سختی گیر چیست؟
سختی گیر سیستمی است که طی آن یون‌ها و املاح سخت آب به‌صورت کامل حذف شده و یا تمایل آن‌ها به رسوب‌گذاری در آب کاهش داده می‌شود. از آنجا که سختی آب در صنعت موجب بروز مشکلات جدی می‌شود، استفاده از انواع سختی‌گیر کاملا توصیه می‌شود.
سختی آب چیست؟
سختی آب با اندازه‌گیری دو یون کلسیم و منیزیم در آب سنجیده می‌شود. سختی آب به دو دسته «موقت» و «دائم» تقسیم می‌شود:
- سختی موقت (سختی کربناته): سختی موقت به‌صورت لایه‌های گچی و رسوب در ظروفی نظیر کتری و سماور دیده می‌شود که با حرارت دیدن از بین می‌رود.
- سختی دائم (سختی غیرکربناته): سختی دائم با حرارت دیدن از بین نمی‌رود و باید برای حذف و یا کم کردن آن از مواد شیمیایی استفاده کرد.
سختی کربناته ناشی از وجود املاحی نظیر کربنات‌ها و بی‌کربنات‌های کلسیم و منیزیم در آب است. اما سختی غیرکربناته ناشی از حضور املاح سولفات و کلرور ناشی از این دو فلز است. در این میان، املاحی نظیر کلرورهای کلسیم و منیزیم موجب خوردگی شدید شده و سولفات‌های کلسیم و منیزیم موجب تشکیل رسوب‌های سخت در تأسیسات می‌شوند. با وجود آنکه کربنات‌ها و بی‌کربنات‌های سدیم و پتاسیم خاصیت خوردگی نداشته و ایجاد رسوب هم نمی‌کنند، اما ممکن است در طی فرآیند CO2 خود را ازدست‌داده و این CO2 در مجاورت با آب تشکیل اسید کربنیک دهد. این ماده می‌تواند روی لوله‌ها و سایر تجهیزات موجود در تأسیسات تأثیر گذاشته و باعث تخریب آن‌ها شود.
لازم به ذکر است که وقتی آب سخت حرارت داده می‌شود، تشکیل رسوب خیلی سریع‌تر اتفاق می‌افتد و مشکلات بسیاری در تأسیسات حرارتی و برودتی، اعم از بویلرها و مبدل‌های حرارتی، ایجاد می‌کند. چرا که رسوب ایجاد شده به عنوان یک عایق حرارتی عمل کرده و هزینه عملیاتی را بالا می‌برد. علاوه بر بالارفتن هزینه، ایجاد رسوب در تأسیسات باعث کاهش راندمان نیز می‌شود. بنابراین، باید برای رفع این مشکل در مقیاس خانگی و صنعتی از انواع سختی‌گیر استفاده کرد.
انواع سختی گیر
سختی‌گیری آب بوسیله دستگاه‌ها و با مکانیزم‌های متفاوت انجام می‌شود که عبارتند از:
- سختی‌گیر رزینی
- سختی‌گیر مغناطیسی
- سختی‌گیر الکترونیکی
- سختی‌گیر الکترولیتی
- سختی‌گیر شیمیایی
سختی‌گیر رزینی
سختی گیر رزینی یکی از پرکاربردترین روش‌های سختی‌گیری در تصفیه آب به شمار می‌رود. اساس کار در این روش «تبادل یون» است. درواقع در سختی‌گیر رزینی، یون‌های سخت آب (کلسیم و منیزیم) با یون یک ظرفیتی سدیم تعویض می‌شوند. این در حالی است که سختی‌گیرهای رزینی قابل احیا هستند و نیازی نیست که پس از یک مدت کوتاه، رزین‌ها تعویض شوند. در حقیقت، رزین کاتیونی مورد استفاده در سختی‌گیر رزینی پس از شستشو با محلول آب و نمک مجدداً احیا شده و خاصیت سختی‌گیری خود را مجدداً باز می‌یابد.
سختی‌گیر مغناطیسی
اساس کار این نوع سختی‌گیرها، خنثی کردن کریستال‌های کلسیم است. در این روش، میدان مغناطیسی موجود در سیستم، یک جریان القایی ایجاد می‌کند که این جریان القایی، روی یون‌های کلسیم و کلسیم‌کربنات تأثیر ایجاد کرده و سبب می‌شود کریستال‌های کلسیم کربنات از کلسیت به آراگونیت تغییر پیدا کنند و دیگر، همانند کلسیت، در تأسیسات رسوب‌گذاری نکنند. در حقیقت، اساس کار این نوع سختی‌گیر کاهش تمایل یون‌ها به رسوب‌گذاری است. در سختی‌گیر مغناطیسی، سختی آب به‌صورت کامل حذف نمی‌شود. بنابراین در صنایعی که می‌بایست سختی آب به‌صورت کامل حذف شود استفاده از این نوع سختی گیر توصیه نمی‌شود. قابل‌ذکر است که چنانچه در مسیر بین سختی‌گیر مغناطیسی و بویلر، یک ایستگاه پمپاژ وجود داشته باشد، آب متلاطم شده و مجدداً کریستال‌های کلسیم کربنات به کلسیت تغییر ماهیت داده و میل به رسوب‌گذاری‌شان بالا می‌رود.
سختی گیر الکترونیکی
سختی‌گیر الکترونیکی یک نوع سختی‌گیر فیزیکی است که از یک سیم‌پیچ القایی، که به دور یک لوله پیچیده شده، تشکیل می‌گردد. استفاده از این نوع سختی‌گیر ریسک بالایی دارد و به دلیل خطای زیادی که ممکن است در هنگام استفاده از آن پیش آید، معمولاً در صنعت مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
سختی‌گیر الکترولیتی
این سختی‌گیر نیز از نوع سختی‌گیرهای فیزیکی است. در این سختی‌گیر، به کمک جریان الکترولیتی که میان آند و کاتد (روی و مس) برقرار می‌شود، یون‌های فلزی موجود در آب حل می‌شوند. در این روش، سختی آب به‌صورت کامل حذف نشده و تنها یون‌ها غیرفعال می‌شوند. این نوع سختی‌گیر نیاز به لوله‌کشی و تعویض‌های دوره‌ای دارد که سبب می‌شود هزینه اولیه و عملیاتی آن بالا رود.
سختی‌گیری به روش رسوب‌دهی شیمیایی
در سختی‌گیری به روش رسوب‌دهی شیمیایی، با تزریق موادی نظیر آهک و سودا، کلسیم و منیزیم موجود در آب به اشکال کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیم تبدیل می‌شود تا از طریق ته‌نشینی و رسوب‌گذاری، یون‌های سخت آب جداسازی شوند.
کاربرد سختی‌گیر
سختی‌گیرهای رزینی در تصفیه آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، قدرت شوینده‌ها و صابون‌ها در آب‌های سخت نصف آب نرم است. بنابراین، استفاده از سختی‌گیرها بسیار مهم و امری جدی است.
در صنعت اما معمولاً سختی‌گیرهای رزینی در بویلرها، مبدل‌های حرارتی، برج‌های خنک‌کن و سیستم‌های سرمایشی مورد استفاده قرار می‌گیرند. چراکه در صنعت، سختی آب موجب خوردگی و انسداد لوله‌ها شده و باعث پایین آمدن ضریب انتقال حرارت در مبدل‌های حرارتی می‌گردد. در نتیجه، استفاده از سختی‌گیر کاملاً ضروری خواهد بود.
گفتنی است سختی‌گیرهای رزینی در صنایع مختلفی نظیر لبنیات، چرم‌سازی، نساجی، رنگ‌سازی و رنگرزی، لاستیک‌سازی، نفت، گاز، پتروشیمی، و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نکات مهم در انتخاب سختی‌گیر
برای خرید سختی‌گیر مناسب با محیط، باید به هزینه اولیه و محل نصب آن توجه داشت. برای مشخص کردن ظرفیت نهایی سختی‌گیر نیز باید حجم آبی که قرار است از مخزن سختی‌گیر عبور کند را تعیین نمود. همچنین، در سختی‌گیرهای رزینی بزرگ می‌بایست مقدار نمک مورد نیاز جهت احیای رزین کاتیونی محاسبه شود. علاوه بر این، در انتخاب سختی‌گیر می‌بایست سختی آب ورودی، نوع و ظرفیت رزین، و همچنین سیکل احیا و شستشو نیز مورد بررسی قرار گیرد.
تعمیر و نگهداری سختی گیر
در سختی گیرهای رزینی، برای آنکه عمر مفید رزین که بالای ۵ سال است تحت تأثیر قرار نگیرد، بهتر است برای احیای رزین‌ها در اولین مرتبه از آب مقطر استفاده شود. نکته مهم بعدی، انتخاب رزین‌های مناسب و باکیفیت است تا راندمان سختی‌گیر بالاتر رود. مسئله مهم دیگر، میزان فشار نسبی داخل مخزن است. به‌طور کلی پیشنهاد می‌شود که فشار نسبی درون مخزن سختی‌گیر در حدود ۱٫۷ تا ۲٫۵ بار باشد. همچنین، وقتی فشار ورودی به سختی‌گیر زیاد باشد، علاوه بر آنکه موجب آسیب دیدن قطعات شیر آسیب می‌شود، باعث می‌شود رزین‌های موجود در سختی‌گیر نیز به خارج از مخزن منتقل شوند.
دیدگاه بگذارید