سختي آب

اغلب با شنيدن اسم سختي به ياد كتري زبان بسته ي آشپزخانه مي افتيم كه سختي آب چه به سر زبان بسته در آورده است .

 

 

 

 

قدري تامل كنيم،در مقياس كوچك سختي باعث مي شود كتري و لوله های منزلمان به وضع اسفناك دچار شود .

حال فرض كنيد چه به جان بويلرها ، مبدل ها ، برج خنك كن هاي زبان بسته مي افتد .

اگر كندانسر چيلر را هر سال اسيدشويي و سيخ زني مي كنند دليل چيست ؟ چاره كار را بايد در كجا پيدا كرد ؟ آيا فقط دليل را بايد بر سر سختي آب انداخت !

حال بايد انديشيد واقعا در مقياس بزرگتر سختي آب چه به جان تجهيزات مي آورد !

بي توجهي به اين مسئله باعث  :

v    تشديد و خوردگي و رسوب گذاري در تاسيسات حرارتي و برودتي

v    كاهش انتقال حرارت و افزايش مصرف بي رويه انرژي به دليل وجود لايه هاي ضخيم

v    ايجاد لكه و رسوبات سفيد رنگ بر روي سطوح شيشه، فلز ،پارچه و نظاير آن

v    كاهش ظرفيت انتقال جريان آب در اثر رسوبات سخت در جداره داخلي لوله ها

v    افزايش مصرف مواد شوينده به دليل كاهش خاصيت كف كنندگي آنها در آب سخت

نحوه تشكيل سختي آب :

مكانيزم ايجاد سختي آب بدين صورت است كه بخار آب در جو چگاليده شده ،دي اكسيد كربن هوا را در خود حل مي كند و تشكيل اسيد ضعيفي به نام اسيد كربنيك مي دهد اين اسيد همراه با قطرات باران به زمين مي بارد .از خاكهاي سطحي عبور كرده و به بسترهاي سنگي زير،زمين كه معمولا سنگ آهك مي باشند مي رسد، سنگ آهك مخلوطي از كربنات كلسيم و منيزيم مي باشد اسيد ضعيف ، آهك را در خود حل مي كند و موجبات سختي آب را فراهم مي آورد . منيزيم و كلسيم به عنوان عناصر دو قلوي سختي در جهان شهرت دارند .

گرچه سختي آب ناشي ازيونهاي كلسيم ، منيزيم ، باريم ، هيدروكربنات ، سولفات و نيترات ها آهن منگنز مي باشد ولي چون غير از تركيبات كلسيم و منيزيم ساير تركيبات قابل صرفنظركردن هستند (به دليل غلظت بسيار كم آنها ) بنابراين اصطلاحا به مجموع كاتيون هاي كلسيم و منيزيم سختي آب مي گويند . معمولا سختي آب به دو قسمت :

          سختي موقت

          سختي دائم تقسيم مي شوند

سختي موقت چيست ؟

به صورت ساده منظور از سختي موقت ، سختي مي باشد كه در اثر حرارت دادن به آب املاح بي كربنات كلسيم و منيزيم از حالت محلول خارج شده و به صورت غير محلول در آيند .

سختي دائم چيست ؟

منظور از سختي دائم ، سختي مي باشد كه با حرارت دادن به آب املاح موجود در آب از حالت محلول خارج نشوند .

هنگامي كه آب هاي سخت حرارت داده مي شوند تشكيل رسوب خيلي سريعتر انجام مي گيرد كه مشكلات زيادي را در بويلرها و مبدل هاي حرارتي به وجود مي آورند ، به طوري كه يك لايه رسوب به قطر يك ميليمتر بر روي سطوح گرم كننده يك آب گرم كن بصورت عايق حرارتي عمل كرده و در نتيجه تقريباً %10 افزايش هزينه به وجود خواهد آمد. تشكيل رسوب در جدارها و ديوارها باعث آسيب هاي فراواني به تأسيسات حرارتي و برودتي مي شود كه مهمترين آنها كاهش بازدهي مبدل ها و در نتيجه افزايش انرژي راهبري است .

در تبديل سختي آب به رسوب و تشكيل آن در سیستم‌ها، سه پارامتر مهم نقش اساسي را ايفا مي‌كنند. اين عوامل عبارتند از:

           دما

افزايش دماي آب باعث كاهش حلاليت فلزات در آب شده و سبب افزايش رسوب گذاري مي گردد .

           قلياييت

با كاهش اسيديته و افزايش قلياييت آب ، حلاليت آن نيز كمتر شده كه نتيجه آن افزايش رسوب خواهد بود .

          فشار

كاهش فشار آب ، كاهش حلاليت را در پي خواهد داشت كه ماحصل آن مانند موارد قبلي ،باعث  افزايش ميزان رسوب گذاري خواهد شد .

تا بدين مرحله سختي آب را شناختيم حال نوبت به آن رسيده تا با آن مبارزه كنيم در اين بين باتوجه به شرايط وآناليز شيميايي آب بايد معقول ترين حالت را انتخاب كنيم .

 

روش‌هاي مهار املاح و رسوب آب

براي برطرف كردن آثار آب سخت، روش های گوناگونی وجود دارد که مهمترین آنها روش های زیر است :

          سختي گير رزيني

          سختي گير مغناطيسي

          اسمز معكوس

          تقطير

          و …

روش هاي بسيار متنوعي براي مهار كردن املاح آب وجود دارد كه براي بررسي هر كدام از حالت ها بايد نمونه اي از آب گرفته شود تا باتوجه به آناليز شيميايي آن  و تحليل شرايط محيطي و اقتصادي مناسب ترين روش را انتخاب كرد .

در تاسيسات برودتي و حرارتي به شرطي كه TDS آب مورد نمونه برداري كمتر از 700ppm باشد مناسب ترين روش براي مهار كردن املاح آب استفاده از روش سختي گيري رزيني مي باشد زيرا كه سختی گیرهای رزینی بدلیل انجام تبادل یونی و حذف املاح و سختی محلول در آب از نظر عملکرد نسبت به رسوب زداهای مغناطیسی، که املاح را صرفاً در آب معلق نگه می دارند مطمئن ترند ، ولی از طرف دیگر سختی گیرهای رزینی نیازمند عملیات دائمی و منظم بک واش و احيا مي باشند.

اساس كار سختي گير رزيني :

اساس کار دستگاههای سختی گیری نوع رزینی استفاده از فرایند تبادل یونی توسط رزین های کاتیونی می باشد. خواص رزین ها این است که وقتی در حضور آب سخت قرار می گیرند، یون سدیم آنها با یون های رسوب گذار از قبیل کلسیم و منیزیم موجود در آب جا به جا می شوند. به این ترتیب با حذف املاح کلسیم و منیزیم کاملا محلول بوده و تمایلی به رسوب گذاری ندارد. مبادله یون ها تا زمانی ادامه می یابد که همه سدیم رزین ها با کلسیم و منیزیم آب تعویض شوند، پس از این زمان ، به تدریج بازده فرایند سختی گیری کاهش می یابد و رزین ها می بایست دوباره بازیابی و احیاء شوند. احیاء مجدد این نوع رزین ها با عبور محلول غلیظ کلرید سدیم (نمک طعام) از بستر رزین انجام می پذیرد .

معمولا جهت احیاء رزین از آب و نمک با غلظت 10 % باید استفاده كرد. غلظتهای کمتر و یا بیشتر از 10 %  نمک ، اثر کمتری دارند و خلوص نمک عامل بسیار مهمی در احیاء مناسب رزین کاتیونی سختی گیر می باشد. اگر از سنک نمک و نمک معمولی استفاده گردد بسبب ناخالصی در نمک عمر رزین بسیار کاهش مي يابد.

 

 نكات راهبري و تعمير نگهداري :

استفاده از آب چاه يا آب ورودي به كارخانه براي تهيه آب نمك اشتباهي است كه بعضا در موتورخانه ها ديده مي شود ، ناخالصي آب مورد استفاده براي توليد آب نمك احياء رزين دوباره به رزين انتقال مي يابد و احيا ء مناسب صورت نمي گيرد و عمر مفيد رزين كه بالاي 5 سال مي باشد كم مي شود .

توصيه مي گردد براي بار اول احياء از آب مقطر استفاده گردد و براي دفعات بعد از آب سبك شده توسط سختي گيرتان كه در ظروف نگهداري براي احياء ذخيره نموده ايد استفاده نماييد كه باعث عدم احياء مناسب رزين به علت داشتن املاح در خود مي گردد و عمر رزين را كاهش مي دهد .

يكي ديگر از مشكلات عدم بهره برداري درست از سختي گير رزيني متاسفانه به دليل وجود رزین های نا مرغوب چینی در بازار کشور که با برندهای معروف و به صورت غیر اصل ارائه می گردد باعث شده است مشکلات و هزینه زیادی به صنایع گوناگون وارد گردد. عمر کوتاه یکساله و کمتر و عدم سختی گیری مناسب و هزینه تعوض زود هنگام و معطل بودن کارخانه جهت تعویض رزین از مشکلات رزین های چینی می باشد که متاسفانه حتی با برندهای پرولایت انگلیس و یا داو امریکا بطور قلابی بفروش می رسند.

 

 

نکته مهم ترآنكه

درحین بهره برداری از دستگاه سختی مي بايست اطمینان حاصل کنید که فشار نسبی داخل مخزن بین (1.7-2.5 bar) باشد.اگر فشار داخل مخزن کمتر از  (1.7) باشد، در آب بندی شیر سولو ولو و مکش آب نمک اختلال ایجاد خواهد شد. همچنین در فشار های بالا ممکن است قطعات شیر سولو ولو صدمه ببیند. در هر حال بهره برداری از شیر سولو ولو در فشار های بالاتر از (2.5) به هیچ وجه توصیه نمی گردد .

در ساختمان هاي بلند مرتبه كه برج ها و منابع انبساط باز بر روي بام قرار دارند براي تامين آب آب جبراني آنها ، هيچ گاه فشار آب ورودي به سختي گير را از رنج داده شده بالاتر نبريد ، براي تامين آب جبراني تجهيزات در بام بهتر است بعد از سختي گير از يك منبع ماند و يك پمپ براي تامين آب تجهيزات استفاده كنيد .

هنگامي كه فشار آب ورودي به سختي گير زياد مي شود علاوه بر انكه شير مورد نظر را متسهلك مي كند ، باعث مي شود رزين هاي داخل سختي گير را به بيرون از سختي گير منتقل كند و بعد از مدتي شاهد آن خواهيد بود با تعمير و نگهداري مكرر هيچ گاه آب خروجي از سختي گير عدد مورد نظر شما نخواهد شد .

 

راهنماي انتخاب و خريد يك سختي گير رزيني :

در محاسبه و انتخاب يک سختي گير پارامترهاي زير موثرند:

          دبي آب ورودي به سختي گير

          سختي آب ورودي

          نوع وظرفيت رزين

          سيكل احياء و شستشو

از مشخصه هاي مهم سختي گيرها، نوع رزين، حجم رزين، ابعاد سختي گير(قطر و ارتفاع)، جنس سختي گير مي باشد .سازندگان معمولا مشخصات كاملي از محصولات توليدي خود ارائه مي دهند سپس باتوجه به فرمول زير ظرفيت رزين را بدست آورده و سپس حجم رزين را حساب مي كنيم :

v (Grain)=TH(ppm)× V^. (gpm) ×T(min)/17.1

 

R.V=V/R.C

V:  ظرفيت رزين مورد نياز بر حسب گربن

TH :سختي آب ورودي

 :V^.دبي آب مورد نياز براي سختي گيري

T :زمان بين دو احياء (سيکل احياء به دقيقه معمولاً ضریبی از شبانه روز مثلاً 24 ، 48 و یا 72 ساعت)

R.v :حجم رزين بر حسب فوت مكعب

R.c :چگالي رزين هاي موجود در بازار كه معمولا

بين 30000 تا 40000 گرين بر هر فوت مكعب

نكته: سختی آب تصفیه شده خروجی از سختی گیر ها همواره باید با کیت سختی سنج کنترل شده و مورد آزمایش بگیرد. به محض این که سختی آب از حد مجاز بیشتر شود، بلافاصله باید نسبت به عمل احیاء کردن رزین بپردازيد .

 

منابع :

http:// wikipg.com

http:// damatajhiz.com

http://campkrupp.com

http:// fara-ab.com

http://hvac-eng.ir

گاهنامه شماره 69 شركت پاكمن /   گردآوري : مجيد رحيمي

 

 

 

 

پایان پیام/.