سختی گیر
آب سخت(Hard water) آبی است که در آن مقدار زیادی مواد معدنی حل شده، عمدتا کلسیم و گاهی اوقات منیزیم وجود دارد. وقتی که آب باران از روی سنگ های نرم عبور می کند، بعضی از مواد معدنی سنگ ها در آب حل شده و آن را سخت می کند. بدیهی است هر چه مقدار این مواد در آب بیشتر باشد آب سخت تر خواهد بود. سنگ های سخت مانند گرانیت به راحتی در آب حل نمی شوند و در نتیجه نواحی که در آنجا سنگ های سخت وجود دارند، دارای آب نرم خواهند بود.
آب مهمترین ماده خام یا اولیه بر روی کره زمین است. این ماده برای حیات ضروری است و برای انتقال حرارت و ذخیره انرژی از آن استفاده می شود.
آب خالص، بدون مزه، بی بو و بی رنگ است; اگرچه آب خالص بسیار نادر است. تمامی آب های موجود در طبیعت انواع مختلف و مقادیر متفاوتی از ناخالصی را شامل می شوند.
آب خوب آشامیدنی الزاماً برای استفاده های دیگر (مانند تغذیه یک دیگ) مناسب نیست. مواد معدنی موجود در آب آشامیدنی به آسانی به وسیله بدن انسان جذب می شوند، و برای سلامت انسان ضروری هستند. اگرچه بویلرها توانایی کمتری در کنار آمدن با این مواد دارند و این مواد معدنی اگر درون دیگ بخار باقی بمانند، پس از گرم شدن ایجاد رسوب کرده و به دیگ بخار آسیب خواهند زد.
املاح کلسیم و منیزیم موجود در آب را اصطلاحا سختی می نامند. آب در طبیعت ضمن عبور از زمین های آهکی و لایه های دو لومیتی، کلسیم و منیزیم را در خود حل می کند. ترکیبات مربوط به بی کربنات کلسیم و منیزیم در آب را سختی موقت و املاح مربوطه به سولفات، کلرور و نیترات کلسیم یا منیزیم را سختی دائم می نامند. مجموع سختی دائم و موقت سختی کل آب را تشکیل می دهد.آبهای سخت بویژه در مصارف صنعتی و تاسیساتی، مشکلات متعددی را به دلیل بالا بودن قآبلیت رسوب گذاری و خورندگی ایجاد می کنند که اهم آن عبارتند از :
• تشدیدخوردگی و رسوب گذاری در تاسیسات حرارتی
• کاهش راندمان انتقال حرارت و افزایش مصرف بی رویه انرژی به دلیل وجود لایه های ضخیم رسوبی
• ایجاد لکه و رسوبات سفید رنگ بر روی سطوح شیشه، فلز، پارچه، لباس و نظایر آن .
• کاهش ظرفیت انتقال جریان آب در اثر تشکیل رسوبات سخت در جداره داخلی لوله ها و مخازن.
• افزایش مصرف مواد شوینده به دلیل کاهش خاصیت کف کنندگی آنها در آب سخت.
متداول ترین روش جهت حذف سختی آب استفاده از دستگاههای سختی گیری نوع رزینی می باشد. 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 انها با یون های رسوب گذار از قبیل کلسیم و منیزیم موجود در آب جآبجا 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 یآبد که همه سدیم رزین ها با کلسیم و منیزیم آب تعویض شوند، پس از این زمان ، به تدریج بازده فرایند سختی گیری کاهش می یآبد و رزین ها می بایست دوباره بازیآبی و احیاء شوند. احیاء مجدد این نوع رزین ها با عبور محلول غلیظ کلرید سدیم (نمک طعام) از بستر رزین انجام می پذیرد. آب نرم خروجی از دستگاه سختی گیر برای تغذیه دیگهای بخار، برج های خنک کننده و سایر مصارف صنعتی، بسیار مطلوب می باشد. مخازن دستگاههای سختی گیر از ورق فولادی با ضخامت مناسب طراحی و ساخته می شوند. این مخازن پس از زنگ زدایی کامل، توسط پوشش های ضد خوردگی از نوع اپوکسی رنگ آمیزی می گردند. هر دستگاه شامل دریچه بازدید، شبکه لوله کشی مجهز به شیر آلات، نازلهای ورودی و خروجی آب، اتصالات هواگیری، فشار سنج ،مخزن پلی اتیلن نگهداری محلول احیاء، می باشد. حداقل و حداکثر فشار کاری مناسب برای دستگاههای سختی گیر ،به ترتیب ۲و ۵ اتمسفر می باشد.
برای سختی زدایی معمولاً از دستگاههای سختی گیر استفاده می شود. دستگاه شامل یک استوانه فلزی است که در داخل آن مواد موثر در سختی زدایی (رزین های تبادل یونی) قرار گرفته است رزینهای مزبور می توانند یونهای منیزیم و کلسیم را با یون سدیم تعویض کرده و آب سخت را به آب نرم تبدیل می کنند.رزینهای دستگاه سختی گیر پس از مدت زمان معینی اشباع می شوند و کارایی خود را از دست می دهند. اگر رزین با محلول کلروسدیم ۱۰ % شستشو شود، خاصیت سختی گیری خود را باز می یابد. غلظتهای کمتر و یا بیشتر نمک اثر کمتری دارند. استفاده از آبهای گل آلود و دارای مواد معلق، و همچنین آبهایی که دارای املاح آهن، منگنز، مس و دیگر فلزات سنگین می باشند، رزینها را فرسوده و آبدهی دستگاه سختی گیر را کم می کنند. توصیه می شود قبل از دستگاه سختی گیر، مواد معلق آب، توسط یک فیلتر شنی جدا شوند. و برای کاهش املاح فلزات سنگین تدبیر لازم گرفنه شود. راه اندازی، بهره برداری و تجدید بار دستگاه سختی زدایی ممکن است دستی، یا با فرمان الکترونیکی، به طور خودکار انجام گیرد.
موارد کاربرد سختی گیرها :
۱) کاهش سختی آبهای آشامیدنی ( طبق استاندارد WHO ) مقدار سختی را در آبهای مصرفی بر حسب CaCo3 معادل ۲۵۰ میلی گرم پیشنهاد شده است.
۲) حذف سختی آب دیگ های بخار
۳) حذف یا کاهش سختی آب در سیستم گرمایش و سرمایش
۴) حذف یا کاهش سختی آب در صنایع نساجی و رنگرزی و….
مشخصات فنی سختی گیر ها :
• مخزن دستگاه سختی گیر ساخته شده از ورق کربن استیل مطابق استاندارد با دریچه آدمرو
• سیستم های پخش کننده و جمع آوری آب همراه با نازلهای مخصوص
• لوله کشی از جنس گالوانیزه PVC یا پلی اتیلن
• یک لایه شن سیلیسی دانه بندی شده
• مخزن نمک از جنس پلی اتیلن، فلزی یا بتنی
• کنترلر به صورت : دستی، نیمه اتوماتیک، تمام اتوماتی
روش احیاء سختیگیر با شیر چند راهه:
۱- اهرم (دسته) شیر را به مدت ۲۰-۱۰ دقیقه روی شماه ۱ بگذارید تا عمل شستشو معکوس انجام شود. بدین ترتیب مواد معلق از بستر رزین زدودهمی شوند و فشردگی بستر کاهش می یابد.
۲- شیر منبع نمک را باز کنید. سپس اهرم را به مدت ۲۵ الی ۴۵ دقیقه در موقعیت شماره ۲ قرار دهید. تا رزین دستگاه سختیگیر با محلول نمک شستشو شود.
۳- شیر منبع نمک را ببندید. اهرم را در موقعیت ۲ نگهدارید تا رزین با آب تمیز شستشو شود
۴- جهت بهره برداری از دستگاه تصفیه، اهرم شیر را به موقعیت ۳ منتقل نمایید.
۵- منبع آب نمک را برای احیاء دوره بعد آماده نمایید. برای این منظور، کمبود نمک آن را جبران و مخزن را از آب سختی گرفته شده پر کنید.
