رسوب اسکالانت کربنات کلسیم در سیستم های تصفیه آب

کربنات کلسیم چیست؟

از بین تمام رسوب اسکالانت های معدنی، کربنات کلسیم یا کلسیت رایج ترین رسوبی است که بر سیستم های تصفیه آب تأثیر می گذارد. هم در سیستم های تصفیه آب صنعتی و هم در منازل خانگی و در سراسر جهان رایج است. کربنات کلسیم (CaCO 3 ) از واکنش کاتیون‌های کلسیم و یون‌های کربنات تشکیل می‌شود که هم در آب‌های طبیعی و هم در آب‌های تصفیه‌شده رایج هستند.

مکانیسم تشکیل به شرح زیر است:

Ca 2 + + CO 3 – => CaCO 3

بخش مهمی از وابستگی pH قلیاییت و یون های کربنات است.

CO 3 2- + H + <=> HCO 3 –

HCO 3 – + H+ <=> H 2 CO 3 <=> CO 2 (g) + H 2 O

کربنات کلسیم از این جهت جالب است که حلالیت معکوس دارد، یعنی حلالیت آن با افزایش دما کاهش می یابد. تشکیل آن می تواند با تغییر دما، pH یا فشار ایجاد شود و رسوب اسکالانت حاصل می تواند از یک لایه نازک و به راحتی قابل جابجایی تا یک لایه بسیار سخت باشد.

رایج ترین شکل کربنات کلسیم کلسیت است که به سرعت یک بلور مربع شکل می دهد. اشکال دیگر عبارتند از آراگونیت و واتریت، که اگرچه کمتر رایج هستند، به طور منظم در سیستم های تصفیه آب ظاهر می شوند. آراگونیت اغلب به عنوان اولین فازی است که به ویژه در دماهای بالا از محلول رسوب می کند. از نظر حلالیت در آب، واتریت بیشترین محلول و کلسیت کمترین محلول است.

تصاویر SEM (A) واتریت شش ضلعی، (B) آراگونیت دندریتیک و (C) کلسیت لوزی ودرال.

 رسوب اسکالانت کلسیت در سیستم های تصفیه آب

کربنات کلسیم رایج‌ترین رسوب اسکالانت است که بر سیستم‌های تصفیه آب تأثیر می‌گذارد و به اشکال زیر است:

مخازن، لوله ها و سیستم های توزیع آب آشامیدنی
سیستم های خنک کننده
آبگرمکن و مبدل حرارتی
در معدن و نفت و گاز
در طول سیستم های نمک زدایی و RO
تصفیه آب و فاضلاب

رزین های تبادل کاتیونی

تجمع کربنات کلسیم می تواند انتقال حرارت، جریان را کاهش داده و باعث افت فشار در تجهیزات شود. کربنات کلسیم تا حد زیادی رایج‌ترین مقیاس موجود در سیستم‌های آب خنک‌کننده و یک مشکل عملیاتی عمده در هنگام نمک‌زدایی آب دریا و سیستم‌های گرمایش خورشیدی است.

شکل‌گیری را می‌توان با مکانیسم‌های مختلفی هدایت کرد، از جمله:

تبخیر – به ویژه در مخازن در رابط آب و هوا. تبخیر منجر به تشکیل رسوب می شود
گرمایش – حلالیت کربنات کلسیم به شدت به دما وابسته است و به همین دلیل مقیاس بسیار رایجی در مبدل های حرارتی، کتری ها و سیستم های آبگرمکن است.
اثرات غلظت – غلظت یک محلول، مانند یک کارخانه RO اغلب باعث تشکیل کربنات کلسیم می شود.
pH – به دلیل وابستگی به pH گونه های قلیایی، مقیاس های کربنات کلسیم به شدت تحت تأثیر pH قرار می گیرند. محدوده پرخطر بیش از 8.5 است که در آن بی کربنات به گونه های کربناته تبدیل می شود
اختلاط آب – آب چاه ها و آب های سطحی اغلب دارای قلیائیت بالایی هستند و هنگامی که با جریان آبی حاوی کلسیم ترکیب می شود، تشکیل رسوب نسبتاً سریع شکل می گیرد.
علل اصلی ایجاد مقیاس کلسیت
در تجربه ما در حالی که تعدادی از احتمالات وجود دارد، یکی از شایع ترین علل رسوب کلسیت زمانی است که 2 آب با هم ترکیب شوند. یکی با کلسیم بالا و دیگری با کربنات بالا. اغلب آب از یکی از این یون ها گرسنه می شود و سپس تغییر در نسبت اختلاط این آب ها باعث تشکیل رسوب می شود.

اگر به طور ناگهانی با مشکل مواجه شدید، آب خوراک خود را بررسی کنید.

تغییر کلیدی بعدی در pH آب است. همانطور که گفته شد، کربنات می تواند به اشکال مختلفی باشد. یکی از تعادل های کلیدی در اینجا بین بی کربنات و کربنات است. در حالی که بالاتر از pH 11 محتوای کربنات در حداکثر است، یکی از نقاط خطرناکتر pH 9-11 است، زیرا این زمانی است که یک تغییر کوچک در pH به سرعت باعث افزایش مقدار کربنات و در نتیجه تمایل پوسته پوسته شدن می شود.

برابری کربناته، عامل بزرگی برای ایجاد رسوب کربنات در غشاها

چگونه مشکل رسوب اسکالانت کربنات کلسیم را شناسایی و حل می کنید؟

خبر خوب این است که مقیاس رسوب اسکالانت های کربنات کلسیم نسبتاً به خوبی شناخته شده و کنترل می شوند. بازدارنده های رسوب اسکالانت برای کنترل تشکیل رسوب در طیف وسیعی از شرایط وجود دارند. علاوه بر این، افزودن اسید در کنترل تشکیل در سیستم های غشایی و برج خنک کننده موثر است و اسید Clean in Place (CIP) به طور موثر فلس ها را از بین می برد.

شناسایی یک رسوب اسکالانت کلسیت با نگاه کردن به ترکیب شیمیایی آب آب خوراک شما و اثربخشی یک CIP مبتنی بر اسید نسبتاً آسان است. اگر یک مشکل عمده در رسوب اسکالانت کلسیت وجود دارد، مهم است که pH محلول CIP خود را کنترل کنید تا مطمئن شوید که در طول تمیز کردن خسته نمی شود.