است که در آب به راحتی حل می‌شود و گرمای زیادی را در هنگام حل شدن آزاد می‌کند که از این رو به ترکیب آن یک ترکیب گرماده می گویند. این اسید خورندگی بالایی دارد و می‌تواند سنگ، فلزات، پارچه و بسیاری از مواد دیگر را تخریب کند.

کاربردهای اسید سولفوریک نیز زیاد و متنوع است. برخی از کاربردهای آن عبارتند از:

تولید کودهای شیمیایی مانند سولفات آمونیوم، سوپرفسفات، نیترات آمونیوم و فسفات آمونیوم

تصفیه آب و فاضلاب با حذف مواد آلی، رسوبات، رنگ‌ها و باکتری‌ها

پالایش نفت و گاز با حذف گوگرد، H2S و CO2

ساخت مواد شیمیایی مانند اسید نیتریک، اسید فسفوریک، هیدروژن پراکسید، دترژان‌ها، الکل‌ها، پلاستیک‌ها و رنگ‌ها

حذف رسوبات از لوله‌ها، دستگاه‌های تولید بخار، دستگاه‌های خنک‌کننده و سایر تجهیزات صنعتی

ساخت منابع انرژی مانند باتری‌های اسید-پلاستین و پل سوختی

چگونگی استفاده از اسید سولفوریک به نوع فرآیند صنعتی و کاربرد آن بستگی دارد که شما می توانید برای نحوه دقیق استفاده آن در صنعت خود با کارشناس مربوطه صحبت کنید اما به طور کلی، باید در هنگام کار با این اسید به نکات احتیاط و امنیت دقت کرد زیرا همانطور که از نامش پیداست این ماده یک اسید است و می تواند در صورت عدم توجه و دقت کافی، مشکلات جبران ناپذیری ایجاد کند. در اینجا ما برخی از نکات مهم رعایتی و مراقبتی را لیست کرده ایم که عبارتند از:

1. استفاده از لباس مناسب محافظ، عینک، دستکش و کلاهک
2. جلوگیری از تماس مستقیم با پوست، چشم و دستگاه تنفس
3. جلوگیری از تولید حرارت زائد در هنگام حل کردن چون ممکن است باعث جوشیدن ماده اصلی شود
4. جلوگیری از ترکیب با مواد قابل احتراق، اکسیدان‌ها، قلیایی‌ها و آب
5. جلوگیری از تنفس بخارات یا دود اسید سولفوریک
6. در صورت تماس با پوست، چشم یا دستگاه تنفس، فوراً محل مورد نظر را با آب فراوان شستشو داده و به پزشک مراجعه کنید.