داراي 0 ديدگاه.

از مهم ترین مشکلات در سیستم های توزیع و انتقال آب ، رسوبگذاری یا خورندگی آب است . آبهای رسوبگذار به آبهایی اطلاق میشود که املاح و مواد محلول در آب مانند بیکربنات کلسیم بصورت کربنات کلسیم رسوب می کنند. در صورت خورنده بودن آب ، لایه پوششی کربنات کلسیم در جداره لوله ها حل شده و منجر به ورود ناخالصی از جمله فلزات سنگین از لوله های فلزی به آب میشود ، از سوی دیگر رسوبگذاری در جداره داخلی لوله های آب ، سبب افت فشار در سیستم و افزایش مصرف انرژی خواهد شد .

حال این سوال مطرح میشود که چطور تشخیص دهیم که آب خورنده است یا رسوبگذار ؟
تمایل آب به رسوبگذاری یا خورندگی آب از طریق بررسی پایداری آب تعیین میشود. بعبارتی آب پایدار تمایل کمتری به خوردگی یا رسوبگذاری دارد . استفاده از شاخص های خورندگی روشی غیر مستقیم برای اندازه گیری و تشخیص تمایل آب به خوردگی یا رسوبگذاری است . از جمله این شاخص ها میتوان به شاخص لانژیر( LSI)  اشاره کرد.

رسوب گذاری در سیستم های تصفیه آب

LSI (Langelier Saturation Index):

روشهای مختلفی برای بررسی و پیش بینی تشکیل رسوب پیشنهاد شده است که یکی از این روشها استفاده از شاخص  لانژیر است . شاخص لانژیر در واقع اندازه گیری تعادل آب است که در اکثر صنایع تصفیه آب از این اندیس استفاده می شود . اولین بار در دهه ۱۹۳۰ دکتر ویلفرد لانژیر (Wilfred Langelier ) شاخص LSI را جهت بررسی رسوبگذار یا خورندگی آب توسعه داد . بعبارت دیگر شاخص LSI بیانگر این است که آب چقدر از کربنات کلسیم اشباع شده است .
اگر LSI برابر با ۰/۳- یا کمتر باشد آب رفتار تهاجمی دارد یا بعبارتی تمایل به دریافت کلسیم بیشتری دارد زیرا با کربنات کلسیم کمتر اشباع شده است و برعکس زمانی که مقدار LSI بیشتر یا مساوی ۰/۳ + باشد در این حالت آب دارای مقادیر بالایی از کلسیم کربنات است بنابراین شروع به رسوب کلسیم کربنات میکند و در نهایت رسوب کلسیم کربنات میتواند بصورت کربنات ، گچ یا سایر اشکال کلسیم کربنات در سیستم توزیع آب ظاهر شود .

آب کاملا متعادل دارای LSI برابر صفر است و آب بعنوان فراوانترین حلال موجود در کره زمین تمایل دارد که وضعیت خود را در LSI برابر صفر حفظ کند بنابراین زمانی که LSI از ۰/۳-کمتر باشد آب ابتدا کلسیم کربنات در دسترس را حل میکند و در مقابل اگر مقدار شاخص لانژیر بالاتر از ۰/۳ باشد آب حاوی کلسیم کربنات بیش از حد است بنابراین باید مقدار اضافی کلسیم کربنات را رسوب دهد تا به LSI زیر ۰/۳ + برسد بنابراین هدف ما این است که آب در حالت تعادل بوده و مقدار LSI برای آن برابر صفر باشد تا از رسوب و خوردگی جلوگیری شود .
آب سرد LSI کمتری دارد بنابراین کربنات کلسیم در آب سرد بیشتر حل میشود . بطورکلی میتوان بیان نمود که :
LSI<0 : آب خاصیت خورندگی دارد .
LSI>0 : آب رسوبگذار است و رسوب کلسیم کربنات میتواند تشکیل شود .
LSI=0 : آب در حالت تعادل است .

عوامل موثر بر حلالیت رسوب کلسیم کربنات :

شش عامل وجود دارد که حلالیت کلسیم کربنات را تعیین میکند یا بعبارتی شاخص LSI را تحت تاثیر قرار میدهد که عبارتند از :

    • محاسبه شاخص لانژیر :

برای آبهای لب شور با TDS< 10,000 در جریان آب دورریز یا تغلیظ شده از شاخص LSI برای بیان پتانسیل رسوبگذاری کلسیم کربنات استفاده می شود .
LSI بصورت زیر تعریف میشود :

LSI=pHactual – pHsaturation

pHactual همان همان pH واقعی آب است و pHs مقدار pH آب در حالت اشباع کلسیم کربنات است و بصورت زیر تعریف می شود:

pHsaturation= pCa – pAlk + C

در رابطه فوق :

با استفاده از نمودارهای ۱ و ۲ دمای آب ، قلیاییت آب و غلظت یون کلسیم را مشخص کرده و پارامتر C را تعیین کرده و مقدار pHs تعیین میشود .
در حالت کلی برای شاخص LSI داریم :

برای محاسبه LSI در جریان آب دورریز داده های زیر نیاز است :

محاسبات :

غلظت کلسیم در جریان تغلیظ شده (Cac) بر حسب میلی گرم در لیتر کلسیم کربنات :

TDSجریان تغلیظ شده ( TDSc) بر حسب میلی گرم در لیتر کلسیم کربنات :

قلیاییت جریان تغلیظ شده (Alkc) بر حسب میلی گرم در لیتر کلسیم کربنات :

پس از محاسبه روابط بالا غلظت کربن دی اکسید در جریان تغلیظ شده محاسبه می شود ( با فرض اینکه غلظت کربن دی اکسید در محلول دورریز برابر با غلظت آن در خوراک است Cc=Cf )
غلظت کربن دی اکسید آزاد در محلول خوراک از شکل ۱ بدست می آید و تابعی از قلیاییت و pH است .
pH جریان تغلیظ شده ( pHc) با استفاده از نسبت قلیاییت ( Alkc ) به CO2 آزاد در جریان تغلیظ شده محاسبه میشود .( شکل ۱)
مقادیر زیر نیز از شکل ۲ بدست می آید :
pCa : بصورت تابعی از Cac
pAlk : بصورت تابعی از Alkc
C : بعنوان تابعی از TDS و دما ( فرض میشود که دمای خوراک و جریان غلیظ شده یکی است )
پس از محاسبه مقادیر بالا مقدار pHs ( pH در جریان تغلیظ شده که با کلسیم کربنات اشباع شده است ) به شکل زیر محاسبه میشود :

شاخص اشباع لانژیر برای محلول تغلیظ شده به شکل زیر محاسبه میشود :

بهره برداری از سیستم اسمز معکوس :

وقتی سیستم اسمز معکوس در حال بهره برداری باشد شاخص LSI مستقیما از پارامترهای Alkc ، TDSc ، pHc ، Cac مربوط به جریان تغلیظ شده محاسبه شده و با LSI طراحی مقایسه میشود .
برای کنترل رسوب کلسیم کربنات مقدار LSI باید منفی باشد در آبهایی که پیش تصفیه مناسب ندارند مقدار LSI مثبت است .
در ادامه برای درک بهتر ، مطالب گفته شده را در قالب یک مثال مطرح می کنیم :

مثال : ( مطالعه موردی )

برای طراحی سیستم اسمز معکوس به ظرفیت ۵ متر مکعب در شبانه روز داده های زیر ارائه شده است و مقداری ریکاوری با توجه به داده های حاصل از نرم افزار Wave حدود ۱/۵۳ درصد است مقدار شاخص LSI برای این سیستم را حساب کنید ؟

با توجه به شکل ۱ زمانیکه pH ورودی۶/۷ باشد نسبت قلیاییت به کربن دی اکسید برابر با ۲۰ است و با توجه به اینکه مقدار قلیاییت در ورودی ۱۰۰ میلی گرم در لیتر است پس مقدار کربن دی اکسید برابر با ۵ میلی گرم بر لیتر است که تقریبا برابر با مقدار CO2 در جریان دورریز می باشد .
هم چنین برای بدست اوردن pH جریان دورریز میتوان از نسبت قلیاییت ( Alkc ) به CO2 آزاد در جریان تغلیظ شده استفاده کرد .

پس از محاسبه مقادیر بالا مقدار pHs ( pH در جریان غلیظ شده که با کلسیم کربنات اشباع شده است ) به شکل زیر محاسبه میشود :

سپس شاخص اشباع لانژیر به شکل زیر محاسبه میشود :

با توجه به مقدار LSI این آب رسوبگذار بوده و بر روی فیلتر ممبران های سیستم اسمز معکوس رسوب تشکیل میشود .
هم چنین شاخص اشباع لانژیر برای محلول غلیظ شده به شکل زیر محاسبه میشود :

PHa> PHs است پس آب در حال تشکیل رسوب می باشد.

ارسال ديدگاه

لطفا نام خود را وارد كنيد! لطفا آدرس ايميل را صحيح وارد كنيد! لطفا پيام را وارد كنيد!