نوشته‌ها


Warning: Use of undefined constant cmp - assumed 'cmp' (this will throw an Error in a future version of PHP) in /home/rozab/public_html/wp-content/plugins/automatic-tag-link/automatic-tag-link.php on line 83
دستگاه تقطیر

دستگاه تقطیر Water Distiller

دستگاه تقطیر Water Distiller

دستگاه تقطیر آب دستگاهی الکتریکی است که آب را تقطیر نموده و یا فرایند تقطیر آب را کامل می­‌کنند.

در دستگاه‌های تقطیر، برای ایجاد بخار، آب ‌را می‌جوشانند.

سپس، بخار آب تولید شده تحت عمل میعان قرار می‌گیرد و به این ترتیب آب خالص تولید و جمع‌آوری می‌شود.

بیش‌تر ناخالصی‌ها در محفظه‌ی مربوط به گرم کردن آب، باقی‌ می‌مانند و باید به‌طور مرتب تخلیه شوند.

این دستگاه‌ها در اندازه‌های مختلفی وجود دارند.

اندازه برخی از آن‌ها برای استفاده در آشپزخانه مناسب است.

دستگاه‌های بزرگ‌تر را می‌توان برای مصارف بزرگ‌تر مورد استفاده قرار داد.

تقطیر

تقطیر یا Distillation یکی از مهم‌ترین و متداول‌ترین روش‌های جداسازی است و اساس آن بر توزیع اجزا بین دوفاز بنیان گذاشته است. در واقع تقطیر یکی از متداول‌ترین راه‌های جداسازی مواد از یکدیگر به علت تفاوت نقطه جوش می‌باشد.

برای پی‌بردن به این‌که فرآیند تقطیر چگونه انجام می‎گیرد باید به رفتار محلول‌ها هنگام جوشیدن و متراکم شدن توجه کرد. محلول‌هایی با نسبت‌های متفاوت از دو ماده را می‌گذاریم تا در دمای جوش با بخار خود به تعادل در آیند. سپس ترکیب فاز مایع و فاز بخار را اندازه می‌گیریم و نمودار تغییر درصد مولی هر یک از فاز مایع و بخار را در دماهای مختلف رسم می‌کنیم. مختصات y هر نقطه بر روی منحنی نمایانگر دمای جوش محلولی است که ترکیب درصد آن با مختصات x در این نقطه داده می‌شود.

اجزاء دستگاه تقطیر

در آزمایشگاه برای جداسازی مایعات فرار، اغلب از دستگاه تقطیر جز به جز استفاده می‌شود. یک ستون تقطیر یا جداسازی شامل یک استوانه عمودی حاوی دسته‌ای از بشقابک‌ها، یا حلقه‌های فولادی زنگ نزن، گلوله‌های شیشه‌ای ویا تکه‌های سرامیک می‌باشد. که این مواد دارای سطح ویژه گسترده‌ای بوده و تماس خوبی را بین مایع، بخار در طول واحد تقطیر ممکن می‌سازند. در بالای ستون یک مبرد و در پایین آن یک واحد تبخیر کننده به نام بازجوشان قرار دارد. بالای ستون چون از منبع گرمایش دورتر است سردتر از پایین ستون می‌باشد و ترکیب درصد مایع و بخار در حال تعادل در بالای ستون با ترکیب درصد مایع و بخار در حال تعادل در پایین ستون می‌باشد.

بنابراین در بالای ستون درصد ماده‌ای که دمای جوش کمتری دارد بیشتر است. در صنعت برای تقطیر در مقیاس تجاری و جداسازی مخلوط چند ماده از برج تقطیر جز به جز استفاده می‌شود. در هر طبقه از برج از بشقابی حبابی مانند به کار رفته است. با اجرای مراحل گوناگون تقطیر نفت خام به فرآورده‌های سودمندی تفکیک می‌شود و بر مبنای دمای جوش خود از ترازهای مختلف برج خارج می‌شود.

شکل دستگاه تقطیر ساده:

مزایا و محدودیت‌های استفاده از دستگاه تقطیر

استفاده از دستگاه‌ تقطیر آب یک روش مقرون به صرفه برای تصفیه آب و ایمن ساختن آب است. تولید کنندگان، طرح­های مختلف دستگاه تقطیر آب را که ممکن است طعم و مزه آب تولید شده از یک دستگاه تقطیر مشخصی را تغییر دهد، بررسی می­‌کنند.

فرآیند تقطیر (برای تولید آب مقطر) قادر است که بیش‌تر ناخالصی‌ها، از قبیل مواد معدنی، هم‌چون نیترات، سدیم و سولفات، و نیز بسیاری از مواد شیمیایی آلی را از آب حذف کند.

حذف مواد معدنی از آب می‌تواند باعث تولید آبی با طعم و مزه‌ی خوشایند شود. از طرفی هزینه‌ی استفاده از این دستگاه‌ها قدری زیاد می‌باشد.

همچنین آلاینده‌هایی که نقطه‌ی جوش پایین‌تری نسبت به آب دارند (مانند برخی از سموم شیمیایی و حلال‌های فرار) در برخی از دستگاه‌های تقطیر به بخار تبدیل می‌شوند و همراه با آب تصفیه شده، به مایع تبدیل می‌شوند، یعنی این‌که در آب تصفیه شده هم‌چنان باقی می‌مانند. بعضی از دستگاه‌های تقطیر به دریچه‌ای برای خروج گازهای فرار مجهز هستند و موادی این‌چنین می‌توانند آزادانه وارد محیط اطراف شوند.

نگهداری

طراحی دستگاه تقطیر دارای اهمیت فراوانی می‌باشد، زیرا مواد معدنی و دیگر آلاینده‌هایی که در محفظه‌ی جوشاننده جمع می‌شوند، می‌توانند در امر بهره‌برداری از دستگاه تقطیر اختلال ایجاد کنند. آب سخت می‌تواند باعث تولید رسوب در دستگاه تقطیر شود. برخی از دستگاه‌ها می‌توانند به راحتی با دست تمیز شوند، در حالی‌که برخی دیگر را باید با استفاده از یک اسید قوی تمیز نمود.

دستگاه‌های‌ تقطیر آب  دستگاهی الکتریکی هستند که آب را تقطیر نموده و یا فرایند تقطیر آب را کامل می­‌کنند. دستگاه تقطیر در مقیاس کوچک برای مصارف مسکونی و خانوادگی، به صورت فشرده و کوچک و برای مصارف صنعتی و تجاری در مدل­های بزرگتر ساخته می­‌شوند.

آب تقطیر شده (آب مقطر) به عنوان خالص­ترین و ایمن­‌ترین آب آشامیدنی (قابل شرب) در نظر گرفته می­‌شود. فرایند تقطیر آب شامل گرم کردن آب شیر تا زمانی که به شکل بخار تبخیر شود و سپس چگالش (متراکم کردن) بخار که در نتیجه آن آبی خالص و بدون ، مواد معدنی، آلود کننده، ذرات و یا باکتری، مجددا بازیابی می­‌شود.

تقطیر از تفاوت در فراریت اجزای محلول استفاده می‌کند، به این معنا که هر ترکیب نقطه‌ی جوش متفاوتی دارد و در درجه حرارت خاص به خود شروع به تبخیر می‌کند (تغییر از حالت مایع به گاز). در هنگام تقطیر محلول گرم می‌شود تا جزء دارای پایین‎ترین نقطه‌ی جوش اول از همه تبخیر شود و اجزای دیگر در محلول باقی بمانند. جزء تبخیر شده که در حالت گازی قرار دارد را می‌توان سپس با کندانسیون در ظرفی دیگر جمع‌آوری کرد. این فرآیند تقطیر نام دارد، بدان معنا که بخار تا اندازه ای سرد می‌شود که گاز مجدداً به مایع تغییر حالت دهد. با این وجود اگر محلولی داشته باشید که حاوی حل شونده‌ی غیر فرار باشد، این جزء در فرآیند تقطیر در محلول باقی می‌ماند.

شیرین‌سازی آب به روش تقطیر ناگهانی

شیرین‌سازی آب به روش تقطیر ناگهانی یا  یک فرآیند چند مرحله‎ای تبخیر آب است که با استفاده از جوشش کار می‌کند. روش کار این شیرین‌سازی بدین صورت است که آب گرم شده را به مخازنی با فشار کم هدایت می‎کنند، وقتی که آب به فضایی رسید که فشار بسیار کمی دارد به این علت که قبلاً از منبع حرارتی مقداری گرما کسب کرده به صورت ناگهانی تبخیر می‌شود.

هر چند مصرف انرژی این دستگاه‌های آب شیرین کن بسیار بالا بوده و دمای کارکرد بالا نیز باعث شده رسوب‌گذاری در این دستگاه‎ها افزایش یابد، اما به دلیل امکان طراحی آن‌ها در ظرفیت‌های بالا هنوز سهم قابل توجهی از تولید آب به روش حرارتی را به خود اختصاص داده است و تبخیر به معنای ایجاد حرارت برای تغییر حالت و تولید ذرات جامد معلق بدون بخار درFeed Water  است.

کندانس کردن بخار، محصولی کاملاً خالص به دست می‌دهد. این تکنیک شیرین‌سازی که به  Distillation Flash معروف است، در سطح جهانی در کنار نیروگاه‎های سیکل ترکیبی جهت تأمین آب شیرین در حجم بالا می‎باشد.

نحوه عملکرد فرآیند چندمرحله‌ای تبخیر ناگهانی

در فرآیند شیرین‌سازی از طریق تقطیر ناگهانی MSF ، بر خلاف MED  که جوشش روی لوله‌های داغ انجام می‌شود، جوشش در توده مایع اتفاق می‌افتد.

وقتی محلول چند جزئی مانند نفت خام را حرارت می‌دهیم، اجزای تشکیل دهنده آن به‌ترتیب که سبک‌تر هستند، زودتر بخار می‌شود. برعکس وقتی بخواهیم این بخارها را سرد و دوباره تبدیل به مایع کنیم، هر کدام که سبک‌تر باشد دیرتر مایع می‌گردد. با توجه به این خاصیت، می‌توانیم نفت خام را به روش دیگری که به آن “تقطیر آنی” گویند، تقطیر نماییم. در این روش ، نفت خام را چنان حرارت می‌دهیم که ناگهان همه اجزای آن تبدیل به بخار گردد و سپس آنها را سرد می‌کنیم تا مایع شود. در اینجا، بخارها به ترتیب سنگینی ، مایع می‌شوند یعنی هرچه سنگین‌تر باشند، زودتر مایع می‌گردند و بدین گونه، اجزای نفت خام را با ترتیب مایع شدن از هم جدا می‌کنیم.

ساختار MSF

این سیستم در مجموع دارای سه بخش است:

  1. بخش دفع حرارت.
  2. بخش بازیافت حرارت.
  3. بخش ورودی حرارت.

بخش‌های دفع و بازیافت حرارت شامل تعداد مشخصی از محفظه‌های تبخیر ناگهانی است .

آب تغذیه وارد بخش دفع حرارت می‌شود. این بخش (پیش گرمکن مرحله اول ) از گرمای آزاد شده در طول مدت فرآیند چگالی برای پیش گرم کردن آب تغذیه استفاده می‌کند. پساب چرخشی که به وسیله اخلاط بخشی از آب جبران و مقدار عظیمی از پساب باقی‌مانده از مرحله قبل به وجود آمده است، به صورت ثقلی به داخل لوله‌های بازیافت حرارت (پیش گرمکن  مرحله دوم) هدایت می‌شود.

در بخار بازیافت حرارت، پساب در حین عبور از مرحله قبل و ورود به مرحله بعد، توسط گرمای آزاد شده از فرایند چگالی پیش گرم می‌شود، به بیان دیگر پس از طی آخرین مرحله آب وارد پیش گرمکن مرحله سه می‌شود و در آنجا درجه حرارتش به وسیله بخار درجه حرارت اشباع مایع بالا رفته و وارد بخار بازیافت حرارت می‌شود.

در این مرحله آب تغذیه خروجی پیش از مرحله سه، از طریق یک اوریفیس به اولین مرحله از بخار بازیافت حرارت وارد می‌شود. در مرحله بازیافت حرارت، آب تغذیه ورودی بخار می‌شود، بخار خالصی بار فشار بسیار کم تولید نمود. سپس بخار در امتداد قطره‌گیر حرکت می‌کند که در آنجا قطرات مایع حاوی نمک باقی‌مانده در بخار، جدا و بخار بر روی لوله‎های خنک، چگالیده و سپس جمع‌آوری می‌شود.

سر انجام قسمتی از پساب باقی‌مانده از مرحله آخر، دوباره بازیافت شده و به همراه آب جبرانی وارد لوله‌های دفع حرارت می‌شود. جریان پساب نهایی در فرآیندهای ام اس اف می‌تواند یک طرفه ( دفع پساب به دریا) و یا چرخشی ( بازیافت بخشی از پساب) باشد. توضیحات ارائه شده برای حالت چرخشی است.

انواع روش‌های تقطیر

  1. تقطیر در فشار محیط:

در این روش، فرایند تقطیر در فشار محیط صورت می‌گیرد.

  1. تقطیر با بخار آب:

وقتی که تقطیر در مجاورت بخار ماده مخلوط نشدنی صورت می‌گیرد.

فشار بخار یکی تحت تأثیر دیگری قرار نگرفته و مخلوط در دمایی که مجموع فشارهای جزئی آنها برابر فشار محیط گردد تقطیر می‌شود.

  1. تقطیر در خلاء:

در این روش فرایند تقطیر در خلاء (در فشار ۴۰ میلی‌متر جیوه) صورت می‌گیرد.

با توجه به اینکه نقطه جوش مواد سنگین نفتی نسبتاً بالاست و نیاز به دما و انرژی بیشتری دارد، و از طرف دیگر ، مقاومت این مواد در مقابل حرارت بالا کمتر می‌باشد و زودتر تجزیه می‌گردند، لذا برای جداکردن آنها از خلا نسبی استفاده می‌شود. در این صورت مواد دمای پایین‌تر از نقطه جوش معمولی خود به جوش می‌آیند. در نتیجه ، تقطیر در خلاء، دو فایده دارد: اول این‌که به انرژی و دمای کمتر نیاز است، دوم این‌که مولکول‌ها تجزیه نمی‌شوند. امروزه در بیشتر موارد در عمل تقطیر ، از خلاء استفاده می‌شود. یعنی این‌که: هم تقطیر جزء به جزء و هم تقطیر آنی را در خلاء انجام می‌دهند.

  1. تقطیر در خلاء و بخار:

این روش با انتقال گرما توسط بخار آب و با استفاده هم‌زمان از پمپ خلاء جهت کاهش فشار کلی صورت می‌گیرد. به‌طور کلی این روش دارای اشکالاتی بوده و از آن زیاد استفاده نمی‌شود.

  1. تقطیر در فشار:

این روش برخلاف تقطیر در خلاء بوده و باعث می‌شود که فرایند تقطیر در دمای بیشتری نسبت به آن در فشار محیط صورت گیرد و دمای بالاتر باعث گسسته شدن مولکول‌های نفت گردیده و ترکیب آنها را تغییر می‌دهد.

روش‌های جدید تقطیر:

این روش‌ها شامل یک یا دو مرحله تقطیر در فشار محیط بوده که توسط تقطیر با بخار همراه می‌شود.

انواع تقطیر از نظر اجزا

الف) تقطیر دو جزئی

ب) تقطیر چند جزئی

الف) تقطیر دو جزئی

  1. تقطیر تعادلی
  2. تقطیر جزئی
  3. تقطیر مداوم

ب) تقطیر چند جزئی

  • روشهای میانبر (Short Cut Method)
  1. روش فنسکی
  2. روش آندروود
  3. روش گیلیلان
  4. روش براون و مارتین
  5. روش ادولج
  6. روش ادمیستر
  7. روش تخمینی سینی به سینی
  8. روش اسمیت
  9. روش لویس- ماتسون
  10. روش ترسیمی هنگستیبک
  11. روش تیلی- گدس
  12. روش وینکل و تاد
  • روش‌های دقیق (Exact Solution)
  1. MESF
  2. روش همگرایی تتا
  3. روش همگرایی تتا برای برج‌های پیچیده
  4. روش همگرایی تتا برای برج‌های تقطیر آزئوتروپی و استخراجی

روش‌های تقطیر در پالایشگاه

الف)تقطیر مداوم

امروزه به‌علت اقتصادی بودن مداوم در تمام عملیات پالایش نفت از این روش استفاده می‌شود.

در تقطیر مداوم برای یک نوع خوراک مشخص و برش‌های تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت به‌کار گرفته می‌شود.

به‌علت ثابت بودن شرایط عملیاتی در مقایسه با تقطیر نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج است.

با استفاده از تقطیر مداوم در پالایشگاه‌ها مواد زیر تولید می‌شود.

گاز اتان و متان به عنوان سوخت پالایشگاه، گاز پروپان و بوتان به عنوان گاز مایع و خوراک واحدهای پتروشیمی، بنزین موتور و نفت‌های سنگین به عنوان خوراک واحدهای تبدیل کاتالیستی برای تهیه بنزین با درجه آروماتیسیته بالاتر، حلال‌ها، نفت سفید، سوخت جت سبک و سنگین، نفت، گاز، خوراک واحدهای هیدروکراکینگ و واحدهای روغن‌سازی، نفت کوره و انواع آسفالت‌ها.

ب) تقطیر جز به جز

برای تفکیک برش‌های متشکله نفت خام عملیات فیزیکی و شیمیایی چندی بر روی آن به عمل می‌آورند تا فراورده‌های مورد نیاز جامعه امروزی را تولید نمایند. از مهم‌ترین آنها تقطیر جز به جز نفت و استخراج  می‌باشد. تقطیر جز به جز عبارت است از یک ‌سری تبخیر و تبرید که در سینی‌های یک برج استوانه‌ای صورت می‌گیرد. مایعات خالص در فشار محیط در دمایی به جوش می‌آیند که در آن دما فشار بخار آن برابر فشار محیط گردد. مایعات مخلوط در حدود دمایی که حاصل جمع فشارهای جزئی عوامل تشکیل دهنده آنها برابر فشار محیط گردد به جوش می‌آید.

در نقطه جوش فازهای بخار و مایع در حال تعادل می‌باشند. چنانچه فشار کاهش یابد تبخیر صورت می‌گیرد و در حالت معکوس تبرید اتفاق می‌افتد. از فشار بخار برای محاسبه ترکیب گازهای مخلوط درحالت تعادل استفاده می‌شود. وقتی که اجزا تشکیل دهنده یک محلول در برج تقطیر بطور دائم جدا می‌شوند بخارهایی که به سمت بالا حرکت می‌کند ترکیبات فرارتر مایع برگشت کننده به سمت پایین سرازیر است برخورد کرده و غلیظ‌تر می‌شود.

 شکل دستگاه تقطیر جز به جز:

تقطیر، روشی جهت استخراج اسانس از گیاهان دارویی و معطر

فرایند تقطیر نوعی روش استخراج اسانس است که قدمت طولانی داشته و در آن، مایع به ترکیبی که نقطه جوش متفاوت دارند تقسیم می‌شود.

تکنولوژی تقطیر نسبتا ساده بوده و قابل استفاده در مناطق روستایی نیز می باشد.

تقطیر با آب قدیمی‌ترین و ارزان‌ترین روش تقطیر است که طراحی و ساخت آن ساده و کم هزینه است.

این روش به طور عمومی برای استخراج اسانس از مواد خشک یا پودر شده گیاهی ( مانند ادویه‌‌‌‌‌‌‌‌های پودر شده مانند پوست درخت دارچین)، گل‌‌‌‌هایی مانند گل محمدی و اندام‌هایی که بسیار سخت و محکم هستند مانند ریشه‌ها، چوب‌ها و میوه‌های فندقه استفاده می‌شود. به عمل تبخیر و میعان متوالی تقطیر گویند. یعنی در این فرآیند مایعات ابتدا به بخار تبدیل شده و پس از فرآیندی بخار سرد و به مایع تبدیل می‌گردد. طی این فرآیند بخارات حاصل از گرما تحت تاثیر سرما تبدیل به قطرات مایع می‌گردد و با جمع آوری این قطرات که از میعانات پشت سرهم حاصل می‌گردد موادی خالص و مقطر به دست می آید. معمولا با عمل تقطیر می‌توان ترکیب مختلف معطر را بدون تغییر از گیاه خارج کرد. اسانس‌ها معمولاً با عمل تقطیر شامل ترکیبات مختلفی هستند ولی یک یا چند ترکیب عامل اصلی بوی اسانس محسوب می‌شود.

اجزای یک سیستم تقطیر ساده :

به طور کلی یک سیستم تقطیر ساده دارای چهاربخش است :

مشعل ( به عنوان منبع گرمایی)،

مخزن تقطیر، م

برد،

و قسمت جداکننده اسانس.

تقطیر تخریبی یا خشک

تقطیر تخریبی Destructive distillation

یکی از روش‌های قدیمی تقطیر مواد است که عبارت است از تقطیر مواد در حرارت بالا و در غیاب هوا.

تقطیر تخریبی فرایند حرارت دادن ماده جامد برای تجزیه‌ آن است. این فرایند تخریب کامل نمونه اولیه تشکیل مواد جدید را حاصل می‌شود. معمولا، درصدی از ماده‌ای که حرارت داده شده به کربن تبدیل می‌شود، و به دلیلی این فرایند گاهی اوقات کربنیزاسیون نیز خوانده می‌شود.

ماده‌ای در یک لوله‌ای که خالی از هوا است قرار داده می‌شود.

ترکیب سپس گرما داده می‌شود تا زمانیکه به تقریبا کربن خالص تبدیل شود. (نبود هوا از آتش گرفتن آن جلوگیری می‌کند).

مواد دیگر در ماده اولیه به بخار تبدیل می‌شوند و از درون یک لوله عبور می‌کنند که از چگالنده عبور می‌کند و به بازگرداننده ختم می‌شود.
تقطیر تخریبی برای تبدیل چوب به ذغال چوب مورد استفاده قرار می‌گیرد. بخار جمع‌آوری شده در طول حرارت دادن چوب توسط تقطیر جزء به جزء جداسازی می‌شود و به استیک اسید، استون و الکل چوب تبدیل می‌شود. از فرایندی مشابه برای تبدیل ذغال به ذغال کک استفاده می‌شود. محصولات دیگر بدست آمده از ذغال تقطیر شده گاز ذغال، قطران ذغال و آمونیا هستند.

تقطیر خشک(Dry distillation) :

فرآیندی است که طی آن با حرارت دادن به یک ماده جامد محصول گازی شکلی استخراج می‎شود که می‌توان این محصول را مجدداً سرد کرده و به صورت مایع یا جامد تبدیل کرد.

این فرآیند ممکن است به پیرولیز در ماده جامد منجر شود. دمای عملیاتی برای این نوع تقطیر نسبت به نوع کلاسیک آن بالاتر است. یکی از کاربردهای این روش جداسازی سوخت مایع از زغال سنگ و چوب است.


Warning: Use of undefined constant cmp - assumed 'cmp' (this will throw an Error in a future version of PHP) in /home/rozab/public_html/wp-content/plugins/automatic-tag-link/automatic-tag-link.php on line 83
انعقاد و لخته‌سازی

انعقاد و لخته‌سازی

انعقاد و لخته‌سازی (coagulation and flocculation)

انعقاد و لخته‌سازی از جمله فرایندهایی است که برای حذف مواد معلق یا کلوئیدی به کار می‌رود.

کلوئید‌ها ذراتی هستند که دامنه آنها 0.1 تا 1 نانومتر هستند.

این ذرات در حالت عادی ته نشین نمی‌شوند و نمی‌توان آن‌ها را با فرآیندهای معمولی تصفیه فاضلاب حذف کرد.

فرایند انعقاد شیمیایی در تصفیه آب  می‌تواند توام با ته نشینی و یا بدون ته نشینی باشد. بحث انعقاد شامل جزئیات استفاده از مواد منعقدکننده و پلیمر الکترولیت‌ها می‌باشد. مراحل انعقاد فلوکولاسیون و زلال‌ســازی در تصفیه آب‌های سطحی معمــول است. فرایند انعقاد و لخته‌سازی برای حذف مواد کلوئیدی مولد کدورت، رنگ (مواد آلی طبیعی) و آلک (فیتوپلانکتون) باکتریها و ویروس‌ها می‌باشد.

کلوئیدهای موجود در فاضلاب آب‌گریز یا آب دوست هستند.

کلوئیدهای آب‌گریز

(گل رس و …) هیچ کششی به محیط مایع ندارند و در حضور الکترولیت‌ها پایداری ندارند. آنها به سادگی با انعقاد ته نشین می‌شوند.

کلوئید‌های آب‌دوست

کلوئید‌های آب‌دوست مانند پروتئین‌ها، کشش قابل ملاحظه‌ای را به آب نشان می‌دهند.

آب جذب شده برای لخته‌سازی بازدارنده است و غالبا به تصفیه ویژه‌ای برای رسیدن به انعقاد نیاز دارد.

خصوصیات الکتریکی کلوئید‌ها باعث پیدایش نیروی دافعه‌ای می‌شود که از تراکم و ته نشینی آنها جلوگیری می‌کند.  یون‌های پایدارساز به شدت جذب یک لایه ثابت داخلی شده و بار ذره‌ای را تولید می‌کنند که با والانس و عدد یون‌های جذب شده تغییر می‌کند. یون‌های با بار مخالف لایه کم تراکم (Diffuse) خارجی را تشکیل می‌دهد که توسط نیروهای الکترواستاتیکی در نزدیکی سطح نگه داشته می‌شوند. پتانسیل psi به صورت افت پتانسیل بین حد فاصل کلوئید و محلول تعریف می‌شود. پتانسل زتا عبارتست از افت پتانسیل بین slipping plane و توده محلول که به بار الکتریکی ذره  و ضخامت لایه دوگانه بستگی دارد. ضخامت لایه دوگانه  یا غلظت و والانس الکترولیت‌های غیر ویزه نسبت عکس دارد.

از آنجا که پایداری یک کلوئید عمدتا ناشی از نیروهای الکترواستاتیک است، خنثی‌سازی این بار برای تحریک لخته‌سازی و ترسیب ضروری است. اگرچه اندازه گیری پتانسیل psi امکان پذیر نیست، پتانسیل زتا را می‌توان اندازه گیری کرد.

اندازه گیری زتا در انعقاد و لخته‌سازی

v = سرعت ذرات

E = ثابت دی الکتریک محیط

N  = لزج محیط

X = پتانسیل اعمال شده در واحد طول سلول

EM = تحرک الکتروفورزی

پتانسیل زتا از طریق اندازه‌گیری تحرک ذرات کلوئیدی در مقطع یک سلول، به‌صورتی‌که از داخل میکروسکوپ دیده می‌شود، تعیین می‌گردد.

دستگاه‌های متعددی برای این منظور در بازار موجود است.

چند نمونه از کمک منعقد کننده‌ها‌ی مورد استفاده در تصفیه خانه‌ها عبارتند از :

کربنات سدیم، آهک هیدراته، پلی الکترولیت‌ها.

موارد کاربرد کاربرد انعقاد و لخته‌سازی شیمیایی

  1. در فرآیند زلال‌سازی آب خام در تولید آب آشامیدنی و صنعتی
  2. منعقدسازی جامدات معلق و کلوئییدها در فرآیندهای شکر و تغلیظ مایعات
  3. جداسازی جامدات و ترکیبات آلی در آب برگشتی سیستم‌های تبرید و حرارتی
  4. جداسازی جامدات، روغن و گریس و اکسیدهای نامحلول در تصفیه آب برگشتی از بخش نورد در صنعت فولاد
  5. حذف رنگ، مواد جامد معلق کلوئیدها در صنایع تولید محصولات پتروشیمی
  6. منعقد کننده در سیستم‌های تصفیه پساب‌های صنعتی و بهداشتی.

مکانیسم انعقاد و لخته‌سازی

انعقاد حاصل دو مکانیسم اساسی است :

  • انعقاد پری سینتیک یا الکتروسینیتیک که در آن پتانسیل زتا به وسیله یون‌ها یا کلوئیدهای با بار مخالف تا سطح کمتر نیروهای جاذبه واندوالسی کاهش می‌یابد.
  • انعقاد ارتوسنتیک، که در آن ذرات انباشته شده (micelles) و توده‌هایی را تشکیل می‌دهند که ذرات کلوئیدی را دور خود جمع می‌کنند.

افزودن کاتیون‌های با بار زیاد، بار ذره و فاصله موثر لایه مضاعف را کاهش داده و در نتیجه پتانسل زتا کاهش می‌یابد.  با حل شدن ماده منعقد کننده، کاتیون‌ها با بار منفی روی کلوئیدها را خنثی می‌کنند. در انعقاد و لخته‌سازی ، این امر قبل از شکل‌گیری لخته قابل رویت اتفاق می‌افتد و اختلاط سریع که کلوئید را اندود می‌کند در این فاز موثر است. سپس لخته‌های ریز شکل می‌گیرند که به علت جذب +H بار مثبت را در دامنه اسیدی نگه می‌دارند.این لخته‌های میکرو اغلب برای خنثی‌سازی و پوشاندن درات کلوئیدی به کار می‌روند. این فرآیند لخته‌سازی یا فلوکولاسیون است که کلوئیدها را با یک لخته اکسید آبی متراکم می‌کند. در این فاز، جذب سطحی نیز فعال است. کلوئیدها که در ابتدا جذب نشده‎اند، با گیر کردن در لخته‌های حذف می‌شوند.

آلومینویم 3 بار مثبت و آهن ۳ بار مثبت  در انعقاد و لخته‌سازی

در انعقاد و لخته‌سازی در  صورت لزوم در ابتدا باید قلیائیت افزایش یابد ( افزایش بی کربنات باعث تولید قلیائیت می‌شود بدون اینکه PH بالا برود)،  سپس آلوم یا نمک‌های آهن ۳ ظرفیتی اضافه می‌شوند. این نمک‌ها، کلوئید را با آلومینویم سه بار مثبت و آهن سه بار مثبت و لخته‌های ریز را با بار مثبت می‌پوشاند.

در فرایند انعقاد و لخته‌سازی کمک منعقد کننده‌ها مانند سیلس فعال و یا پلی‌الکترولیت‌ها برای تشخیص بیشتر لخته‌ها و کنترل پتانسل زتا در خاتمه افزوده می‌شوند. پس از افزودن قلیا و ماده منعقد کننده، اختلاط سریع ۱تا۳ دقیقه‌ای و بدنبال آن لخته‌سازی  با افزودن کمک منعقد کننده به مدت ۲۰تا ۳۰ دقیقه توصیه شده است. ناپایداری را می‌توان از طریق افزودن پلمیر‌های کاتیونی  به انجام رسانید که می‌توان سیستم را بدون تغییری در PH به نقطه ایزوالکتریک برساند. اگر چه پلیمر‌ها به عنوان منعقد کننده ۱۰تا ۱۵ برابر آلوم تاثیر دارند ولی میزان قابل ملاحظه‌ای گران هستند.

استفاده از سولفات آهن و آهک در تصفیه آب مقداری سختی آب را افزایش می دهد ولی خاصیت خورندگی در آب ایجاد نمی‌کند استفاده از سولفات آهن نسبت به آلوم مقرون به صرفه‌تر است ولی بهره‌برداری از سیستم به دلیل عملکرد توسط دو ماده شیمیایی مشکل‌تر خواهد بود.

سولفات آهن کلرزده شده و کلرورآهن سه ظرفیتی و آهک در تصفیه آب استفاده می‌شوند.

یکی از معمول‌ترین موارد مورد استفاده کلرور آهن(Fecl3)  می‌باشد که در محدوده PH ، ۴-۱۲ مناسب می‌باشد.

مزیت استفاده از منعقد کننده‌های آهن سه ظرفیتی

مزیت استفاده از منعقد کننده‌های آهن سه ظرفیتی عبارت از:

  1. انعقاد در تغییرات وسیع PH بین ۴-۹ امکان پذیر است.
  2. عمل یکپارچه شدن ذرات و در نتیجه سنگینی و ته نشینی مواد سریعتر انجام می شود.
  3. در از بین بردن رنگ، طعم ، بو و مزه نا‌ مطبوع آب موثرتر واقع می شود.

سولفات آهن سه ظرفیتی در فرم و اشکال مختلف کریستال جامد، مایع و پودر قابل تهیه است. آهک هیدراته، کربنات سدیم سیلیس فعال و پلی الکترولیت‌ها به عنوان مواد کمک انعقاد در تصفیه خانه آب استفاده می‌شود. آهک هیدراته با درصد خلوص ۷۰ درصد به صورت تغذیه خشک در دسترس می‎باشد. سیلیس فعال عبارت است از سیلیکات سدیم که توسط اسید سولفوریک، سولفات آلومینیوم، دی اکسیدکربن یا کلر فعال شده است. پلی الکترولیت‌ها ممکن است آنیونی یا کاتیونی و یا آمفوتریک باشند. عموماً پلی الکترولیت‌ها تحت نام و علائم تجاری در دسترس می‌باشد. از خاک رس و بنتونیت نیز به عنوان کمک منعقد کننده استفاده می‌شود.

اثرات بهداشتی مواد منعقد کننده

استفاده از مواد منعقد کننده در آب ممکن است اثرات سوء بهداشتی داشته باشد. همچنین مواد شیمیایی مضر ممکن است از طریق تولید و استفاده پلی الکترولیت‌ها به آب افزوده شود مانند آکریل آمید و اپن کلروهیدرنی که باید مقادیر آن کمتر از حداکثر مجاز باشد. برای کاهش غلظت این گونه مواد در آب باید در فرآیند آب‌گیری از لجن از برگشت آب لجن به آب خام جلوگیری کرد.

آزمایش جارتست

جهت مطالعه عمل انعقاد و تعیین میزان مواد منعقد کننده و نیز انتخاب نوع مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده از آزمایش جارتست استفاده می‌شود. در این آزمایش مقدار و میزان مواد شیمیایی لازم جهت عمل انعقاد، مقدار PH مناسب و نیز مواد شیمیایی مورد نیاز تعیین می‌شود.

روش کلی جارتست

روش کلی جارتست بصورت زیر است:

  1. تهیـﺔ شش نمونه یک یا دو لیتری از آب مورد نظر.
  2. برای هر نمونه ماده منعقد کننده یا کمک منعقد کننده مورد نظر اضافه می‌شود.
  3. عمل اختلاط سریع به‌وسیله همزن با سرعت زیاد به مدت یک دقیقه انجام می‌شود.
  4. نمونه‌های مورد آزمایش با همزن با سرعت کم به مدت ده دقیقه مخلوط می‌شود.
  5. زمان ظهور لخته‌ها در هر یک از نمونه‌ها یادداشت می‌شود و با توجه به نوع مواد مصرفی و PH و مواد کمکی مورد نیاز برای تصفیه آب مورد نظر تعیین می‌گردد.

هدف از انجام این تست

  1. تعیین مقدار مناسب ماده منعقد کننده اصلی
  2. تعیین مقدار مناسب ماده منعقد کننده فرعی
  3. تعیین پی هاش PH مناسب برا انعقاد

استفاده از جارتست بهترین روش برای تعیین کدورت و پارامترهای اپتیمم (مقدار موثر مواد منعقد کننده،PH زمان ) فلوکولاسیون و ضرورت استفاده از کمک منعقدکننده می‌باشد.

PH   اپتیمم و غلظت منعقد کننده بستگی به خصوصیات و ویژگی‌های آب خام دارد. تغییرات کیفیت آب خام و انتخاب بهترین عملکرد انعقاد تنظیم PH و غلظت و نوع مواد انعقاد کننده  از طریق جارتست امکان پذیر است. همچنین برای مقایسه انواع مختلف مواد منعقد کننده و غلظت مناسب تزریق مواد از این روش استفاده می‌شود.
نمک‌های آلومینیوم و آهن اسیدی بوده و PH کل بستگی به قلیائیت آب دارد. افزایش قلیائیت برای بهبود تشکیل فلوک‌ها و همچنین برای کنترل PH از طریق افزودن مواد کمکی مانند آهک و خا کستر سودا انجام می‌شود.
درحین بهره‌برداری از یک تصفیه خانه، بهره‌بردار بطور تجربی می‌تواند با توجه به کدورت آب خام ورودی مقدار مورد نیاز منعقد کننده برای حذف کدورت را مشخص نماید.

محاسن انجام این تست

  1. باعث حذف کدورت می‌شود.
  2. باعث حذف ترکیبات اضافی فاضلاب مثل OCD می‌شود.
  3. با استفاده از آلومینیم می‌توان مقدار فلوراید را از 8.5 به 2.1 کاهش داد.
  4. منجر به حذف رنگ می‎شود.

معایب

  1. باعث تولید لجن حجیم می‌شود که به راحتی آب خود را از دست نمی‌دهد.
  2. استفاده از برخی منعقد کننده‌ها مثل آلوم، آب را پایین آورده و باعث سرعت بخشیدن به خوردگی لوله‏ها می‌شود.
  3. بعضی از منعقد کننده‌ها می‌توانند اثر سوئی بر بدن انسان داشته باشد.

اختلاط سریع

در حوضچه‌ها اختلاط سریع مواد شیمیایی به آب اضافه شده و به سرعت با آب مخلوط می‌گردد. معمولاً عمل اختلاط سریع از طریق بهم‌زنی شدید هیدرولیکی یا مکانیکی صورت می‌گیرد. مدت اختلاط کمتر از 30 ثانیه توصیه شده است.

فلوکولاسیون (لخته سازی)

در حوضچه فلوکولاسیون شرایطی فراهم می‌شود که ذرات به یکدیگر چسبیده و تشکیل فلوک دهند. زمان ماند برای تشکیل فلوک‌ها 20 دقیقه بوده و سرعت عبور آب از حوضچه نباید از 15/0 متر در دقیقه کمتر و از 45/0 متر در دقیقه بیشتر باشد. حوضچه‌های فلوکولاسیون و حوض ته نشینی باید تا آنجا که ممکن است نزدیک یکدیگر باشند. در حوضچه فلوکولاسیون از مخلوط‌کن پارویی یا تیغه‌ای که به آرامی در آب می‌چرخد استفاده می‌شود. این پاروها بطور افقی در جهت موازی یا متقاطع با جریان آب نصب می‌شوند.

فلوکولاتور پارویی شامل یک محور با بازوهای فولادی است که بر روی محور یک سری پاروی تیغه ای چوبی یا فلزی نصب شده است. محور با سرعت کم (100-60) دور در ساعت باعث یک حرکت بسیار ملایم در سیال می‌گردد و در نتیجه سبب تصادم و نزدیکی ذرات بهم خواهد شد. سرعت زیاد در حوضچه فلوکولاسیون باعث شکسته شدن فلوک‌های تشکیل شده خواهد شد.

لخته‌سازی با آلوم:

لخته‌سازی با آلوم با فیلترهای ثقلی سریع (تند) و شنی تحت فشار باید سطوحی پوشیده از لایه ژلاتین هیدروکسید آلومینیوم داشته باشند تا هر گونه خاک و شن و ذرات کلوئیدی موجود در آب را به جای ماندن در داخل ذرات شن از بستر شنی خارج کنند . علاوه بر خارج کردن مواد معلق این لایه، جلبک‌ها را نیز می‌زداید و مواد رنگی و باکتری‌های موجود در آب را نیز جدا یکی از (Al2(SO4)3 18 H2O) می‌کند. آلوم یا سولفات آلومینیوم کوآگولانت‌های بسیار رایج است از آنجا که این ماده اسیدی است نیازمند قلیائیت موجود در آب می‌باشد، تا واکنش منجر به تشکیل لخته‌های هیدروکسید آلومینیم گردد.

عملیات لخته‌سازی با آلوم

برای هر پاوند آلوم اضافه شده ، نیم پاوند سود سوزآور یا بیش از 0.75 پاوند بیکربنات سدیم برای تکمیل واکنش نیاز است. بنابراین قبل از اضافه کردن آلوم pH آب باید بین 7.5-8 قلیائیت بین 200  150 پی پی ام باشد. در پی هاش 5.5 یا بالای 8.5 آلوم فلاک مناسبی ایجاد نمی‌کند و ممکن است کل آن در محلول باقی بماند.

لازم است که آلوم را بعد از شستشوی معکوس اضافه کنیم. مقدار لازم برای فیلتراسیون مناسب بستگی به تجربه و طراحی فیلتر دارد. به عنوان یک راهنمایی کلی 2تا4 اونس آلوم برای هر فوت مربع در سطح  فیلتر نیاز است. این ماده باید به صورت محلول 10 %  یا کمتر در یک دوره 1 تا 2 ساعته به ورودی فیلتر اضافه شود.

اگر آلوم خیلی سریع به آب اضافه شود پی هاش آب ممکن است به زیر 5.5 کاهش یابد که در این سطح فلاک تشکیل نمی‌شود اما از میان فیلترها عبور می‌کند. در هر حال وقتی این آب با آب استخر مخلوط می‌شود. پی هاش بالا می‌رود و باعث تولید فلاک آلوم در آب و کدورت و تیره شدن  آب می‌گردد.

شرکت فنی و مهندسی رز آب صنعت مفتخر است با بهره‎گیری از کادری مجرب و ارائه دستگاه‌های تصفیه آب را با بهترین کیفیت، راندمان بالا و کمترین قیمت را به تمام هموطنان عزیز و در تمام نقاط کشور پهناور ایران قرار دهد.

جهت دریافت مشاوره و سفارش دستگاه آب شیرین کن با شماره‎های زیر تماس حاصل فرمایید:

02536656447*** 09122533667