تهیه آب برای صنعت

برایتهیه آب مورد استفاده در صنعت شناخت کامل آب و املاح موجود در آن ضروریاست. زیرا برای هر دستگاه صنعتی یک نوع آب با مشخصات ویژه ای قابل استفادهمی باشد و چون آب به صورت طبیعی دارای این مشخصات نمی باشد لازم است آن راطی فرآیندهای مختلفی، منطبق با نیاز صنعت تصفیه نمود.
مهمترین املاحیکه معمولا در آب صنعتی تولید اشکال می کنند، نمکهای فلزات قلیائی خاکی میباشند که در آب باعث پدید آمدن سختی (Hardness) می گردند. از مشخصات آبسخت دیر کف کردن صابونها و نتایج مصرف آن، گرفتگی دستگاهها، ایجاد رسوب،کاهش راندمان حرارتی و نهایتا خوردگی و سوراخ شدن لوله ها می باشد.
یکی دیگر از موادی که وجودش در آب برای صنعت تولید اشکال می کند،سیلیس می باشد. وجود سیلیس در آب برای بویلرهایی که با فشار کم کار میکنند چندان مهم نمی باشد. ولی در بویلرهای با فشار متوسط و بالا، افزایشغلظت سیلیس بیش از حد مجاز، باعث حمل آن همراه با بخار آب شده و در لولهها جریان می یابد که در توربینها به علت کاهش دمای بخار، سیلیس نیز سردشده و بر روی پره های توربین رسوب می کند. افزایش مقدار رسوب بتدریج فاصلهبین پره های ثابت و متحرک را پر کرده و سطح عبور بخار را کوچک و کوچکتر میکند و بالاخره توربین را از کار می اندازد. همچنین سیلیس در اثر برخورد باپره های توربین، باعث خوردگی مکانیکی (Erosion) پره ها شده که در تخریب واز کارافتادگی توربین بسیار مؤثر می باشد.
رسوبات سخت سیلیس را که درشرایط کار بویلر تشکیل می شود، به سختی میتوان تمیز نمود. اینرسوبات حتیاگر بصورت لایه ای نازک باشند، انتقال حرارت را در درون لوله ها به شدتکاهش داده و موجب افزایش درجه حرارت لوله و در نتیجه سوختن (Over Heating)و پاره شدن لوله های بویلر (Tube Failure) میگردند.
مقدار مجاز سیلیسدر آب خوراک بویلرهای مختلف متفاوت بوده و بستگی به فشار عملیاتی بویلرهاو قلیائیت آب دارد. جدول شماره یک محدوده غلظت سیلیس را در بویلرهای بافشارهای 0-900 PSIG مشخص می نماید.

فشار بویلر PSIG	سیلیس بر حسب ُSiO₂ ppm	حداکثر قلیائیت بر حسب CaCo₃ ppm
0-300	150	700
300-450	90	600
450-600	40	500
600-750	30	400
750-900	20	300

جدول شماره 1

لازماست آب صنعتی را قبل از استفاده در بویلرها مورد تصفیه ای خاص قرار داد تابتوان سختی و سیلیس آن را در حد مجاز (TH < 2 ppm) کنترل نمود.

سختی آب (Hardness)
سختی آب به خاطر حضور املاح (کاتیونهای) دوظرفیتی در آن است که مهمترینآنها کلسیم و منیزیم می باشند (آهن و منگنز در آبهای سطحی بندرت با غلظتقابل توجهی وجود دارند) و از نظر نوع سختی به دو نوع موقت و دائم تقسیممیگردد.
سختی موقت یا کربناته مربوط به کربناتها و بی کربناتهای کلسیمو منیزیم می باشد و چون در اثر حرارت ایجاد رسوب می کند سختی موقت نامیدهمیشود.

Ca(HCo3)₂ → CaCo₂ ↓ + Co₂↑ + H₂O

اماسختی دائم مربوط به سولفاتها و کلرورها و ... کلسیم و منیزیم بوده و چونسختی کربناته (موقت) بسیار نامحلولتر از سختی دائم آب می باشد، بیش ازسختی دائم ایجاد اشکال می کند.

Total Hardness (TH) = سختی موقت + سختی دائم

نرم کردن آب با آهک و سودااش
آهک و سودااش در فرآیندهای نوع سرد، گرم و داغ کاربرد فراوان دارند. درفرآیند سرد عمل ترسیب در درجه حرارت معمولی آب انجام می گیرد و در روش گرمنیز رسوبگذاری در دمائی حدود 50C صورت می پذیرد. نرم کردن آب به روش آهک-سودای داغ، در درجه حرارت جوش آب 100C بوده و راندمان حذف سختی بسیاربالاست.

واکنشهای آهک
آهک معمولا به صورت هیدراته برای حذفسختیهای کربناته و غیرکربناته مورد استفاده قرار می گیرد. اما در بعضی ازدستگاههای بزرگ استفاده از آهک به صورت CaO مقرون به صرفه تر است.بنابراین در بیشتر مواقع لازم است آهک را قبل از استفاده بصورت هیدروکسیددرآورد.

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

• سختی کربناته
آهک هیدراته در واکنشهای شیمیایی، سختی کربناته را به صورت کربنات کلسیم وهیدروکسید منیزیم رسوب میدهد. در این روش در صورت وجود سختی کربناته در آبآنها از آب خارج میگردند.

Ca(OH)₂ + Co₂ → CaCo₃ ↓+ H₂O
Ca(HCo₃)₂ + Ca(OH)₂→ 2CaCo₃ + 2H₂O
Mg(HCo₃)₂ + Ca(OH)₂ →CaCo₃ ↓+ MgCo₃ + 2H₂O
MgCo₃ + Ca(OH)₂ → MgCo₃ ↓+ CaCo₃ ↓

• سختی غیرکربناته
آهک هیدراته سختی غیرکربناته حاصل از منیزیم را به صورت هیدروکسید منیزیمرسوب میدهد و باعث پدیدآمدن کلرور، نیترات سولفات کلسم محلول میگردد کهلازم است برای جداسازی این املاح از آب سودااش به آب اضافه نمود.

MgSo₄ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂ + CaSO₄
CaSo₄ + Na₂Co₃ → Na₂So₄ + CaCO₃ ↓

MgCl₂ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂ + CaCl₂
CaCl₂ + Na₂Co₃ → 2NaCl + CaCo₃ ↓

حذف سیلیس
یکی از مهمترین مزایای فرآیند آهک- سودا حذف سیلیس می باشد. بگونه ای کهدر ازاء حذف 100ppm منیزیم در این فرآیند مقدار 12ppm سیلیس حذف میگردد.برای حذف سیلیس در صورت عدم وجود منیزیم کافی بایستی ترکیباتی حاویمنیزیم، مثل اکسید منیزیم (MgO) به محیط واکنش اضافه نمود. زیرا باعثافزایش TDS (Total Disolved Solid) نمیشود. واکنش سیلیس با منیزیم به صورتاستوکیومتریک نمی باشد بلکه واکنش از نوع جذب می باشد که معمولا سیلیس بهصورت لجن و با فرمول Mg(OH)₂.SiO2 رسوب می کند.
حذف سیلیستوسط اکسیدمنیزیم با بالارفتن درجه حرارت افزایش می یابد. بطوریکه درفرآیندهای سرد، گرم و داغ راندمان عمل آن، خوب و عالی می باشد. لازم بهذکر است که در فرآیندهای نوع سرد و گرم جهت افزایش راندمان، میتوان املاحمنیزیم را به همراه املاح آهن به کار برد.

تهیه آب برای صنعت از روشهای نوین
گستردگی صنعت و پیشرفت فناوری باعث گردیده تهیه آب برای صنعت نیز دارایتنوع و دگرگونیهای زیادی گردد. امروزه صنایع بدلیل استفاده از دستگاههایبسیار خاص و گران قیمت نیازمند آبی با تصفیه ای بخصوص می باشند که در اینراستا بایستی از روشهایی ویژه بجز سبکهای قدیمی، ترسیب و تغویض یونی بااستفاده از رزینها بکار گرفته شود.
مهمترین و کارآمدترین این روشها،استفاده از غشاءهای بسیار نازک با سوراخهایی با قطر کمتر از یک میکرومترمی باشد. این غشاءها عمدتا از جنس استات سلولز بوده و قادر است از عبوراملاح محلول جلوگیری کرده و بدینوسیله آب را با راندمان قابل توجهی تصفیهکند.
یکی از مشهورترین این روشها اسمز معکوس (Revers Osmosis) می باشدکه از غشاءهایی با قابلیت عبور مولکولهای آب و حذف دیگر املاح آب تا نزدیکبه 90% استفاده می نماید.
یکی دیگر از این روشها الکترودیالیز معکوس[(Electro Dialysis Reversal) EDR] می باشد. در روش EDR از غشاهایی باخاصیت انتخابی استفاده می گردد.
لازم به ذکر است اگرچه قیمت پایه ایندستگاهها برای کشورهای در حال توسعه زیاد می باشد اما استفاده از آنها باهزینه راهبری کمتری نسبت به روشهای تعویض یونی (Ion Exc) همراه خواهد بود.

برچسب: نویسنده: امیرحسین ستوده بیدختی تاريخ: جمعه 12 13 ساعت: 16:58

درباره سایت

آخرین مطالب

امکانات وب

تهیه آب برای صنعت

صفحه بندی

آرشیو مطالب

پيوندهای روزانه

لینک دوستان

خبرنامه