آشنایی با روش های سختی گیری آب

آب سخت به آبی گفته می شود که حاوی مقادیر زیادی از نمک های معدنی تشکیل شده از فلز هایی همچون کلسیم، منیزیم، آلومینیوم، آهن، منگنز و روی باشد. البته مهم ترین کاتیون هایی که باعث ناخالصی و سختی آب می گردند معمولاً کلسیم و منیزیم اند.

آب سخت باعث خوردگی شیرآلات و ایجاد لایه آهکی درون لوله های آب شده و علاوه بر آن باعث خوب کف نکردن مواد شوینده، بروز مشکلات گوارشی و یا حتی ایجاد سنگ کلیه می گردد. به دلیل تمام دلایل ذکر شده، آبی که به مصرف ما می رسد باید سختی گیری شود تا برای مصارف خوراکی و غیر خوراکی قابل استفاده باشد.

با پیشرفت تکنولوژی تا به امروز روش های مختلفی برای سختی گیری آب ابداع شده است که در این مطلب قصد داریم شما را با آن ها آشنا کنیم؛ تا انتها با نشریه جهان شیمی فیزیک همراه بمانید.

سختی گیری آب چه مفهومی دارد؟

پیش از آن که به بررسی روش های سختی گیری آب بپردازیم، ابتدا قصد داریم تا شما را با مفهوم این عبارت آشنا کنیم.

آب لوله کشی که به مصرف ساکنین یک منطقه می رسد، حاوی املاحی است که در آب محلول اند و غلظت آن ها کاملاً کنترل شده است و به این ترتیب حضور آن ها در آب مشکلی را برای ما ایجاد نمی کنند.

برای مثال عناصری همچون فلور، کلسیم، منیزیم، سدیم، روی، سلنیوم، منگنز، فسفر، ید و کلر در آب تصفیه شده حضور دارند و این مسئله برای سلامت بدن ما و یا لوله کشی خانه مان مشکلی را ایجاد نمی کند. چرا که میزان غلظت همه این عناصر در آب شهری کاملاً کنترل شده است و وجود میزان مشخصی از این ترکیبات در آب مجاز می باشد.

 

اما موضوع مقاله ما به سختی آب شهری محدود نمی گردد؛ مناطق زیادی خارج از شهر های بزرگ وجود دارند که آب سختی دارند و بنابراین احداث تأسیسات مختلف و کارخانه جات در این مناطق نیاز به بررسی کیفیت آب دارد.

سختی استاندارد آب توسط سازمان بهداشت جهانی ۲۵۰ میلی گرم بر لیتر از CaCO3 گزارش شده است و آبی با سختی بالاتر از این مقدار باید سختی گیری شود. به عبارت ساده تر حذف یون های کلسیم و منیزیم از آب تا میزان مشخصی را سختی گیری آب می گویند.

 

 

روش های سختی گیری آب کدام اند؟

همانطور که پیش از این نیز اشاره شد روش های مختلفی برای نرم کردن آب یا حذف عوامل سختی آب وجود دارد که البته هر کدام از آن ها برای کاربری های متفاوتی مناسب می باشند. در ادامه به توضیح اجمالی رایج ترین روش های صنعتی برای سختی گیری آب خواهیم پرداخت:

سختی گیر رزینی

سختی گیر های رزینی که استفاده از آن ها بسیار رایج است، در حقیقت رزین های تبادل یونی هستند که می توانند کاتیون های سخت کننده آب از جمله کلسیم و منیزیم را با کاتیون های سدیم و پتاسیم جا به جا کنند.

رزین های تبادل یونی پلیمر های آلی هستند که بواسطه داشتن گروه های عاملی آنیونی شان تمایل دارند تا کاتیون های دو ظرفتی را به خود جذب کنند. به این ترتیب یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب با یون های تک ظرفیتی سدیم و پتاسیم جایگزین شده و آب نرم می گردد.

دستگاه اسمز معکوس

دستگاه اسمز معکوس یا RO یکی از ابزارآلات رایج در تصفیه آب های شور می باشد؛ به طور کلی این دستگاه باعث کاهش املاح موجود در آب می شود. با استفاده از این دستگاه آبی که تحت فشار و دمای بالا در تأسیسات و دستگاه های صنعتی به بخار آب تبدیل می گردد، رسوبات سفت و سختی را از خود به جای نمی گذارد.

نکته قابل توجه در خصوص این روش آن است که دستگاه RO می تواند به غیر از حذف کاتیون های مزاحم، باکتری ها و ویروس های موجود در آب را نیز تصفیه و حذف کند.

سختی گیر الکترونیکی

فرآیند کار این دستگاه ها همانند رزین های تبادل یونی می باشد گرچه تفاوت هایی هم میان این دو روش وجود دارد. این دستگاه الکتریکی که مکانیسم عمل آن ایجاد یک میدان الکتریکی است، دارای یک تایمر بوده یک بار در روز به نرم کننده های آب دستور شستشوی رزین با آب و نمک را می دهد.

به این ترتیب زمان هایی نیز وجود خواهد داشت که بستر رزین بدون نیاز به شستشو تمیز می گردد و بنابراین صنعت گران با هدر رفت آب و نمک مواجه می شوند.

سختی گیر مغناطیسی

در این روش، از سختی گیری استفاده می شود که قادر است یک میدان مغناطیسی ایجاد کند و به این ترتیب کاتیون های مزاحم را از آب خارج کند.

عناصر فلزی وجود در آب روان دارای خاصیت گرایش مغناطیسی اند به این ترتیب می توانند به بلوک های مغناطیسی دستگاه سختی گیر جذب شوند و بنابراین از تشکیل رسوب آن ها جلوگیری شود.

مواد شیمیایی سختی گیر آب

داشتن آب سخت می تواند برای صنایع مختلف صرف نظر از موفقیت یا آنچه که تولید می کند مشکل ساز باشد. تجمع مواد معدنی در طول زمان می تواند به طور جدی بر اثربخشی و طول عمر زیرساخت ها تأثیر بگذارد. با این حال، از طریق فرآیند نرم شدن آب می توان از این آسیب جلوگیری کرد. داشتن آب با برچسب “سخت” به این معنی است که حاوی سطوح بالاتری از مواد معدنی مانند کلسیم و منیزیم است. این مواد معدنی برای ایجاد آسیب شناخته شده اند. نرم شدن آب به سادگی به معنای خلاص شدن از شر این مواد معدنی است. مواد شیمیایی سختی گیر آب فراوان هستند و شما به دلخواه می توانید از آنها استفاده نمایید.

هنگامی که نمک ها و مواد معدنی خشن حذف می شوند، آب می تواند نرم شود، بنابراین هر گونه باقیمانده ای که ممکن است از خود به جای بگذارند از بین می رود. این کار از طریق افزودن مواد شیمیایی مانند آهک و خاکستر سودا انجام می شود. این مواد جامداتی به نام رسوب تشکیل می دهد که به راحتی در آب حل نمی شوند و بنابراین به راحتی می توان آنها را فیلتر کرد. این روش معمولاً برای آب لوله کشی در خانه های تجاری استفاده می شود، اما بسیاری از صنایع اضافی از روشی به نام تبادل یونی استفاده می کنند. طیف گسترده ای از مواد شیمیایی وجود دارد که می توانید از آنها برای نرم کردن آب استفاده کنید. در اینجا چند مورد از رایج ترین مواد شیمیایی مورد استفاده برای نرم کردن آب آورده شده است:

هیدروکسید کلسیم – به طور گسترده در تاسیسات تصفیه آب استفاده می شود

خاکستر سودا (کربنات سدیم) – در کنار آهک استفاده می شود

بوراکس – برای درمان کوچکتر و در مقیاس تجاری رایج است

کلرید سدیم – معمولاً برای تبادل یونی در مقیاس بزرگتر استفاده می شود