انواع سختی گیر

آب سخت

سختی آب به علت وجود یون های کلسیم و منیزیم در آب به وجود می آید. به جز این دو یون کاتیون های  دیگری مانند آلومینیوم، آهن، منگنز و  ... که با آنیـــونهایی مانند کربنات، بی کربنات ،سولفات ، کلرید، سیلیکات و نیترات به صورت محلول در آب وجود دارد، نیز میتوانند موجب سختی آب باشند اما به دلیل پایین بودن غلظت آنها، مراجع علمی عموما دو یون منیزیم و کلسیم را علت سختی آب می دانند.

 سختی آب به انواع زیر تقسیم می شود:

 سختی موقت (سختی کربنات) : سختی موقت آب که اغلب شامل کربنات یا بی کربنات کلسیم و منیزیم می باشد، با حرارت دادن از بین می رود، این نوع سختی را می توان با رسوب لایه های سفید و گچی در ظروفی مانند سماورها و کتری ها تشخیص داد.  

سختی دائم (غیر کربنات): این سختی در اثر وجود عناصری مانند سولفات و کلرید کلسیم و منیزیم بوجود می آید و از طریق حرارت دادن از بین نمی رود و با استفاده از مواد شیمیایی کم یا حذف می گردد

سختی کل : به مجموعه سختی موقت بعلاوه سختی دائم سختی کل گفته می شود

استفاده از آب سخت در کاربردهای مختلف خانگی و صنعتی مشکلات بی‌شماری را میتواند به وجود آورد. از جمله این مشکلات میتوان موارد زیر اشاره کرد:

·        ایجاد رسوب آهکی در دیگ‌های بخار، تجهیزات گرمایشی و وسایل پخت‌وپز

·        کاهش میزان کف تولیدی در هنگام استفاده از مواد شوینده و به تبع کم شدن قابلیت پاک‌کنندگی آنها

·        ایجاد سنگ کلیه و بیماری‌های گوارشی در اثر نوشیدن بیش‌ازاندازه آب سخت

·        کاهش کیفیت پخت مواد غذایی

از بین املاح مولد سختی آّب، سولفات های کلسیم و منیزیم باعث تشکیل رسوبهای سختی در جدار تاسیسات مولد نیرو می شوند و کلرور های کلسیم و منیزیم خاصیت خورندگی شدیدی دارند. بنابراین تبدیل آب سخت به آب نرم یا سبک از اهمیت ویژه ای بر خوردار می باشد.

سختی آب را بر حسب مقدار میلیگرم در لیترکلسیم کربنات و با واحد PPm بیان می کنند. انواع آب مصرفی بر اساس میزان سختی به شرح زیر طبقه بندی می شوند :

مطابق استاندارد های بین المللی بهداشت حد مجاز سختی کل برای آب آشامیدنی بر حسب کلسیم کربنات، 500 میلیگرم بر لیتر و حد مطلوب آن 150 میلیگرم بر لیتر می باشد .

مهمترین روش های سختی گیری از آب به شرح ذیل می باشند:

·        استفاده از مواد شیمیایی برای جدا کردن املاح کلسیم و منیزیم آب

·        تبدیل املاح کلسیم و منیزیم آب به املاح سدیم

·        استفاده از ترکیب دو روش فوق برای سبک سازی آب

·        روش های مغناطیسی تصفیه آب.

برای از بین بردن سختی آب و تولید آب سبک یا نرم، روش ها و دستگاهای مختلفی استفاده می شود. انواع مختلف سختی گیر به شرح زیر می باشد:

·        سختی گیر رزینی (تبادل یونی)

·        اسمز معکوس

·        فیلتر کربن

·        سختی گیر مغناطیسی

·        سختی گیر الکترونیکی

مناسب ترین روش حذف سختی آب برای آب های که TDS (کل جامدات محلول در آب) آن ها پایین تر از 700 ppm  باشد، استفاده از سختی گیر رزینی می‌باشد. روش تبادل یونی نسبت به سایر روش های سختی گیری مزیت هایی دارد . از جمله این مزیت ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

·        تاسیسات ساده و بهره برداری آسان

·        قابلیت کارکرد به صورت دستی و اتوماتیک

·        هزینه سرمایه گذاری و راهبری کم

·        قابلیت راه اندازی در اندازه کوچک و بزرگ

سختی گیرهای  رزینی با عمل تبادل یونی:

اساس کار سختیگیری با روش تبادل یونی، عبور آب سخت از ستون های حاوی رزین های کاتیونی می باشد.

رزین‌های کاتیونی ذرات جامدی هستند که سطح آنها توسط کاتیون‌های مخصوصی پوشانده شده است.

 

آب سخت با عبور از ستونها و رزین های آن عملیات تبادل یونی را انجام میدهد به این صورت که یون‌های کلسیم و منیزیم خود را با یون‌های سدیم و در برخی موارد یون پتاسیم موجود روی سطوح رزین ها تعویض کرده و سختی آن از بین می‌رود.

احیای بستر رزینی در سختی گیرها:

پس از گذشت مدتی از انجام سختیگیری در دستگاه های سختی‌گیری رزینی، رزین‌های موجود در سیستم سختی‌گیر تمام کاتیون‌های خود را از دست داده و به اصطلاح اشباع می‌شوند؛ در این شرایط نیاز است عملیات احیا رزین انجام شود تا رزین های سختیگیر بتوانند قابل استفاده شوند. در این روش از محلول آب نمک حاوی نمک‌های متبلور با خلوص بالاست استفاده میشود. بعد از انجام احیا رزین، سطح رزین‌های تبادل یونی مجددا پوشیده از کاتیون‌های ابتدایی خواهد شد.

در سختی گیر رزینی شرکت ناب زیست، با توجه به نیاز و سفارش مصرف‌کننده، میتوان از شیرهای دستی که توسط اپراتور قابل تنظیم می باشد و یا شیرهای نیمه‌اتوماتیک و اتوماتیک که بر مبنای دبی آب و زمان کارکرد سیستم تنظیم می‌شوند، استفاده کرد.

سختیگیرهای رزینی شرکت ناب در ظرفیت های مختلف تولید می شوند؛ این سختیگیرها در ظرفیت های 30.0000 تا 50.000.000 گرین قابل تولید می باشند.

محاسبات مربوط به دستگاه سختیگیر:

واحد سختی در سیستم آمریکایی گرین در گالن (GPG) است. هر 1gpg  معادل وجود یک گرین (64/8  میلی گرم) کلسیم کربنات در یک گالن (3.78 لیتر) آب است.

بنابراین یک سختی گیر به ظرفیت 50،000 گرین می تواند50،000 گالن آب با سختی 1gpg را تعویض یون کند و سپس باید وارد سیکل احیاء بشود.

برای محاسبه ظرفیت سختی گیر به سختی کل آب، دبی آب و زمان سیکل عملکرد سیستم نیاز است.

به عنوان مثال برای نرم سازی 50 گالن در دقیقه، آب با سختی 10gpg  و سیکل عملکرد 24 ساعته :

720.000  = 24 * 10 * 60 * 50

به یک سختی گیر به ظرفیت 720،000 گرین احتیاج است.

فرمول محاسبه سختیگیر براساس دبی آب در گذر از سختی گیر (GPM) و سختی آب ورودی (PPM) به شرح زیر می باشد:

 برای محاسبه حجم رزین برای سختی گیر نیز از فرمول زیر استفاده می شود:

اگر آبی ورودی به دستگاه سختی گیر تبادل یونی دارای املاح زیاد یا کدورت بیش از اندازه باشد، رزین های موجود در دستگاه که قیمت بالایی دارند ظرف مدت نه چندان طولانی فرسوده می گردد و در زمان های کوتاه تری نیاز به احیا رزین می باشد ؛ در این شرایط بهتر است برای جلوگیری از این مشکل، از فیلتر شنی قبل از ورود آب به سختیگیر استفاده شود.

 

ساختمان سختیگیر های رزینی