دستگاه سختی گیر

 برای سختی زدایی معمولاً از دستگاه های 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، کلسيم و منيزيم را با سديم تعويض کرده و آب سخت را به آب نرم تبديل مي کنند.به همین دلیل سختی گیر رزینی کاربرد فراوان دارد.

رزينهاي دستگاه سختي گير پس از مدت زمان معين اشباع مي شوند و کارايي خود را از دست مي دهند. اگر رزين با محلول کلرو سديم 10% شستشو شود، خاصيت سختي گيري خود را باز مي يابد.

استفاده از فیلتر شنی

غلظتهاي کمتر و يا بيشتر نمک اثر کمتري دارند. استفاده از آبهاي گل آلود و داراي مواد معلق، و همچنين آبهايي که داراي املاح آهن، منگنز، مس و ديگر فلزات سنگين مي باشند، رزينها را فرسوده و آبدهي دستگاه سختگير را کم مي کنند. توصيه مي شود قبل از دستگاه سختي گير، مواد معلق آب، توسط يک فیلتر شنی جدا شوند. و براي کاهش املاح فلزات سنگين تدبير لازم گرفته شود.
راه اندازی، بهره برداری و تجدید بار دستگاه سختی زدایی ممکن است دستی، یا با فرمان الکترونیکی، به طور خودکار انجام گیرد.

 کاربرد سختی گیرها

1. کاهش سختی آب های آشامیدنی که طبق استاندارد WHO مقدار سختی را در آبهای مصرفی بر حسب caco₃ ، معادل 250 میلی گرم پیشنهاد شده است.
2. حذف سختی آب دیگ های بخار.
3. حذف یا کاهش سختی آب در سیستم گرمایش و سرمایش.
4. حذف یا کاهش سختی آب در صنایع نساجی و رنگرزی و….

مشخصات فنی سختی گیر

1. مخزن دستگاه سختی گیر ساخته شده از ورق کربن استیل مطابق استاندارد با دریچه آدم رو.
2. سیستم های پخش کننده و جمع آوری آب همراه با نازلهای مخصوص.
3. لوله کشی از جنس گالوانیزه PVCيا پلی اتیلن.
4. يك لايه شن سيليسي دانه بندي شده.
5. مخزن نمک از جنس پلی اتیلن، فلزی یا بتنی.
6. کنترلر به صورت: دستی، نیمه اتوماتیک، تمام اتوماتیک.

روش احياء سختی گير با شير چند راهه

1. اهرم (دسته) شير را به مدت 20-10 دقيقه روي شماه 1 بگذاريد تا عمل شستشو معکوس انجام شود. بدين ترتيب مواد معلق از بستر رزين زدوده مي شوند و فشردگي بستر کاهش مي يابد.
2. شير منبع نمک را باز کنيد. سپس اهرم را به مدت 25 الي 45 دقيقه در موقعيت شماره 2 قرار دهيد. تا رزين دستگاه سختي گير با محلول نمک شستشو شود.
3. شير منبع نمک را ببنديد. اهرم را در موقعيت 2 نگهداريد تا رزين با آب تميز شستشو شود.
4. جهت بهره برداري از دستگاه تصفيه، اهرم شير را به موقعيت 3 منتقل نماييد.

منبع آب نمک را براي احياء دوره بعد آماده نماييد. براي اين منظور، کمبود نمک آن را جبران و مخزن را از آب سختي گرفته شده پر کنيد.

بخارسازه خراسان تولید کننده سختی گیر رزینی,سختی گیر آب,سختی گیر رزینی تمام اتوماتیک

نحوه رفع سختی آب

آب سخت آبی است که حاوی نمك‌ هاي معدني از قبيل ترکیبات کربنات‌های هیدروژنی، کلسیم، منیزیم و … است.سختی آب بر دو نوع است:دایمی و موقتی تغییرات سختی آب بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد، کم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهکی، سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولاً سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود.

مضرات آب سخت

آب سخت برای مصرف در کارخانجات مناسب نیست. از مضرات آن ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ و خوردگی

آن میشود.

سختی آب، عامل تشکيل رسوب در ديگهای بخار، مبدلهای حرارتي، برجهاي خنک کننده و سيستمهاي سرد کننده مي

باشد. اگر آب سخت براي شستشو به کار رود، صابون هدر مي رود. در صنايع نساجي و رنگرزي کيفيت رنگ افت میکند. انحلال سود سوز آور در آب، منيزيم را به صورت هيدروکسيد منيزيم رسوب مي دهد. سختي بيش از حد باعث سوء هاضمه و بروز بيماريهاي کليوي مي شود.

رفع سختی آب

جهت رفع سختی آب، تعداد زیادی مواد شیمیایی موجود است، که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود آب، به دیگ ها اضافه می کنند. که باعث گرفتن سختی آب می شود. و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد، آهک و گچ را رسوب می‌دهند (باعث شناور شدن رسوب در آب دیگ می شود) و دیگر این رسوب، محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوریکه می‌توان آنرا به آسانی پاک نمود.

البته به یاد داشته باشید جهت خروج این رسوبات معلق شده در دیگ باید طبق یک برنامه زمان بندی شده و منظم اقداماتی از جمله زیرآب زدن به صورت مداوم تکرار شود.

سختی زدایی

برای برطرف کردن سختی موقت آب، با جوشاندن آن کربنات‌ های هیدروژن محلول، به کلسیم نامحلول تبدیل شده و تشکیل رسوب می‌دهند. این رسوب در مناطق دارای آب سخت، درون دیگ ها دیده‌ می‌شود. سختی دایمی آب را می‌توان با کمک نرم‌ کننده‌های تبادل کننده یون، مانند پرموتیت برطرف کرد. آبی که در طبیعت وجود دارد تقریباً همیشه ناخالص می‌باشد.

زیرا اغلب دارای گچ، آهک، نمک طعام، ترکیبات منیزیم، آهن، اکسیژن و ازت، انیدرید کربنیک، ترکیبات آلی و غیره است، مقدار این ناخالصی ها در آبهای مناطق مختلف متفاوت است.

نحوه ی عملکرد رفع سختی آب

یکی از اجسام گیرنده سختی آب تری ناتریم فسفات Na₃PO می‌باشد، که با اسم آلبرت ‌تری بکار می‌رود. یون کلسیم موجود در آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به تری کلسیم فسفات PO₄2Ca₃می‌گردد و رسوب می‌نماید.
بر اثر پختن بی‌کربنات، کلسیم آب تبدیل به کربنات می‌شود و رسوب می‌نماید، (Ca₃H2Ca  → CO₃Ca + CO_{2 +} H₂O) و بی کربنات کلسیم آب، بر اثر کربنات سدیم، گچ و بی‌کربنات کلسیم، به کربنات کلسیم تبدیل می‌شود و رسوب می‌گردد:

Ca₃H₂Ca + CO₃Na₂   → CO₃Ca + 2CO₃HNa
SO₄Ca + CO₃Na₂      → CO₃Ca + SO₄Na₂

اخیرا به مقدار زیاد از رزین ها که قادرند تعویض یون کنند، برای رفع سختی آب استفاده می‌کنند. رزین لواتیت در آلمان و آمبرلیت و دووکس در آمریکا استعمال می‌گردد.

تعیین درجه سختی آب

درجه سختی آب را از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌کنند.

در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یک لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یک است.
در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می‌گویند که یک درجه سختی دارد.
در انگلستان اگر آبی ده میلی گرم کربنات کلسیم و یا همسنگ آن کربنات منیزیم در ۰.۷ لیتر داشته باشد یک درجه سختی دارد.
برای تعیین سریع سختی آب، کارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرصهایی ساخته است. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج، آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می‌نمایند، و به‌ وسیله معرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز می‌کنند و آگاه آنقدر از این قرصها در آن می ‌اندازند تا رنگ آب سبز گردد.

شماره قرصهای ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب می‌باشد. دقت این روش تا نیم درجه است. در ایران معمولا از کیت های خاصی استفاده می شود.

دستگاه سختی گیر

سختی گيری براي جدا كردن دو عنصر كلسيم و منيزيم بكار ميرود. اگر اين دو عنصر از آب جدا نشوند، همان اتفاقي در ديگ بخار مي‌افتد كه در كتري رخ مي‌دهد. در واقع رسوبات، سطح بين لوله هاي آتش خوار با آب را كاهش مي دهد و انرژي بيشتري براي توليد ميزان معيني فشار مصرف مي‌شود. همچنين پاكسازي اين لوله ها علاوه بر هزينه بر بودن خط توليد را نيز متوقف مي‌كند.
اين بخش از دو مخزن تشكيل مي‌شود، مخزن اول شامل بافت رزين سه ‌بعدي بوده كه با منيزيم تركيب شده RMg بوجود مي‌آورد در نتيجه سختي آب از بين مي‌رود ولي نمي‌توان آن را به فاضلاب هدايت كرد. چون رزين از دست خواهد رفت. سپس مخزن دوم به عنوان مخزن احيا استفاده مي شود. در اين مخزن آب‌ نمك وجود دارد. واكنشهاي به صورت زير انجام مي‌شود. (واکنش زير، با تركيب رزين و منيزيم انجام مي گیرد).

واکنش اول : MgSo₄ + R —> RMg + So₄

واكنش دوم :   NaCl + RMg + So₄ —> RNa + MgCl₂

اكنون آب وارد مخزن نمک شده، و RNa مجددا با سولفات منيزيم تر كيب شده و توليد RMg مي‌نمايد. كه با انجام چرخه‌ایي اين واكنش ‌ها، رزين مجددا احيا شده و از چرخه احیا خارج مي‌شود.

اكنون سختي آب گرفته شده. ولي براي وارد شدن به داخل ديگ باز مشکلاتی وجود دارد.
لازم به ذکر است همان گونه که بیان شد، دستگاه سختی گیر تنها قادر به جداسازی دو عنصر مضر کلسیم و منیزم است. جهت جداسازی دیگر عنصرها از آب دیگ بخار و تاسیسات، تدابیر دیگری باید در نظر گرفت.

کمک به سختی گیر

لازم به یادآوری می باشد، در زمان تولید در کارخانه و کارکرد مداوم دیگ بخار، ممکن است بیش از ظرفیت سختی گیر آب مصرفی از آنها عبور کند، که مسلما تمامی املاح کلسیم و فسفر به قطع فیلتر و جداسازی نمی شود. در این صورت تدبیر ثمر بخش موادی است که املاح منیزم و کلسیمی که فیلتر نمی شوند را، در آب جوش به هنگام کار دائم دیگ بخار به صورت غیر قابل رسوب در می آورد، و مانع چسبیدن آنها به سطح فلز مخزن آب، روی لوله ها و کوره می شود. که با قیمت بسیار ارزانی در دسترس می باشند. و با اضافه نمودن آنها به آب مصرفی دیگ بخار و درین های (زیرآب زنی) مرتب طبق آزمایش های لازم آب ورودی دیگ، این املاح معلق و نچسب به هرز آب فرستاده می شود.

شهرهایی با آب سخت

اکثر شهر های ایران و البته شهر های قم، زاهدان، دلیجان، ساوه، سمنان و… از شهرهایی هستند که آب آنها از سختی بالایی برخوردار است. بدیهی است که، رفع سختی آب از وظایف بسیار مهم اپراتور در طول نگهداری روزانه و شیفت کاری است، و به جهت جلوگیری از صدمات مخرب و گاهی غیر قابل جبران و مصیبت بار بعدی که در مدت کوتاهی به سیستم تاسیسات وارد می گردد تدبیر لازم با هزینه ای بسیار اندک در قبال تاسیساتی حرارتی که به قطع قسمتی حیاتی برای تولید مداوم و مستمر است، اتخاذ گردد.