رسوب گذاری و خورندگی آب

مکانیسم رسوب گذاری آب

یکی از مشکلات مهم در صنایع مختلف، رسوب های تشکیل شده از آب مصرفی در واحدهای مختلف صنعتی می باشد. به طوری که گاهی هزینه بسیار هنگفتی باید صرف رسوب زدایی و رفع مشکلات ناشی از آن شود. از اینرو استفاده از روش های مختلف تصفیه آب از جمله دستگاه تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس، دستگاه سختی گیر، الکترودیالیز و … در صنایع مختلف به امری ضروری بدل شده است. رسوب گذاری یک فرایند چندمرحله ای است که دلیل آن وجود نمک های محلول در آب می باشد. یکی از مهم ترین و رایج ترین نمک های رسوب گذار، کربنات کلسیم است. در عمل عوامل مختلفی باعث ایجاد رسوب می گردند. عوامل مختلف تأثیرگذار بر فرایند رسوب گذاری عبارتند از :

• فوق اشباع بودن آب
• دمای آب
• سرعت جریان آب

در حالت کلی آب شامل مواد معدنی محلول می باشد. این مواد محلول در حالت فوق اشباع باعث ایجاد نخستین هسته های کریستالی می شوند. با ایجاد این هسته ها، رشد کریستال ها آغاز می شود و در نهایت باعث ایجاد رسوب بر روی سطوح در تماس با آب می شود. اجزای تشکیل دهنده ناخالصی های آب مانند کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم، سیلیکا و … در اثر عوامل مختلفی ، بعد از عبور از مرحله فوق اشباع می توانند ته نشین شوند مهم ترین این عوامل عبارتند از :

• افت فشار
• تغییرات دما
• تغییر جریان
• تغییر pH

شروط لازم برای ته نشینی املاح موجود در آب

برای آنکه املاح آب ته نشین شوند سه شرط لازم است :

1. فوق اشباع بودن : عامل درجه اول در فرایند رسوب گذاری، فوق اشباع بودن است. یک محلول به دلایل مختلف می تواند فوق اشباع شود. تغییرات دما، pH، تبخیر، تغلیظ و اضافه شدن موادی که می توانند نقش هسته اولیه را داشته باشند.
2. تشکیل هسته های اولیه : هسته های اولیه در واقع تسهیل کننده راه رسوب گذاری هستند. عوامل زیادی چون ذرات غبار، ارتعاش، اصطکاک و … می توانند نقش هسته اولیه را بازی کنند.
3. زمان تماس: پس از برقرار شدن دو شرط بالا، باید زمان تماس کافی بین محلول و هسته های اولیه وجود داشته باشد تا کریستال ها رشد کنند. در واقع هر چه زمان تماس بیشتر باشد امکان ایجاد رسوب چسبنده بیشتر خواهد شد.

عوامل مؤثر در خورندگی آب

چند ویژگی مهم آب که در خورندگی آب نقش دارند عبارتند از :

• غلظت اکسیژن محلول در آب

  در دماهای مختلف و در غیاب اکسیژن، فلزات آهن با سرعت خیلی کم خورده می شوند ولی اکثر فلزات و آلیاژها در حضور اکسیژن به ویژه در دماهای بالا در معرض خوردگی قرر می گیرند.

• PH آب

  با توجه باینکه pH آب در حلالیت و سرعت واکنش بسیاری از مواد در آب نقش بسزایی دارد، سرعت خوردگی به pH وابسته است. هرچه pH آب بالاتر باشد، میزان خورندگی آن کاهش می یاید. از این رو در صنایع سعی می شود، pH آب را بالاتر از 7 تنظیم نمایند.

• سرعت جریان آب

  دو مکانیسم مهمی که در بحث خوردگی مطرح می شود مکانیسم واکنش شیمیایی و مکانیسم انتقال جرم است. هر کدام از این دو مکانیبسم که کندتر عمل نماید، به عنوان کنترل کننده سرعت خوردگی در نظر گرفته می شود. هرگاه مکانیسم انتقال جرم کنترل کننده خوردگی باشد، سرعت جریان آب تاثیر مستقیمی روی سرعت خوردگی خواهد داشت.

• کلر باقی مانده

  گاز کلر محلول در آب به عنوان یک عامل اکسید کننده محسوب می شود که حتی قوی تر از اکسیژن عمل می کند. در نتیجه مشکلات ناشی از حضور کلر بیشتر از اکسیژن محلول در آب است. از این رو یکی از مهمترین موارد در طراحی و نگهداری سیستم های تصفیه آب صنعتی به شیوه اسمز معکوس، حذف کلر موجود در آب پیش از ورود به ممبران های دستگاه تصفیه آب صنعتی RO می باشد. از روش های متداول برای حذف کلر باقیمانده در آب، می توان به استفاده از فیلتر کربنی و سیستم تزریق متابی سولفیت سدیم SMBS در بالادست دستگاه تصفیه آب RO اشاره کرد.

• درجه حرارت

  بدیهی است که سرعت تمام واکنشهای شیمیایی چه گرمازا و چه گرماگیر با افزایش دما بیشتر می شود. همچنین دما روی حلالیت گازها از جمله اکسیژن نیز موثر است. از طرف دیگر با افزایش دما، pH آب کاهش می یابد و سرعت خوردگی آن در اثر اسیدی بودن آب افزایش می یابد.

• یون کلر

  یون کلر مهم ترین آنیون مهاجم در آب ست که باعث تشدید عمل خوردگی می شود. یکی از بهترین روش ها برای حذف کلیه آنیون ها و کاتیون های مزاحم از جمله یون کلر، استاده از دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس RO می باشد. دستگاه اسمز معکوس RO تقریبا کلیه آنیونها و کاتیونهای موجود در آب را حذف می کند و آب نسبتا خالص تولید می کند.

رسوب زدایی

رسوبات کربنات کلسیم و رسوبات حاصل از اکثر خوردگی ها را می توان با اسید کلریدریک حل و از محیط عمل خارج کرد. در صورتیکه غلظت اسیدکلریدریک بالا باشد بایستی از ممانعت کننده های شیمیایی (Inhibitors) استفاده کرد تا از خطر خوردگی فلز جلوگیری کرد. برای ایمنی بیشتر می توان از اسید با غلظت پایین استفاده کرد.

پیشگیری از رسوب و خوردگی

با توجه به اینکه رسوب زدایی همیشه بطور کامل مقدور نیست و آسیب های ناشی از خوردگی به سادگی قابل ترمیم نیستند لذا پیشگیری از رسوب گذاری آب منطقی تر است. در سیستم های صنعتی نظیر بویلرها، کولینگ تاورها و.. که امکان رسوب و خوردگی وجود دارد توصیه می شود از دستگاه سختی گیر و یا دستگاه تصفیه آب صنعتی RO استفاده شود. با این روشها املاح رسوب گذار آب حذف می شوند و از آسیب های بعدی به تاسیسات جلوگیری خواهد شد.