نحوه تشکیل سختی آب :

مکانیزم ایجاد سختی آب بدین صورت است که بخار آب در جو چگالیده شده ،دی اکسید کربن هوا را در خود حل می کند و تشکیل اسید ضعیفی به نام اسید کربنیک می دهد این اسید همراه با قطرات باران به زمین می بارد .از خاک های سطحی عبور کرده و به بسترهای سنگی زیر،زمین که معمولا سنگ آهک می باشند می رسد، سنگ آهک مخلوطی از کربنات کلسیم و منیزیم می باشد اسید ضعیف ،آهک را در خود حل می کند و موجبات سختی آب را فراهم می آورد . منیزیم و کلسیم به عنوان عناصر دو قلوی سختی در جهان شهرت دارند . وظیفه اصلی سختی گیر تبادل یون ها در آب است که همین یون منیزیم و کلسیم را جایگرین نموده و بدین وسیله سختی آب را حذف می نماید.

گرچه سختی آب ناشی ازیون های کلسیم ، منیزیم ، باریم ، هیدروکربنات ، سولفات و نیترات ها آهن منگنز می باشد ولی چون غیر از ترکیبات کلسیم و منیزیم سایر ترکیبات قابل صرفنظرکردن هستند (به دلیل غلظت بسیار کم آنها ) بنابراین اصطلاحا به مجموع کاتیون های کلسیم و منیزیم سختی آب می گویند

راهنمای انتخاب و خرید یک سختی گیر رزینی

انتخاب سختی گیر

 در محاسبه و انتخاب یک سختی گیر پارامترهای زیر موثرند:

دبی آب ورودی به سختی گیر

سختی آب ورودی

نوع وظرفیت رزین

سیکل احیاء و شستشو

از مشخصه های مهم سختی گیرها، نوع رزین، حجم رزین، ابعاد سختی گیر(قطر و ارتفاع)، جنس سختی گیر می باشد .سازندگان معمولا مشخصات کاملی از محصولات تولیدی خود ارائه می دهند سپس باتوجه به فرمول زیر ظرفیت رزین را بدست آورده و سپس حجم رزین را حساب می کنیم :

v (Grain)=TH(ppm)× V^. (gpm) ×T(min)/17.1

R.V=V/R.C

V: ظرفیت رزین مورد نیاز بر حسب گربن

TH :سختی آب ورودی

:V^.دبی آب مورد نیاز برای سختی گیری

T :زمان بین دو احیاء (سیکل احیاء به دقیقه معمولاً ضریبی از شبانه روز مثلاً 24 ، 48 و یا 72 ساعت)

R.v :حجم رزین بر حسب فوت مکعب

R.c :چگالی رزین های موجود در بازار که معمولا

بین 30000 تا 40000 گرین بر هر فوت مکعب

نکته: سختی آب تصفیه شده خروجی از سختی گیر ها همواره باید با کیت سختی سنج کنترل شده و مورد آزمایش بگیرد. به محض این که سختی آب از حد مجاز بیشتر شود، بلافاصله باید نسبت به عمل احیاء کردن رزین بپردازید

اساس کار سختی گیر رزینی

اساس کار دستگاههای سختی گیری نوع رزینی استفاده از فرایند تبادل یونی توسط رزین های کاتیونی می باشد. خواص رزین ها این است که وقتی در حضور آب سخت قرار می گیرند، یون سدیم آنها با یون های رسوب گذار از قبیل کلسیم و منیزیم موجود در آب جا به جا می شوند. به این ترتیب با حذف املاح کلسیم و منیزیم کاملا محلول بوده و تمایلی به رسوب گذاری ندارد. مبادله یون ها تا زمانی ادامه می یابد که همه سدیم رزین ها با کلسیم و منیزیم آب تعویض شوند، پس از این زمان ، به تدریج بازده فرایند سختی گیری کاهش می یابد و رزین ها می بایست دوباره بازیابی و احیاء شوند. احیاء مجدد این نوع رزین ها با عبور محلول غلیظ کلرید سدیم (نمک طعام) از بستر رزین انجام می پذیرد .

معمولا جهت احیاء رزین از آب و نمک با غلظت 10 % باید استفاده کرد. غلظتهای کمتر و یا بیشتر از 10 % نمک ، اثر کمتری دارند و خلوص نمک عامل بسیار مهمی در احیاء مناسب رزین کاتیونی سختی گیر می باشد. اگر از سنک نمک و نمک معمولی استفاده گردد بسبب ناخالصی در نمک عمر رزین بسیار کاهش می یابد.

نکات راهبردی و تعمیر نگهداری :

استفاده از آب چاه یا آب ورودی به کارخانه برای تهیه آب نمک اشتباهی است که بعضا در موتورخانه ها دیده می شود ، ناخالصی آب مورد استفاده برای تولید آب نمک احیاء رزین دوباره به رزین انتقال می یابد و احیا ء مناسب صورت نمی گیرد و عمر مفید رزین که بالای 5 سال می باشد کم می شود .

توصیه می گردد برای بار اول احیاء از آب مقطر استفاده گردد و برای دفعات بعد از آب سبک شده توسط سختی گیرتان که در ظروف نگهداری برای احیاء ذخیره نموده اید استفاده نمایید که باعث عدم احیاء مناسب رزین به علت داشتن املاح در خود می گردد و عمر رزین را کاهش می دهد .

یکی دیگر از مشکلات عدم بهره برداری درست از سختی گیر رزینی متاسفانه به دلیل وجود رزین های نا مرغوب چینی در بازار کشور که با برندهای معروف و به صورت غیر اصل ارائه می گردد باعث شده است مشکلات و هزینه زیادی به صنایع گوناگون وارد گردد. عمر کوتاه یکساله و کمتر و عدم سختی گیری مناسب و هزینه تعوض زود هنگام و معطل بودن کارخانه جهت تعویض رزین از مشکلات رزین های چینی می باشد که متاسفانه حتی با برندهای پرولایت انگلیس و یا داو امریکا بطور قلابی بفروش می رسند.

نکته مهم ترآنکه درحین بهره برداری از دستگاه سختی گیر آب می بایست اطمینان حاصل کنید که فشار نسبی داخل مخزن بین (1.7-2.5 bar) باشد.اگر فشار داخل مخزن کمتر از (1.7) باشد، در آب بندی شیر سولو ولو و مکش آب نمک اختلال ایجاد خواهد شد. همچنین در فشار های بالا ممکن است قطعات شیر سولو ولو صدمه ببیند. در هر حال بهره برداری از شیر سولو ولو در فشار های بالاتر از (2.5) به هیچ وجه توصیه نمی گردد .

در ساختمان های بلند مرتبه که برج ها و منابع انبساط باز بر روی بام قرار دارند برای تامین آب آب جبرانی آنها ، هیچ گاه فشار آب ورودی به سختی گیر را از رنج داده شده بالاتر نبرید ، برای تامین آب جبرانی تجهیزات در بام بهتر است بعد از سختی گیر از یک منبع ماند و یک پمپ برای تامین آب تجهیزات استفاده کنید .

هنگامی که فشار آب ورودی به سختی گیر زیاد می شود علاوه بر انکه شیر مورد نظر را متسهلک می کند ، باعث می شود رزین های داخل سختی گیر را به بیرون از سختی گیر منتقل کند و بعد از مدتی شاهد آن خواهید بود با تعمیر و نگهداری مکرر هیچ گاه آب خروجی از سختی گیر عدد مورد نظر شما نخواهد شد

انواع سختی

معمولا سختی آب به دو قسمت :

• سختی موقت
• سختی دائم 

تقسیم می شوند

سختی موقت چیست ؟
به صورت ساده منظور از سختی موقت ،سختی می باشد که در اثر حرارت دادن به آب املاح بی کربنات کلسیم و منیزیم از حالت محلول خارج شده و به صورت غیر محلول در آیند .

سختی دائم چیست ؟
منظور از سختی دائم ،سختی می باشد که با حرارت دادن به آب املاح موجود در آب از حالت محلول خارج نشوند .

هنگامی که آب های سخت حرارت داده می شوند تشکیل رسوب خیلی سریع تر انجام می گیرد که مشکلات زیادی را در بویلرها و مبدل های حرارتی به وجود می آورند ، به طوری که یک لایه رسوب به قطر یک میلیمتر بر روی سطوح گرم کننده یک آب گرم کن بصورت عایق حرارتی عمل کرده و در نتیجه تقریباً %10 افزایش هزینه به وجود خواهد آمد. تشکیل رسوب در جدارها و دیوارها باعث آسیب های فراوانی به تأسیسات حرارتی و برودتی می شود که مهم ترین آنها کاهش بازدهی مبدل ها و در نتیجه افزایش انرژی راهبری است .

در تبدیل سختی آب به رسوب و تشکیل آن در سیستم‌ها، سه پارامتر مهم نقش اساسی را ایفا می‌کنند. این عوامل عبارتند از:

• دما

افزایش دمای آب باعث کاهش حلالیت فلزات در آب شده و سبب افزایش رسوب گذاری می گردد .

• قلیاییت

با کاهش اسیدیته و افزایش قلیاییت آب ، حلالیت آن نیز کمتر شده که نتیجه آن افزایش رسوب خواهد بود .

• فشار

کاهش فشار آب ، کاهش حلالیت را در پی خواهد داشت که ماحصل آن مانند موارد قبلی ،باعث افزایش میزان رسوب گذاری خواهد شد .

تا بدین مرحله سختی آب را شناختیم حال نوبت به آن رسیده تا با آن مبارزه کنیم در این بین باتوجه به شرایط و آنالیز شیمیایی آب باید معقول ترین حالت را انتخاب کنیم .
روش‌های مهار املاح و رسوب آب
برای برطرف کردن آثار آب سخت، روش های گوناگونی وجود دارد که مهم ترین آن ها روش های زیر است :

• سختی گیر رزینی
• سختی گیر مغناطیسی
• اسمز معکوس
• تقطیر

و ...

روش های بسیار متنوعی برای مهار کردن املاح آب وجود دارد که برای بررسی هر کدام از حالت ها باید نمونه ای از آب گرفته شود تا باتوجه به آنالیز شیمیایی آن و تحلیل شرایط محیطی و اقتصادی مناسب ترین روش را انتخاب کرد .

در تاسیسات برودتی و حرارتی به شرطی که TDS آب مورد نمونه برداری کمتر از 700ppm باشد مناسب ترین روش برای مهار کردن املاح آب استفاده از روش سختی گیری رزینی می باشد زیرا که سختی گیرهای رزینی بدلیل انجام تبادل یونی و حذف املاح و سختی محلول در آب از نظر عملکرد نسبت به رسوب زداهای مغناطیسی، که املاح را صرفاً در آب معلق نگه می دارند مطمئن ترند ، ولی از طرف دیگر سختی گیرهای رزینی نیازمند عملیات دائمی و منظم بک واش و احیا می باشند.

سختیگیر و سختی

اگر کندانسر چیلر را هر سال اسیدشویی و سیخ زنی می کنند دلیل چیست ؟ چاره کار را باید در کجا پیدا کرد ؟ آیا فقط دلیل را باید بر سر سختی آب انداخت !

حال باید اندیشید واقعا در مقیاس بزرگتر سختی آب چه به جان تجهیزات می آورد !

بی توجهی به این مسئله باعث :

v تشدید و خوردگی و رسوب گذاری در تاسیسات حرارتی و برودتی

v کاهش انتقال حرارت و افزایش مصرف بی رویه انرژی به دلیل وجود لایه های ضخیم

v ایجاد لکه و رسوبات سفید رنگ بر روی سطوح شیشه، فلز ،پارچه و نظایر آن

v کاهش ظرفیت انتقال جریان آب در اثر رسوبات سخت در جداره داخلی لوله ها

v افزایش مصرف مواد شوینده به دلیل کاهش خاصیت کف کنندگی آنها در آب سخت

نحوه تشکیل سختی آب :
مکانیزم ایجاد سختی آب بدین صورت است که بخار آب در جو چگالیده شده ،دی اکسید کربن هوا را در خود حل می کند و تشکیل اسید ضعیفی به نام اسید کربنیک می دهد این اسید همراه با قطرات باران به زمین می بارد .از خاک های سطحی عبور کرده و به بسترهای سنگی زیر،زمین که معمولا سنگ آهک می باشند می رسد، سنگ آهک مخلوطی از کربنات کلسیم و منیزیم می باشد اسید ضعیف ،آهک را در خود حل می کند و موجبات سختی آب را فراهم می آورد . منیزیم و کلسیم به عنوان عناصر دو قلوی سختی در جهان شهرت دارند .

گرچه سختی آب ناشی ازیون های کلسیم ، منیزیم ، باریم ، هیدروکربنات ، سولفات و نیترات ها آهن منگنز می باشد ولی چون غیر از ترکیبات کلسیم و منیزیم سایر ترکیبات قابل صرفنظرکردن هستند (به دلیل غلظت بسیار کم آنها ) بنابراین اصطلاحا به مجموع کاتیون های کلسیم و منیزیم سختی آب می گویند. وظیفه اصلی سختی گیر حذف این املاح از آب می باشد.