انواع مختلف دستگاه سختی گیر آب

آب سخت چیست؟

آب سخت یک اصطلاح عام است که به عنوان منبع آب مورد استفاده قرار می گیرد و مقادیر زیادی مواد معدنی(از جمله کلسیم و منیزیم ) از زمین را جذب می کند.

آب  اگر در مقادیر قابل توجهی فاقد این مواد معدنی(کلسیم و منیزیم) باشد، آب به عنوان آب نرم توصیف می شود.

آب به طور طبیعی در منابع آب حاصل از دریاچه ها و نهر ها نرم می باشد همچنین آب نرم می تواند به دلیل تصفیه مصنوعی، چه در شرکت آب و برق شهری و چه با استفاده از دستگاه تصفیه آب درون خانه استفاده شود.

اصول سختی‏ گیر آب

وجود یون‌های فلزی خاص مانند کلسیم و منیزیم، عمدتاً به‌عنوان بی‌کربنات، کلرید و سولفات، در آب باعث ایجاد مشکلات مختلفی می‌شود.

آب سخت منجر به تجمع رسوب آهکی می شود که می تواند لوله کشی را آلوده کند و باعث خوردگی گالوانیکی شود.

در سختی‏ گیر آب در مقیاس صنعتی، جریان پساب حاصل از فرآیند تولید مجدد می‌تواند رسوب‌ هایی را ایجاد کند که ممکن است با سیستم‌های فاضلاب تداخل داشته باشد.

احساس لغزندگی ناشی از شستشو در آب سختی گیری شده به دلیل جذب ضعیف صابون به یون های آب در زمانی که آب از محتوای معدنی خود خارج شده است ایجاد می شود .سطح پوست انسان دارای بار سبکی است که صابون تمایل دارد با آن بچسبد و برداشتن آن به تلاش بیشتر و حجم بیشتری از آب نیاز دارد.

آب سخت حاوی یون‌های کلسیم یا منیزیم است که پس از واکنش با صابون، نمک‌های نامحلول را تشکیل می‌دهند و پوششی از استئارات‌های نامحلول را روی سطوح وان و دوش باقی می‌گذارند که معمولاً کف صابون نامیده می‌شود.

روش های سختی‏ گیر آب

رایج ترین روش برای حذف سختی آب به رزین تبادل یونی یا اسمز معکوس متکی است. روش‌های دیگر شامل روش‌های رسوب‌گذاری و جداسازی با افزودن عوامل کیلیت‌کننده است. تقطیر و اسمز معکوس از پرکاربردترین روش های غیر شیمیایی برای سختیگیری آب هستند.

• روش رزین تبادل یونی

دستگاه ‌های سختی گیر آب معمولی که برای مصارف خانگی در نظر گرفته شده‌اند، به رزین تبادل یونی بستگی دارند که در آن «یون‌های سختی» – عمدتاً Ca²⁺ و Mg²⁺ با یون‌های سدیم مبادله می‌شوند. دستگاه های تبادل یون سختی را با جایگزینی منیزیم و کلسیم (Mg²⁺ و Ca²⁺) با یون های سدیم یا پتاسیم (Na⁺ و K⁺) کاهش می دهند.

رزین‌های تبادل یونی، پلیمرهای آلی حاوی گروه‌های عاملی آنیونی هستند که کاتیون‌های دو ظرفیتی (Ca²⁺) قوی‌تر از کاتیون‌های تک ظرفیتی (Na) به آن‌ها متصل می‌شوند.

مواد معدنی به نام زئولیت نیز خواص تبادل یونی از خود نشان می دهند. این مواد معدنی به طور گسترده در مواد شوینده استفاده می شود.

رزین ها همچنین برای حذف یون های کربنات، بی کربنات و سولفات جذب شده و یون های هیدروکسید آزاد شده از رزین در دسترس هستند.

هنگامی که تمام یون های Na در دسترس با یون های کلسیم یا منیزیم جایگزین شدند، بسته به نوع رزین مورد استفاده، رزین باید با شستشوی یون های Ca²⁺ و Mg²⁺ با استفاده از محلول سدیم کلرید یا هیدروکسید سدیم شارژ شود.

برای رزین‌های آنیونی، بازسازی معمولاً از محلول هیدروکسید سدیم یا هیدروکسید پتاسیم استفاده می‌کند. فاضلاب های شسته شده از ستون تبادل یونی حاوی نمک های کلسیم و منیزیم ناخواسته معمولاً به سیستم فاضلاب تخلیه می شود.

• سختی گیر آب با آهک

سختیگیر با آهک فرآیندی است که در آن آهک به آب سخت اضافه می شود تا سختیگیر شود. این روش دارای چندین مزیت نسبت به روش تبادل یونی است، اما عمدتاً برای کاربردهای تصفیه تجاری مناسب است.

• عوامل کی لیت ساز

عوامل کی لیت ساز در تجزیه و تحلیل شیمیایی، به عنوان نرم کننده آب، و مواد تشکیل دهنده بسیاری از محصولات تجاری مانند شامپوها و نگهدارنده های مواد غذایی استفاده می شوند.

اسید سیتریک برای سختیگیری آب در صابون ها، محصولات مراقبت شخصی و شوینده های لباسشویی استفاده می شود. یک عامل کی لیت ساز مصنوعی رایج مورد استفاده اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) است که ممکن است به صورت نمک تترا سدیم یا دی سدیم وجود داشته باشد.

با توجه به نگرانی‌های مربوط به سمیت زیست محیطی و آبی در مورد استفاده گسترده از EDTA در محصولات مراقبت شخصی و خانگی، جایگزین‌هایی مانند فیتات سدیم/اسید فیتیک، تترا سدیم گلوتامات دی استات و تری سدیم اتیلن دی آمین دی‌سوکسینات استفاده رایج‌تری پیدا می‌کنند.

در سختی گیر رزینی تولید شده در شرکت بهساز آب از رزین  های کاتیونی برند PROLITE ساخت کشور انگلستان استفاده می شود.

در رزین های کاتیونی تبادل یون سدیم محلول در آب با یون های کلسیم و منیزیم صورت می گیرد.این تبادل یون تا اتمام یون های سدیم رزین ادامه خواهد داشت و بعد ازآن رزین می بایست با یک اسید معدنی مانند اسید کلریدریک و یا اسید سولفوریک احیا گردد.

• روش شستشو با سودا

در این روش، آب با مقدار محاسبه‌شده ای از سودای شستشو (Na₂CO₃) تصفیه می‌شود که کلریدها و سولفات‌های کلسیم و منیزیم را به کربنات‌های مربوطه تبدیل می‌کند که رسوب می‌کنند.

CaCl₂ + Na₂CO₃ –> CaCO₃ + 2NaCl

MgSO₄ + Na₂CO₃ –> MgCO₃ + Na₂SO₄

• تقطیر و آب باران

از آنجایی که Ca²⁺ و Mg²⁺ به عنوان نمک های غیرفرار وجود دارند، می توان آنها را با تقطیر آب حذف کرد. تقطیر در بیشتر موارد بسیار گران است.

آب باران نرم است زیرا به طور طبیعی در طول چرخه آب تبخیر، تراکم و بارش تقطیر می شود.

• اسمز معکوس

اسمز معکوس از یک گرادیان فشار اعمال شده بر روی یک غشای نیمه تراوا برای غلبه بر فشار اسمزی و حذف مولکول های آب از محلول با یون های سختی استفاده می کند.

غشاء دارای منافذ به اندازه کافی بزرگ است تا مولکول های آب را برای عبور بپذیرد. یون های سختی مانند Ca²⁺ و Mg²⁺ در منافذ قرار نمی گیرند.

منبع آب نرم به دست آمده عاری از یون های سختی است بدون اینکه هیچ یون دیگری اضافه شود. ممبران ها نوعی فیلتر آب هستند که نیاز به تمیز کردن یا تعمیر و نگهداری منظم دارند.