خبرگزاری آریا-سختی گیر بعنوان یکی از مهمترین تجهیزات در تصفیه آب در این مقاله معرفی و انواع آن بیان خواهد شد.
آب سخت چیست ؟
وقتی
از آب به عنوان "سخت" یاد می شود، این بدان معناست که این آب حاوی مواد
معدنی بیشتری از آب معمولی است. انحلال پذیری مواد از 0.001 میلی گرم بر
لیتر تا 100 گرم بر لیتر متفاوت است و در این میان محلول نمک های کلسیم،
منیزیم و آهن موجب سختی آب می شوند. هر چه کلسیم و منیزیم بیشتری در آب
باشد، درجه سختی آب افزایش می یابد. این مواد معدنی در حین عبور آب از سطوح
مختلف زمین در آب حل می شوند و باعث سختی آب می شوند. نگرانی بهداشتی با
نوشیدن آب سخت حاصل از وجود مواد معدنی محلول مانند کلسیم و منیزیم وجود
ندارد. در صورت وجود، مقادیر کمی از این مواد معدنی برای سلامتی ضروری
هستند. اما در سطوح بالا، مواد معدنی می توانند در لوله ها، سیستم های لوله
کشی و لوازم خانگی رسوب کنند و به تدریج در عملکرد آنها دخالت کنند. به
عنوان مثال ، ایجاد رسوب معدنی در شیرآلات یا آبگرمکن ها ممکن است طول عمر
آنها را کوتاه کند. در حجم صنعتی این خسارات بزرگتر خواهد بود و ممکن است
موجب تعطیلی بخش تولید و ... شود. تأثیر منفی دیگر رسوبات این است که اثرات
مخربی بر ماشین آلات خانگی مانند ماشین لباسشویی دارد.
نرم شدن آب
به معنی افزایش طول عمر دستگاههای خانگی مانند ماشین لباسشویی، ماشین ظرف
شویی و طول عمرخط لوله کشی است. همچنین به پیشرفت کار و ماندگاری بیشتر
سیستمهای گرمایش خورشیدی ، واحدهای تهویه مطبوع و بسیاری دیگر از برنامه
های کاربردی مبتنی بر آب کمک می کند.
کدام صنایع به سختی آب اهمیت می دهند؟
در
بسیاری از کاربردهای صنعتی، مانند تهیه آب آشامیدنی، در کارخانه های تولید
کننده انواع نوشیدنی و نوشابه های گازدار، تهیه آب تغذیه برج های خنک
کننده و دیگهای بخارآب، تصفیه آب های سطحی و... سختی آب بسیار مهم است.
سختی گیر آب چیست؟
سختی گیر
آب دستگاهی است که با حذف مواد معدنی که باعث سخت شدن آب می شود، به نرم
شدن آب کمک می کند. انواع مختلفی از فیلتراسیون جهت حذف سختی از آب وجود
دارد مانند سختی گیرهای مغناطیسی که بر خطوط لوله نصب می شوند و با ایجاد
میدان مغناطیسی، مواد معدنی تشکیل دهنده آب سخت که دارای بار مثبت هستند را
از آب جدا می کند. دستگاه دیگر که می تواند به سختی گیری آب کمک کند
دستگاه اسمز معکوس است. این دستگاه آب را از طریق غشای نیمه نفوذ پذیر
تصفیه می کند که تقریباً 98٪ ناخالصی های آب را از بین می برد. یک وسیله
گران قیمت است و از مقدار قابل توجهی آب استفاده می کند. اما این نوع
دستگاه در از بین بردن سایر ناخالصیهای شیمیایی و همچنین کلسیم و منیزیم
بسیار مناسب است. نوع دیگر و البته متداول ترین دستگاه در حذف سختی آب،
سیستم های تبادل یونی (سختی گیر رزینی) است.
سختی گیر رزینی
سختی گیر های رزینی دارای چند مؤلفه اصلی هستند: مخزن معدنی ، تانک نمک، شیر کنترلی، رزین و نمک .
مخزن
معدنی : مخزن معدنی همانجا است که فرآیند سختی گیری در آن انجام می پذیرد.
اینجاست که تصفیه آب صورت می گیرد و با از بین بردن کلسیم و منیزیم آب سخت
نرم می شود. درون این مخزن با مهره های رزینی اشباع شده با بار منفی پر می
شود. مواد معدنی کلسیم و منیزم دارای بار مثبت می باشند و زمانی که آب سخت
از میان مهره های رزین عبور می کند، این مواد معدنی جذب بار منفی رزین شده
و آب بدون سختی مخزن را ترک می کند.
تانک نمک: مخزن آب نمک مخزنی
است که محلول بسیار غلیظ نمکی یا پتاسیم در آن ذخیره می شود. این محلول آب
نمک برای شستشوی مخزن مواد معدنی و شارژ مجدد آن به کار می رود. مخزن آب
نمک باید بطور دوره ای با گلوله های نمک یا پتاسیم دوباره پر شود. جنس این
تانک معمولا از پلی اتیلن است.
شیر کنترل : شیر کنترل وسیله ای است
که در طی بازسازی جریان آب داخل و خارج مخازن معدنی و آب نمک را کنترل می
کند. شیرهای کنترلی در انواع اتوماتیک ، نیمه اتوماتیک و دستی و از سایز ¾
اینچ به بالا موجود هستند.
رزین: رزین که اساسی ترین بخش در یک سختی
گیر رزینی می باشد در کیفیت های مختلف در بازار موجود است. فرآیند سختی
گیری توسط رزین انجام می پذیرد. بهترین و شناخته شده ترین برند رزین ،
پرولایت می باشد که ساخت کشور انگلستان است. معمولا بسته به سختی آب و
کیفیت رزین ، هر 2 تا 10 سال نیاز است تا رزین تعویض گردد.
روش کار سختی گیر رزینی
دستگاه
سختی گیر رزینی از اصل ساده ای برای انجام کار استفاده می کند و این اصل
همان قانون جذب شدن بارهای نا هم نام توسط یکدیگر می باشد. همانطور که
پیشتر یادآور شدیم رزین ها دارای بار منفی هستند و کلسیم و منیزیم موجود در
آب سخت دارای بار مثبت .
در این سیستم ها یون های سختی (کلسیم و
منیزیم) با یون های نمک (سدیم یا پتاسیم) مبادله می شوند. تبادل در مخزن
سختی گیر رزینی صورت می گیرد. این مخزن که می تواند از جنس فلز (گالوانیزه
با رنگ اپوکسی، کربن استیل) و یا فایبر گلاس باشد با رزین پر می شود. مهره
های رزین با ترکیب رشته های پلی استایرن که به شکل پیچیده هستند به همراه
دیوینیل بنزن (DVB) ساخته می شوند که مانند یک چسب عمل می کند و ذرات رزین
را کنار هم نگه می دارد . سایز آنها بین 0.3 تا 1.3 میلی متر است. تعداد "
پیوندها " در مهره استحکام و طول عمر آن را مشخص می کند . در سختی گیر ها
معمولا از رزین هایی با پیوند 8 % استفاده می شود. این مهره ها با بار منفی
اشباع شده اند.
در حالت عادی، آب سخت از مخزن سختی گیر عبور می
کند، نرم شده و سپس به سمت خروجی حرکت می کند و مورد استفاده قرار می گیرد.
فرآیند نرم شدن هنگامی اتفاق می افتد که آب سخت با یون های منیزیم (Mg) و
کلسیم (Ca) دارای بار مثبت وارد مخزن سختی گیر می شود و از بین مهره های
رزین عبور می کند. یون های مثبت Mg و Ca جذب دانه های رزینی با بار منفی می
شوند و آب بدون عوامل سختی، سختی گیر را ترک می کند. با گذشت زمان، دانه
های رزین پر از یون های Mg و Ca جذب شده می شوند و رزین ظرفیت خود را از
دست می دهد و عملکرد دستگاه دچار مشکل خواهد شد. در چنین موقعیتی نیاز است
تا اصطلاحا رزین احیا شود. برای احیای رزین کافی است شیر کنترلی دستگاه به
حالت احیا سوییچ شود.
ابتدا شیر کنترلی به آب نمک غلیظ درون تانک
نمک اجازه می دهد تا وارد مخزن اصلی سختی گیر شود. سپس این محلول به داخل
محفظه رزین منتقل می شود تا یون های Mg و Ca جذب یون منفی نمک شده و همراه
با آن از شیر تخلیه خارج شود ورزین ها ظرفیت خود را بازیابند. سختی گیرها
می توانند به صورت اتوماتیک ، نیمه اتوماتیک یا دستی کار کنند.
چرا آب سختی گیری میشود؟
نرم
شدن آب یک فرایند مهم است ، زیرا در طول این فرایند سختی آب جهت استفاده
در خانوارها و شرکت ها کاهش می یابد. وقتی آب سخت است ، می تواند لوله ها
را مسدود کند ، باعث خشکی مو و پوست شود و صابون به راحتی در آن حل نمی
شود. نرم شدن آب می تواند از این اثرات منفی جلوگیری کند.
آب سخت
خطر بیشتری برای رسوب آهک در سیستم های آب خانگی و صنعتی ایجاد می کند. به
دلیل این افزایش مقیاس آهک ، لوله ها مسدود شده و کارایی دیگ های بخار و
مخازن کاهش می یابد. این باعث می شود که هزینه گرمایش آب خانگی حدود پانزده
تا بیست درصد افزایش یابد.
اثر منفی دیگر رسوب آهک این است که اثرات مخربی بر ماشین آلات خانگی مانند ماشین های لباسشویی، آبگرمکن و ... دارد. قبل از برج خنک کننده فایبرگلاس نیز میتوان از سختی گیر استفاده نمود.
مقایسه انواع سختیگیر رزینی
سختی
گیر رزینی با توجه به جنس مخزن اصلی به دو نوع سختی گیر فایبرگلاس و سختی
گیر فلزی شناخته می شود. در واقع هر دو یک عمل را انجام می دهند و از مزایا
و معایب خاص خود برخوردار هستند. سختی گیر فایبرگلاس از وزن پایین تر،
استحکام بیشتر و مقاومت بالاتری در برابر رسوب و خوردگی بر خوردار است .
علاوه بر این به راحتی نصب و راه اندازی می شود. در سختی گیر فایبرگلاس
کافی است تنها مخزن با رزین پر شود اما در سختی گیر فلزی به دلیل اینکه
امکان فرار دانه های رزین از نازل های انتهایی مخزن سختی گیر وجود دارد
نیاز است تا ابتدا کف مخزن سیلیس ریخته شود. دانه های سیلیس از مهره های
رزین بزرگتر هستند و از خروج مهره های رزینی جلوگیری می کنند.
در
سختی گیر فلزی از نوع شیر دستی فلزی استفاده می شود اما در سختی گیر
فایبرگلاس از دو نوع شیر تمام اتومات و دستی استفاده می شود. سایز شیرها
3.4 اینچ تا 2 اینچ ادامه دارد البته در سختی گیر رزینی فلزی شیر با سایز
بزرگتر نیز وجود دارد. سایز شیر بسته به دبی آب و سایز مخزن انتخاب می شود.
ظرفیت سختی گیر
ظرفیت
سختی گیر بر اساس درجه سختی آب و مقدار آب مصرفی و برحسب گرین محاسبه می
گردد. ظرفیت سختی گیر های استاندارد از 30.000 گرین آغاز می شود.
سختی
آب به دو بخش سختی موقت و سختی دائم تقسیم بندی می شوند که مجموع این دو ،
سختی کل را تشکیل می دهد.به نمک های منیزیم بی کربنات و کلسیم بی کربنات
در آب که ترکیبات ناپایداری هستند و در اثر حرارت دادن و جوشاندن آب به
منیزیم کربنات و کلسیم کربنات تبدیل شده و رسوب می کنند، سختی موقت و یا
سختی کربناتی گفته می شود. به نمک های منیزیم کلرید، منیزیم سولفات، منیزیم
نیترات، کلسیم کلرید، کلسیم سولفات و کلسیم نیترات در آب، سختی دائم و یا
سختی غیرکربناتی گفته می شود . آب ممکن است دارای درجه سختی متفاوتی باشد
که با انجام آزمایش می توان سختی کل دقیق آن را محاسبه نمود.
طول عمر سختی گیر
یک
سختیگیر آب خوب سال ها دوام خواهد داشت. سختی گیرهایی که در دهه 1980 عرضه
می شدند ممکن است هنوز کار کنند . سختی گیر رزینی معمولا به تعمیر و
نگهداری کمی نیاز دارد. در صورتی که ظرفیت به صورت صحیح محاسبه شود و
دستگاه از کیفیت خوبی برخوردار باشد سال ها بدون مشکل کار خواهد کرد و تنها
هر 2 تا 10 سال نیاز به تعویض رزین دارد.
قیمت سختی گیر
همانطور
که قبلا اشاره شد سختی گیر رزینی در دو نوع فلزی و فایبرگلاس و در ظرفیت
های مختلف تولید وعرضه می گردد. قیمت گزاری دستگاه بر اساس جنس مخزن اصلی
(گالوانیزه، استیل و یا فایبرگلاس) ، ظرفیت دستگاه ، کیفیت رزین (هیدرولایت
، پرولایت و ...) و نوع شیر کنترلی ( دستی، نیمه اتوماتیک و اتوماتیک)
انجام می پذیرد.