Hard water یا آب سخت، آب‌هایی هستند که میزان برخی مواد معدنی، نمک و فلزات سنگین در آنها بیش از حد استاندارد است. دلیل وجود آب سخت به بستر عبوری آب از میان سنگ‌ها یا خاک‌هایی است که دارای این املاح معدنی می‌باشند. بیشترین املاح معدنی که سبب سختی آب می‌شوند، گروه کربنات و بی کربنات بوده که مربوط به کربنات دو فلز یعنی کلسیم و منیزیم و در مواردی آهن و روی هستند.
سختی آب چیست؟
در صنعت تصفیه آب، فاکتور سختی یکی از مهم‌ترین موارد است که مورد توجه قرار گرفته و قابل اندازه گیری است. درجات سختی آب که مربوط به میزان املاح موجود در آن بستگی دارد به ترتیب، درجه سبک که حاوی تقریباً 0-75 میلی گرم املاح است. نوع دوم آب نسبتا سخت بوده که املاح آن به 75-150 میلی گرم می‌رسد. آب سخت با داشتن 150 تا 300 میلی گرم املاح رتبه سوم را داراست و در نهایت آب خیلی سخت که مقدار املاح آن بیشتر از 300 میلی گرم می‌باشد.
دسته بندی آب:
- آب نرم
- آب نسبتا سخت
- آب سخت
- آب خیلی سخت
قابل توجه است که نوع نمک و مواد معدنی که در داخل آب وجود دارد، خود سبب دسته بندی آب از نظر سختی می‌شود. در این طبقه بندی آب سه نوع سختی، سختی موقت، سختی دائم و سختی کل دارد.
- سختی موقت (temporary hardner): که به آن سختی کربناتی نیز گفته می‌شود، مقدار ترکیبات بی کربنات کلسیم، آهن و منیزیم این آب بیشتر از حد مجاز می‌باشد. مزیت این سختی آن است که با جوشاندن آب می‌توان آنها را حذف کرد.
- سختی دائم (Noncarbonate Hardner): یا بی کربناتی به دلیل وجود نمک‌های سولفات، نیترات و CaCl2، MgCl2 و FeCl2 در آب تولید می‌شود. برای از بین بردن این نوع سختی دیگر نمی‌توان از حرارت استفاده کرد و باید از تجهیزات مخصوص سختی گیر بهره برد.
- سختی کل: یکی دیگر از سختی‌های آب است که از مجموع دو سختی موقت و دائم بوجود می‌آید.
مشکلاتی که سختی آب بوجود میآورد!
قبل از پرداختن به ارائه راه حل‌هایی برای از بین بردن سختی آب، بهتر آن دیدیم که با مضرات و مشکلاتی که سختی آب در زندگی روزانه و بخش صنعت وتولید بوجود میآورد کمی آشنا بشویم.
- وجود سختی در آب مورد استفاده لوازم خانگی، موجب رسوب گرفتگی لوله‌ها شده و به مرور کارآیی دستگاه را کاهش داده و در نهایت باعث خرابی آن می‌شود.
- سختی آب بخصوص در تجهیزات گرمایشی و دیگ‌های بخار و سیستم‌های نیروگاهی صدمات و آسیب‌های بیشتری وارد می‌نماید.
- در صنایع رنگ رزی و نساجی موجب افت کیفیت رنگ پارچه و در نتیجه ضررهای مالی می‌شود.
- سختی بیش از حد آب در بخش مصرف باعث طعم شور و بد آب می‌شود. همچنین منجر به برخی بیماری‌های دستگاه گوارشی و ایجاد سنگ کلیه می‌گردد.
- سختی آب، قدرت مواد شوینده و پاک کننده را کم کرده و مانع از کف کردن صابون می‌شود.
روش های از بین بردن سختی آب
با مسئله سختی آب چه باید کرد؟ وقتی حتی در امور روزانه ما تاثیر می‌گذارد یا اغلب صنایع را با مشکلات عدیده‌ای مواجه می‌کند. روشن است که هر زمان برای هر مشکلی، راه حلی وجود دارد. لذا برای رفع سختی آب از تجهیزات تصفیه و سختی گیر استفاده می‌کنند. این دستگاه‌ها برحسب کاربری و هدف از تصفیه آب در انواع مختلف ساخته شده‌اند.
- سختی گیر رزینی (رزین کاتیونی و آنیونی)
- سختی گیرهای رزینی با مخازن FRP
- دستگاه آب شیرین کن صنعتی یا اسمز معکوس
- سختی گیرهای مغناطیسی
- سختی گیر الکترونیکی
سختی گیر مبادلی یونی (با رزین کاتیونی و آنیونی)
در دستگاه‌های سختی گیر مبادله یونی، واحد اصلی تبادل یونی همان رزین‌ها می‌باشند. در این تجهیزات متناسب با نیاز کاربران از رزین آنیونی یا کاتیونی استفاده می‌شود. عملکرد این دو رزین مشابه بوده و تنها تفاوت آن در جذب املاح مختلف است.
رزین‌های کاتیونی یونهایی با بار مثبت همانند کلسیم ومنیزیم را جذب می‌کنند. برعکس رزین آنیونی، املاحی با بار منفی را حذف می‌نماید. در صنعت تصفیه از دانه‌های رزین کاتیونی و آنیونی با توجه به نیاز برای از بین بردن املاح مختلف (یونهای مثبت و منفی) به صورت مخلوط با نسبت‌های معین استفاده شده و یا اینکه هر یک از رزین‌ها در بسترهای جداگانه به کار برده می‌شوند. رزین‌های کاتیونی و آنیونی هر یک در دو نوع قوی و ضعیف تولید شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. ( برای دریافت لیست قیمت رزین کاتیونی کلیک کنید.)
این روش سختی گیری آب بنابه دلایلی کاربردهای فراوانی در بخش خانگی و صنعتی دارد. از عمده دلایل آن می توان به هزینه‌های کم راه اندازی این تجهیزات، سادگی دستگاه‌ها و راه اندازی راحت آنها، ساخت و طراحی در سایزهای بزرگ و کوچک و امکان کارکرد دستگاه به صورت اتوماتیک و دستی اشاره کرد. از برخی کاربردهای روش سختی گیری با رزین عبارتند از:
- مبدل‌های حرارتی و دیگ‌های بخار صنعتی
- سیستم‌های خنک کننده هوا همانند کولینگ تاور
- سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی
- صنایع نساجی و رنگرزی
- تصفیه خانه‌های آب و فاضلاب و …
سختی گیرهای رزینی با مخازن FRP
اصول کاری این سختی گیرها همانند سختی گیرهای تبادل یونی بوده و تفاوت آن تنها به نوع مخازن مورد استفاده از نوع FRP می‌باشد. مزیت عمده این مخازن در مقایسه با انواع فلزی این است که وزن مخازن FRP سبک و ارزان بوده و در برابر عوامل خورنده، فشار و نوسانات دمایی استحکام بسیار بالایی دارند. این مخازن را می‌توان در محیط‌های روباز نیز استفاده کرد، زیرا لایه بیرونی آن از جنس کامپوزیت و مقاوم ساخته شده است. ابعاد و ظرفیت این مخازن متنوع بوده و همچنین از این مخازن می‌توان به عنوان فیلتر شنی یا کربنی در تصفیه آب و کاهش سختی آن استفاده کرد.
اسمز معکوس یا دستگاه آب شیرین کن صنعتی
این روش بیشتر در کارخانجات بزرگ و صنایع به کاربرده می‌شود و یکی از روش‌های تصفیه و شیرین کرد آب است. در طراحی و ساخت دستگاه اسمز معکوس از قوانین طبیعت الهام گرفته شده است. کارآیی این دستگاه آب شیرین کن صنعتی در حدی است که قادر است تا 99 درصد املاح آب را حذف کرده و یک آب خالص تحویل دهد. همچنین از این دستگاه در صنایع دریایی برای تصفیه آب شور استفاده کرده و آب شیرین تولید می‌کنند. دستگاه‌های اسمز معکوس دارای فیلتر یا غشایی هستند که عمل اصلی جداسازی املاح را انجام می‌دهد. این تاسیسات نیازمند نگهداری و اپراتوری هستند.
سختی گیر از نوع مغناطیسی
از این نوع سختی گیرها در بخش‌هایی استفاده می‌کنند که هدف آنها حذف رسوبات نمی‌باشد. زیرا در این نوع سیستم‌ها با ایجاد یک میدان مغناطیسی مانع از چسبیدن املاح به هم و تشکیل رسوب می‌شوند. میدان مغناطیسی سبب یون زدایی از مواد معدنی و جلوگیری از ته نشینی آن‌های و معلق شدنشان در آب می‌گردد. در واقع عبور آب از یک میدان مغناطیسی (دارای جریان القایی) اساس کار این سختی گیر است. در سختی گیرهای مغناطیسی نیازی به مواد افزودنی یا شیمیایی وجود نداشته و به دلیل تکنولوژی برتر آن، کاربرد فراوانی دارند.
سختی گیر الکترونیکی
این سختی گیر می‌تواند امواج الکترونیکی متغییر تولید کرده و از طریق آنتی‌هایی که به لوله‌های آب متصل شده‌اند، این امواج را به آب سخت انتقال می‌دهد. تاثیر امواج الکترونیکی بر روی آب موجب می‌شود تا یونهای حل شده در آن به شکل بلوری درآمده و حالت خنثی پیدا کنند. در نتیجه دیگر به دیواره لوله یا مخازن نچسبیده و رسوب نمی‌شوند. ازطرفی دیگر با وجود این میدان الکترونیکی میزان حلالیت آب بیشتر شده و رسوبات قبلی نیز به تدریج در آب حل شده و از بین می‌روند. دستگاه سختی گیر الکترونیکی همانند مدل مغناطیسی قابل استفاده در مراکز صنعتی، تجاری، مسکونی، دامپروری و کشاورزی و صنعت آبزیان است.
سخن پایانی
آشنایی با سختی آب و مضرات که به دنبال دارد، موجب می‌شود تا در هنگام استفاده ازتجهیزات مختلف این مسئله را مد نظر قرار دهیم. شاید برایتان غیرقابل باور باشد که سالیانه چه هزینه‌های هنگفتی برای تعمیر یا تعویض دستگاه‌ها یا قسمت‌هایی از آنها که در اثر رسوب گرفتگی از بین رفته‌اند، می شود. بنابراین به قول معروف “علاج واقعه، قبل از وقوع باید کرد” از این رو خرید و تهیه دستگاه سختی گیر برای لوازم خانگی و بخصوص صنعتی امری اجتناب ناپذیر خواهد بود. ما انواع سختی گیرها را معرفی کردیم. حال شما با توجه به نوع صنعت، میزان آب مصرفی، دبی آب و املاح موجود در آن می توانید بهترین نوع تجهیزات را انتخاب کنید.
