نرم کردن آب و حذف سختی آب

نرم سازی و تصفیه آب سخت و حذف سختی آن – Demineralized water

[کل: 9 میانگین: 5]
آلودگی آب:

آب یک حلال جهانی است. آب باران نرم، مواد معدنی محلول طبیعی، از جمله کربناتهای کلسیم و منیزیم را جذب می کند، چون از صخره‌ها و از طریق خاک عبور می‌کند، که شروع به سخت کردن آن می‌کند. بیشترین منبع آب دارای مقداری سختی است. اغلب برای ایجاد منبع آب مناسب برای استفاده در فرآیندهای ساخت، دیگ‌های بخار، برج‌های خنک‌کننده و  کاربردهای شستشو آب مورد نیاز است.

هدف اولیه کاهش سختی آب، جلوگیری از ته نشینی و تجمع مواد معدنی آب سخت در تجهیزات و لوله‌کشی است. کاهش یا حذف مقیاس پذیری از سختی آب می‌تواند با استفاده از تجهیزات تصفیه آب فیزیکی، یا در شرایط محدود، از طریق استفاده از افزودنی‌های شیمیایی انجام شود.

تعریف و منبع سختی

سنگ آهک حل شده در آب، “سختی” نامیده می شود. آب های زیرزمینی، سنگ آهک را از رسوبات تشکیل شده در قرن‌ها پیش، از طریق مراحل زیر حل می کند:

  •  دی اکسید کربن با آب برای تولید اسید کربنیک که در محیط زیست عمدتا به عنوان یون بی کربنات (HCO3-1) تولید می شود، واکنش می دهد.
  • ارگانیزم های دریایی میکروسکوپی این را به عنوان کربنات و کربنات کلسیت مصرف می کنند که در طی میلیون ها سال ته نشین شده اند تا رسوبات آهکی را تشکیل دهند که در بسیاری از نقاط جهان بطور گسترده یافت می شوند.
  • آب زمین اغلب به خاطر تجزیه بی‌هوازی و عمل باکتری در خاک، اغلب اسیدی است. این ویژگی اسیدی باعث می‌شود سنگ آهک به شکل یون‌های کربنات و بی‌کربنات حل شود و در نتیجه سخت شود.
مشکلات مربوط به آب سخت

کربنات کلسیم در آب نسبتا محلول است و از محلول به شکل یک مقیاس سخت خارج می‌شود (یعنی، شکل یک رسوب)، وقتی غلظت آن در آب، از ثابت حلالیت آن تجاوز می‌کند. این گرایش ممکن است باعث ایجاد آن در لوله‌های آب داغ و سرد، هیترهای آب، لوله‌های دیگ بخار، برج‌های خنک‌کننده و هر سطح دیگر شود. هم چنین با صابون و مواد شوینده به شکل “کف” واکنش می‌دهد که به عنوان لکه بر روی شیشه و ظروف نقره و به عنوان “رینگ وان” مشهود است.

انواع سختی آب:

سختی موقت

به سختی اشاره می‌کند که تاثیر آن را می توان با جوشاندن آب در یک ظرف باز حذف کرد. چنین آب‌هایی معمولا با شکلهای سنگ آهک و یا بی‌کربنات HCO۳ – همراه با مقادیر کم کربنات CO۳۲ – به عنوان یون‌های منفی اصلی نفوذ کرده اند. آب جوش، واکنش را با بیرون راندن گاز دی‌اکسید کربن بیشتر می‌کند.

۲ HCO3– → CO32– + CO2

-CO32 با یون های +Ca2 یا +Mg2 واکنش می‌دهد تا کربنات کلسیم و منیزیم نامحلول را تشکیل دهد که رسوب می‌کند. با گره زدن یون‌های فلزی در این روش، مقادیر موجود برای تشکیل کف صابون به شدت کاهش می‌یابد. در حالی که جوش یک روش مقرون‌به‌صرفه برای نرم کردن آب نیست، شیمی ارائه‌شده توسط جوشیدن، تفاوت در سختی موقت و دایمی را تعریف می‌کند.

سختی دائمی

آب که شامل آنیون‌های دیگر مثل کلراید و سولفات است را نمی توان با جوش نرم کرد و گفته می‌شود که برای همیشه “سخت” هستند. این ها باید توسط روش‌های دیگر تولید آب فرآیند، از جمله آهک سودا و یا بیشتر، نرم کردن تبادل یونی که در زیر توضیح داده می‌شود.

نرمی آب متعارف

نرم شدن آب متعارف اغلب مبتنی بر فرآیندی است که به عنوان تبادل یونی شناخته شده و از ماده پلیمری ترکیبی (پلاستیکی) به شکل دانه‌های بسیار کوچک به نام رزین مبادله یونی استفاده می‌شود. رزین به گونه‌ای متخلخل است که هر دانه ناحیه سطحی عظیمی دارد و مساحت سطح به صورت شیمیایی جوری ساخته شده‌است تا شامل میلیاردها فعال یا “سایت تبادلی” باشد. این سایت ها دارای اهمیت زیادی برای فلزات در آب با ظرفیت ها (به صورتهای +۲ و +۳) هستند. در نتیجه وقتی آب حاوی کلسیم، منیزیم (دو بخش اصلی آب سخت)، آهن حل‌شده، مس یا آلومینیوم باشد، سایتهای فعال این یون ها را جذب و نگه میدارد.

با این حال، برای انجام این کار، این سایت‌ها باید کمی یون محکم گرفته شده برای “تبادل” با یون‌های سخت فلزی داشته باشند. در حالی که رزین یونها را به صورت تکی ترجیح نمی‌دهد، خوشبختانه تحت شرایط غلظت بالا و زمان طولانی در معرض قرار گرفتن، یون‌های سدیم را می توان با گذر آرام محلول غلیظ کلرید سدیم بر روی رزین به سایتهای فعال تحمیل کرد. بنابراین، یک ماده شیمیایی نسبتا ارزان، که به راحتی در دسترس است، می‌تواند برای “تولید دوباره رزین” مورد استفاده قرار گیرد. رزین های تبادل یونی همچنین برای تولید آب با نرمی خلوص بالا استفاده می‌شود اما رزین و مواد شیمیایی احیا کننده متفاوت هستند.

معایب شامل نیاز به دفع پساب شوری و این واقعیت است که آب تصفیه شده با مبادله یونی دارای سدیم است. فرآیند نرم کردن مبادله یونی، سدیم را به میزان حدود ۸ میلی‌گرم در هر لیتر برای هر یک گرین سختی حذف شده در یک گالن (واحد آب) آب اضافه می‌کند. یک “گرین” سختی برابر با ۱۷.۱ میلی گرم در لیتر یا ppm کربنات کلسیم است.

تجهیزات نرم کردن آب (سختی گیری)

نرم‌کننده آب یا سختی گیر معمولا متشکل از دو تانک است، که یکی از آنها بزرگتر است که در آن سنگ یا قرص نمک اضافه می شود و یک مخزن کوچک‌تر حاوی رزین تبادل یونی که از مسیر آن آب سخت عبور می‌کند. یک شیر کنترل که بر بالای مخزن رزین نرم‌کننده آب صنعتی ثابت شده‌است باعث می‌شود که سیستم دوباره براساس گذر زمان از پیش تعیین‌شده دوباره باز تولید یا احیا شود و یا با اندازه گیری مدت تصفیه بر اساس تعداد گالن تصفیه شروع به بازسازی کند.

هنگامی که بازسازی آغاز می‌شود، اولین گام شستشوی بستر رزین با آب خام برای نرم کردن رزین و از بین بردن کثیفی و رسوب است. سپس آب‌نمک به آرامی از مخزن نمک در میزان جریان تنظیم شده برای یک زمان خاص (تنظیم  بر اساس تابعی از حجم رزین و سختی آب ورودی)کسر شده، و پس از آن یک آبکشی آهسته آب خام به آهستگی محلول آب‌نمک را جابجا می‌کند. این روند با جریان سریع‌تر آب خام ادامه می یابد تا هر نمک باقیمانده از بستر رزین را به طور کامل تخلیه کند.

در طول این فرآیند، شیر کنترل از جریان آب خام برای سرویس و یا اجازه به آب خام برای بای پس کردن نرم‌کننده در طول بازسازی جلوگیری میکند. اغلب دو نرم کننده صنعتی موازی با هم به کار گرفته می شوند تا از هرگونه وقفه در آب نرم، اجتناب شود.

همچنین ببینید

هوادهی آب

هوادهی آب برای انحلال هوا در تصفیه آب – water aeration

[کل: 3 میانگین: 5]هوادهی آب چیست؟ هوادهی به معنای ارائه هوا با شیوه‌ای برای به …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

This site is protected by wp-copyrightpro.com