كيفية اختيار مضاد التكلس المناسب
اختيار مضاد التكلس المناسب يعد خطوة حاسمة في الحفاظ على كفاءة وأداء أنظمة المياه والتدفئة. تتطلب هذه العملية فهماً جيداً لنوعية المياه والمشاكل المحتملة التي يمكن أن تنجم عن تراكم التكلس. يشمل التكلس تجمع المعادن مثل الكالسيوم والمغنيسيوم في الأنابيب والمعدات، مما يؤدي إلى تقليل كفاءتها وزيادة استهلاك الطاقة. لتحديد المضاد الأمثل، يجب مراعاة عوامل متعددة مثل تركيبة المياه، نوع النظام المستخدم، ومتطلبات الصيانة. بالإضافة إلى ذلك، من المهم الاطلاع على المنتجات المتاحة في السوق ومقارنة خصائصها وتوصيات الاستخدام، لضمان اختيار المنتج الأكثر فعالية والذي يلبي احتياجات النظام بشكل خاص.
مقال يوضح أنواع مضاد التكلس المختلفة
ما هي عملية التكلس أو الترسيب؟
مصطلح المضاد للتكلس كمادة وظيفية في الأنظمة الصناعية للحد من تكوين الرواسب في المعدات الصناعية مثل أنظمة التناضح العكسي (RO). التكلس (scaling) تعني ترسيب جسيمات القاذورات الغير عضوية أو المعدنية على سطح الأغشية، و لتي تؤدي الى انسداد مساميات الغشاء. عملية الترسيب هي ترسب الأملاح منخفضة الذوبان على سطح الغشاء والتكلس هو تراكم المواد الصلبة العالقة والكائنات الحية الدقيقة على سطح الغشاء. تعتبر التكلس في أنظمة التناضح العكسي ظاهرة طبيعية ويمكن السيطرة عليها من خلال عمليات التصفية والترشيح المناسب والغسيل الكيميائي عند الحاجة.
التكلس (scaling) الناجم عن المركبات المعدنية للمحلول في الماء مثل كربونات الصوديوم، كبريتات الكالسيوم، السيليكا، ثاني أكسيد السليكون، كبريتات الباريوم، يمكن أن يحد من كفاءة أنظمة الترشيح الغشائية ومرشح الغشاء، ويزيد الضغط وبالتالي يزيد من استهلاك الطاقة والتكاليف المرتبطة به، ويقلل من جودة المياه، ويقلل من عمليات الغسيل والعطل المتكرر. الجدير بالذكر أن العمر الإنتاجي المفيد لمرشح الغشاء قد ينخفض بسبب ظاهرة التحجيم الكيميائي .
يبدأ تكوين الرواسب عندما يتجاوز تركيز الملح من قابليته للذوبان تحت ظروف المحلول. تلعب النوى البلورية الأولية دورًا محفزًا في تكوين بلورات أكبر من الملح. تخرج بلورات الملح هذه من الحالة المعلقة وتبدأ في الترسب طالما تصل إلى الحجم والكتلة المطلوبين. ستستمر عملية الترسيب حتى يتم تشبع الأيونات التي يتكون منها الملح في المحلول.
سبب تكوين الرواسب على المرشح الغشائي:
هنالك أسباب عدة تؤدي لتكوين الرواسب على سطح غشاء التناضح العكسي وأهمها هي:
- تزايد تركيز المواد المعدنية للمحلول في الماء الداخل للأغشية
- ازدياد الأس الهيدروجيني
- خلق و ازدياد الأسطح المطلوبة للترسيب (والتي ستتضاعف مع التحجيم الكيميائي المستمر للترسبات المعدنية لهذا المستوي المطلوب)
- زيادة درجة حرارة الماء
ما هو المضاد التكلس؟
يستخدم مانع التكلس كمادة مضافة في عملية المعالجة الابتدائية في أنظمة التناضح العكسي. يتم استخدام مضاد التكلس كمادة فعالة لاجل التحكم بالترسب في أغشية التناضح العكسي. قبل نقل الماء إلى التناضح العكسي، يتم حقن مضاد التكلس مع التركيز المناسب الى تدفق تغذية المياه. حقن التركيزات المناسبة من مضادات التكلس تؤدي الى السيطرة على تكوين انواع الترسبات المعدنية مثل كربونات الكالسيوم وكبريتات الكالسيوم وترسبات الحديد وغيرها على سطح الغشاء.
استخدام أنواع مضادات التكلس في أنظمة التناضح العكسي قد تخفض التكاليف المتعلقة بتصليح وصيانة أنظمة تكرير المياه. عن طريق الحقن المستمر لمضاد التكلس لنظام التناضح العكسي، سينخفض تيار تكوين الترسبات بسرعة. تعتمد كمية مانع التكلس المستخدم كعامل إزالة الترسبات على تركيز الأملاح القابلة للذوبان في مياه التغذية أو مكان الاستخدام.
بسبب وجود الأملاح غير العضوية والمعدنية للمحلول للمياه الواردة الى نظام تكرير المياه بطريقة التناضح العكسي وآلة تحلية المياه والإنسداد والترسب في ثقوب البولي أميد أو السليلوز الدقيقة لأغشية التناضح العكسي، تحدث ظاهرة التكلس. تشتمل المواد المترسبة على أغشية البولي أميد على كربونات الكالسيوم وكبريتات الكالسيوم وكبريتات الباريوم وكبريتات الستيرونيوم. تعتبر رواسب السيليكا وفلوريد الكالسيوم أقل شيوعًا ولكنها تمثل مشكلة. لمنع هذه الأملاح القابلة للذوبان على الغشاء، يتم حقن مضاد التكلس في الماء الداخل إلى نظام التناضح العكسي.
عيوب اختيار مضادات التكلس دون المستوى المطلوب في أنظمة التناضح العكسي:
- يقلل من الطاقة الإنتاجية فی آنظمة تنقية المياه
- يزيد من كمية الأملاح المعدنية القابلة للذوبان في الماء
- يزيد الضغط على مضخات الأرضية ويقلل من عمر المضخة
- يزيد من استهلاك الطاقة أثناء عملية التناضح العكسي
- تقليل عمر الأغشية واستبدالها المبكر.
آلية عمل مضادات التكلس
آلية عمل مضادات التكلس هي تعطيل تفاعلات إنتاج الرواسب المعدنية، من خلال المواد المكون منها مضاد التكلس تقلل من معدل تفاعل المركب القلوي مع جميع الأيونات المعدنية في الماء. وفي هذه الحالة أثناء مرور الماء عبر غشاء البولي أميد. يتم التخلص من إمكانية تكوين الرواسب.
بشكل عام، جميع الأنظمة التي تستخدم فيها تقنية الأغشية لمعالجة المياه تتعرض لانسداد مسام الغشاء. وأهم أنواعها هي أنظمة تحلية المياه بالتناضح العكسي.
كمية حقن المضاد للتكلس
تعتمد كمية حقن مادة مانع التكلس على معايير مختلفة مثل تحليل المياه ومعدل التدفق ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة ومعدل استرداد النظام ومصدر المياه ونوع الأغشية وكيفية ترتيب الأغشية. يتراوح معدل حقن مضادات التكلس من 1 إلى 6 جزء في المليون.
المشاكل الناتجة عن عدم اختيار مضاد التكلس:
المشاكل التي تحدث في الغالب بسبب التحجيم الكيميائي في المرشحات الغشائية هي كالتالي:
- انخفاض جودة وكمية تدفق المياه المتدفقة
- زيادة تدني الضغط والضغط المطلوب واستهلاك الطاقة والتكلفة.
- الغسل المتكرر مع فواصل زمنية أقل لتحسين للعمليات التي تؤدي لتقليل العمر الإنتاجي المفيد للأغشية وزيادة التكاليف
- الأعطال المتكررة و طويلة الأجل
- تشتت الغشاء عند التصادم مع بلورات الترسب المعدني
أحد الطرق النافعة للوقاية من حدوث المشاكل التي ذكرت هو استخدام مضاد التكلس
نتائج اختيار مضاد التكلس ذو جودة رديئة
الجودة الرديئة لمضاد التكلس يزيد دفعات الحاجة لغسل مرشح الغشاء وهذا ليس جيداً أبداً لأجهزة تنقية المياه. بالإضافة إلى ذلك فالمادة الرديئة تتسبب بتبديل مرشح الغشاء بسرعة وهذا يؤدي لتقليل العمر المفيد للمرشح وبعدها بفترة وجيزة يسبب التلف الكلي للجهاز. كما إن العمر الإنتاجي المفيد للمضخات أيضاً يتأثر بهذا المنتج الرديء وينخفض.
والأهم من ذلك، أن هذه المادة إذا لم تكن ذات جودة جيدة، فذلك ضار بالنسبة للمياه أيضًا وتقلل من إنتاج وجودة المياه النقية. نتيجة لذلك، تسبب مضادات التكلس المنخفضة الجودة العديد من المشاكل. وعلى العكس من ذلك، كلما ارتفعت جودة المواد المضادة للقاذورات، زادت جودة المياه المعالجة.
الترسب والانسداد للأغشية تؤديان لإنخفاض المساحة الفعالة بين المواد وإنها تقلل من اضطراب التدفق وقد ينجم عنها استقطاب التركيز على سطح الغشاء. كلما زاد تركيز المحلول على سطح الغشاء، زادت نسبة الذوبان التي يمر بها. عندما ينخفض مستوى الغشاء الفعال فسينخفض الاضطراب وستصعب عملية تنظيف سطح الغشاء، لأن إمكانية إرسال المحلول الكيميائي إلى الأسطح التي تسدها المواد الصلبة ستتقلص. من الممكن منع تكون الترسب باستخدام الكفاءة الصحيحة للنظام وحقن المواد الكيميائية.
اختيار مضاد التكلس في معالجة مياه البحر
واحدة من أهم النقاط في معالجة مياه البحر هي أنه احتمال وجود البورون (البور) في هذا النوع من مياه التغذية ، مرتفع ويجب فصله عند درجة حموضة أعلى (في حدود 9-11) مع زيادة الأس الهيدروجيني. يكون احتمال تكوين الرواسب على سطح الغشاء أعلى بكثير. بما إن الأس الهيدروجيني لا ينبغي أن يتغير كثيراً، فإن إضافة الحمض لسيت نافعة أبداً والحل الوحيد هو سيكون حقن مضاد التكلس. تتأكسد معظم مضادات التكلس بمواد مؤكسدة قوية مثل الكلور والبروم، ولا تفقد خصائصها فحسب، بل إنها تسبب أيضًا تلوثًا حيويًا عن طريق تدمير البنية الجزيئية. لذلك، يجب إزالة هذه المؤكسدات في نظام المعالجة المسبقة قبل موقع الحقن (مثل مرشح الكربون في بداية الخط الذي يمتص الكلور).
التركيب الكيميائي للجزيء المضاد للتكلس لا يمكن أن يمر عبر الغشاء. بالتالي لا تدخل أية تركيزات لهذا المحلول في المياه المنتجة بواسطة التناضح العكسي. ولكن من حيث الآثار البيئية يجب التحقق من خروج المحلول من تيار التفريغ، في هذا الإطار يجب التحكم بكمية التحقين للخط ومع تلبية الحاجة يتم حقن أقل نسبة ممكنة للحقن.
مضاد التكلس لمياه البحر
تلعب مضادات التكلس دورا رئيسياً في تحلية مياه البحر. بسبب شح المياه في السنوات الأخيرة أصبح لتحلية المياه أهمية بارزة. أحد هذه الحلول هو استخدام أجهزة التناضح العكسي والتي يتم بواسطتها تحلية مياه البحر. تحتوي المياه التي تدخل نظام التناضح العكسي على أملاح قابلة للذوبان من الكالسيوم والمغنيسيوم والمعادن الأخرى. تعتمد مضادات التكلس لمياه البحر أساسًا على البوليمرات.
