سختیگیر

سختی گیر

یکی از معمول ترین روش برای حذف سختی آب استفاده از سختی‌گیر رزینی می‌باشد. مقدار سختی آب،علاوه بر اینکه در آب‌های صنعتی خیلی حائز اهمیت است، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد.

     سختی آب دراثر وجود بیش از اندازه نمک‌های محلول کلسیم و منیزیم و تا اندازه‌ای آهن،منگنز، آلومینیوم و روی در آن پدید می‌آید و سبب می‌شود که مصرف آب به طور کلی و به ویژه در صنعت با دشواری‌هایی مواجه شود.

در نتیجه آب سخت آبی است که در آن مقدار زیادی مواد معدنی حل شده که شامل عمدتا کلسیم و گاهی اوقات منیزیم میشود.

وقتی که آب باران از روی سنگ‌های نرم عبور می‌کند، بعضی از مواد معدنی سنگ‌ها در آب حل شده و آن را سخت می‌کند. بدیهی است هر چه مقدار این مواد در آب بیشتر باشد آب سخت‌تر خواهد بود. سنگ‌های سخت مانند گرانیت به راحتی در آب حل نمی‌شوند و در نتیجه نواحی که در آنجا سنگ‌های سخت وجود دارند، دارای آب نرم خواهند بود.

رسوباتی که در اثر ته نشین شدن مواد معدنی از آب سخت تشکیل می‌گردند، (که عمدتاً عبارتند از کربنات کلسیم، هیدروکسید منیزیم و سولفات کلسیم و اصولاً بدلیل تجزیه گرمایی یون‌های بی‌کربنات بوجود می‌آیند)  بصورت مواد جامد چسبنده به سطوح لوله‌ها و به ویژه روی سطوح داغ مبدل حرارتی مبدل حرارتی و بویلر‌ها می‌چسبند، که این امر باعث مسدود شدن لوله‌ها  می شود و در بویلرها نیز بصورت عایق حرارتی عمل کرده و مانع جریان یافتن حرارت به آب می‌گردد که این امر نه تنها بازدهی حرارتی را کاهش می دهد، بلکه باعث بیش از حد گرم شدن فلز شده که این امر در سیستم‌های تحت فشار می‌تواند منجر به شکست فاجعه باری گردد. ولی از طرف دیگر، این رسوبات مانع تماس مستقیم آب با فلز لوله شده و در نتیجه از خوردگی لوله و حل شدن نمک‌های فلزی سمی در آب جلوگیری می‌کند.

تبادل کننده یونی(رزین ها)

رزین سختی گیر

رزین‌های تعویض یونی ذرات جامدی هستند که می‌‌توانند یونهای نامطلوب در محلول را با همان میزان از یونهای مطلوب مشابه جایگزین نمایند. رزینهای مصنوعی از نوع سیلیکات آلومینیوم می باشند و به رزینهای معدنی زئولیت گویند که در طبیعت بصورت سنگهایی یافت می‌‌شوند که می‌‌توانند کار زئولیت سنتزی را انجام دهند. این مواد, یونهای سختی‌آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف کرده و به جای آن یون سدیم آزاد می‌‌کنند و از این رو به زئولیتهای سدیمی مشهورند. 

استفاده از آبهای گل آلود و دارای مواد معلق و همچنین آبهایی که دارای املاح آهن، منگنز، مس و دیگر فلزات سنگین می‌باشند، رزینهارا فرسوده و آبدهی دستگاه سختی گیر را کم می‌کنند. بنابراین توصیه می‌شود قبل از ورود آب به داخل دستگاه, مواد معلق در آب توسط دستگاه فیلتر شنی جدا شده و برای کاهش املاح فلزات سنگین تدابیر لازم بکار گرفته شود.

مضرات سختی

بطور کلی سختی موجود در آب باعث مشکلاتی درسیستمهای تاسیساتی و صنعتی می‌‌شود که عبارتست از:

ایجاد رسوب در دیگهای بخار فشار بالا، که باعث کاهش راندمان بر اثر انتقال حرارت پایین و در نتیجه بالا بردن دمای کاری دیگ توسط کاربر برای جبران کسری انتقال حرارت و به تبع آن افزایش مصرف سوخت، کاهش تولید یا ترکیدگی آن بر اثر بیش از حد گرم شدن سطوح فلزی(Hotspot) ،خرابی زود هنگام دیگ و توقفهای ناخواسته آن خواهد شد.بنابراین برای آب خوراک دیگهای فشار بالا و بسیاری از سیستمهای فرآیندی، لازم است کلیه یونهای دی اکسید کربن و سیلیس تقریباً حذف گردند.

ایجاد رسوب در برجهای خنک کننده، چیلر و سایر سیستمهای حرارتی و برودتی و کاهش راندمان آنها و یا از کار افتادن کل سیستم.

بعلت سختی موجود در آب، قدرت شویندگی انواع مواد صابونی کاهش می‌‌یابد بطوریکه بازدهی شوینده‌ها در آب سخت نصف بازدهی آنها در آب نرم است. 

در صنایع نساجی و رنگرزی باعث افت کیفیت رنگ می‌‌شود. 

سختی بیش از اندازه در آب شرب بیش از ppm500 برای سلامتی انسان مضر بوده که تشکیل انواع سنگهای کلیه، مثانه و سوء هاضمه از آن جمله می‌‌باشد.

بنابراین سختی گیر ها کاربرد های فراوانی در زندگی ما داشته و اغلب صنایع به کمک فرآیند سختی گیری در سلامت و بازده بالا فعالیت خواهند نمود.

پیشنهاد ما به مدیران کارخانه ها و صنایع مختلف آژمایش آب مصرفی آن هاو بررسی سختی آب می باشد تا در صورت نیاز با استفاده از سختی گیر ها سلامت تجهیزات صنعتی خود را بیمه نمایند.

مفهوم سختی آب(Hardness)

مفهوم سختی آب در سختی گیر

به بخشی از مواد و فلزات محلول در آب  که ماهیت رسوبی دارند واز ترکیبات آهن، منگنز، استرانسیم، آلومینیوم و به خصوص کلسیم و منیزیم بوجود می‌‌آیند، سختی می گویند که 4 عنصر اول دارای نسبت بسیار کمتری در آب می‌‌باشند. بنابراین برای تمام مقاصد عملی می‌‌توان سختی کل را برابر با مجموع یونهای کلسیم و منیزیم دانست. البته در آبهای طبیعی معمولاً غلظت کلسیم حدود 2 برابر منیزیم است در حالی که در آب دریا غلظت منیزیم حدود 5 برابر کلسیم می‌‌باشد.  اما به طور کلی سختی آب را می‌‌توان به دو بخش موقت یا دائم طبقه بندی نمود:

سختی موقت آب (سختی کربناتی) :در حقیقت املاح بی‌کربنات کلسیم و منیزیم است که در اثر حرارت دادن از حالت محلول به صورت غیر محلول و در نتیجه به رسوب تبدیل می‌‌شود. 

سختی دائم (غیر کربناتی):املاح سولفات، کلراید، نیترات و غیره با کلسیم و منیزیم است که در اثر حرارت

دادن رسوب نمی‌کند.  تمامی آبهای طبیعی حاوی غلظتهای مختلفی از نمکهای محلول هستند که این نمکها در آب تفکیک شده و یونهای باردار بوجود می‌‌آورند. یونهای دارای بار مثبت کاتیون و یونهای دارای بار منفی آنیون نامیده می‌‌شوند.  واحد سختی در کشورهای مختلف بصورت زیر است:

فرانسه: هر واحد سختی برابر است با یک گرم گربنات کلسیم در 100 لیتر آب (10 میلی‌گرم در لیتر)

انگلیس: برابر است با یک گرم کربنات کلسیم در 70 لیتر آب (14.3 میلی‌گرم در لیترGrain ) 

ایران و آمریکا: برابر است با یک گرم کربنات کلسیم در 100 لیتر آب (1 میلی‌گرم در لیترppm) 

آلمان: عبارتست از معادل یک گرم کربنات کلسیم در 56 لیتر آب (17.8 میلی‌گرم در لیتر) 

سختی آب یک  پارامتر مهم در طراحی سختی گیر رزینی می باشد که با ظرفیت نهایی سختی گیر رابطه مستقیم خواهد داشت.