سختی گیر چیست؟
اگر از آب لوله‌کشی شهری برای دم کردن چای استفاده کرده باشید، قطعا با رسوباتی که بعد از مدتی به کف کتری می‌چسبد مواجه شده‌اید. حال تصور کنید که این رسوبات در لوله‌ها و اجزا تمامی دستگاه‌هایی که به آب شهری متصل هستند یا از آن استفاده می‌کنند، جمع می‌شوند. این رسوبات املاحی هستند که در آب قرار دارند.
آب با املاح زیاد، آب سخت نامیده میشود. سختی‌گیری یک نیاز بین المللی است با استانداردهای تعریف شده در استفاده خانگی و صنعتی در هر کشور نیز متفاوت است و برای برطرف کردن این مشکل و رساندن به حد استاندارد نیاز به سختی گیر می‌باشد.
سختی‌گیر چیست؟
چرا باید از سختی گیر استفاده کنیم؟
نویسنده: امیر قمی
سختی آب چیست؟
آب اگر خالص باشد هیچ رسوبی نخواهد داشت، ولی با توجه به وجود املاح در آب شهری که غالباً از آب چاه‌ها تأمین می‌گردد رسوب در سیستم تشکیل میشود.
این املاح در آب اصطلاحاً با کلمه‌ای به نام سختی شناخته میشود.
انواع سختی
سختی دو نوع دارد ، سختی موقت و دائم و تجمیع آنها سختی کل نامیده میشود.
سختی موقت: با گرما دیدن آب ته نشین میشود و باعث تشکیل رسوب ظاهری می‌گردد که از نوع کربنات کلسیم می‌باشد.
سختی دائم: با گرما دیدن ته نشین نمیشود و در آب باقی می‌ماند.
به همین دلیل است که با گرما دیدن آب، سختی دائم همچنان محلول در آب باقی می‌ماند و فقط سختی موقت ته نشین میشود و ایجاد رسوب میکند. بنابراین نیاز به سیستمی داریم که این سختی را از آب بگیرد و آن را با درجه خلوص مورد نیاز استفاده کنیم؛ این سیستم‌ها را سختی‌گیر می‌نامیم.
انواع روش‌های سختی‌گیری
روش فیزیکی:
سختی گیری با روش های مختلفی صورت میپذیرد که موثرترین آن ها به روش های فیزیکی که با گذر آب از فیلترهای شنی یا سیستم RO خانگی و صنعتی صورت میپذیرد و سختی آب گرفته و یا کاهش پیدا میکند.
روش مکانیکی:
روش دیگر با فرآیند مکانیکی که ذرات سختی آب از بین رفته و رسوب آهکی تا دور ریز شدن آب ته نشین نشده و اجازه چسبیدن به سطوح در تماس با آب را نمیدهد و در نتیجه رسوبی تشکیل نمیشود.
روش شیمیایی:
روش بعدی به صورت شیمیایی هست که همانند روش مکانیکی سختی از بین نمیرود و اثر ذرات تغییر کرده و به جذب سطوح نمیشوند.
انواع سختی گیرها
سختی گیر فیزیکی
فیلترهای شنی، فیلتر تصفیه آب خانگی و فیلترهای اسمز معکوس
فیلتر شنی چیست؟
مخزن‌هایی هستند که تحت فشار اتمسفر، به شکل استوانه‌ای و به صورت عمودی و یا افقی ساخته میشود و جنس بدنه آنها از ورق فولاد یا گالوانیزه با روکش اپوکسی برای فشار کارکرد بالا و برای فشار کارکرد پایین از فایبرگلاس ساخته میشود، داخل این مخزن از سیلیس، ماسه و کربن فعال پر میشود.
عملکرد این سیستم از نوع فیزیکی است و همانطور که از نامش هم پیداست مواد جامد معلق (گل و لای، باکتری، فلوک، ویروس و تخم انگل) در آب توسط این فیلتر از آب جدا می‌شوند.
نحوه عملکرد این دستگاه به این شکل است که مواد جامد موجود در آب با عبور از بستر فیلتر شنی از آن جدا شده و آب به صورت صاف و زلال از دستگاه خارج میشود. این مواد معلق و سایر آلاینده‌ها و کدری‌های آب که به وسیله ماسه داخل فیلتر شنی گرفته می‌شوند، توسط شستشوی معکوس (بکواش) صافی شنی از لابه‌لای شن‌ها خارج می‌شوند. به این موضوع توجه شود که صافی شنی املاح زیادی را از آب جداسازی میکند اما به صورت کاملاً آب بهداشتی نخواهد شد و از این نوع فیلتر در برخی موارد برای زدودن ابتدائی کدری‌های آب بهره گرفته میشود.
این نوع فیلتر را می‌توان بسیار کم‌هزینه و کاربردی نامید. از جمله کاربردهای این نوع فیلترها به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:
- جهت تصفیه آب استخر شنا
- جهت تصفیه استخر پرورش ماهی
- از بین بردن رنگ آب‌های آلوده
- تصفیه کردن آب‌های سطحی مثل رودخانه‌ها برای مصارف دیگر
- فیلتر کردن آب‌های صنعتی
- پیش تصفیه آبی که برای تصفیه ی سیستم اسمز معکوس خواهد رفت
تصفیه آب خانگی
دستگاه تصفیه آب خانگی، دستگاهی متشکل از یکسری تجهیزات مکانیکی و الکترونیکی است که به روش اسمز معکوس آلودگی و املاح محلول در آب را جدا کرده و به فاضلاب شهری هدایت میکند. این دستگاه از سه فیلتر ورودی (گرفتن آلودگی‌ها) و یک فیلتر اصلی ممبران (جداسازی املاح یا همان سختی اضافی)، در بعضی مدل‌ها یک لامپ UV جهت از بین بردن انگل‌ها، یک مخزن ذخیر آب، فیلتر اضافه کننده املاح و در نهایت یک فیلتر کربنی جهت فیلتراسیون نهایی تشکیل شده است.
تصفیه آب صنعتی آشامیدنی چیست؟
عملکرد این دستگاه‌ها مشابه دستگاه‌های تصفیه آب خانگی می‌باشد ولی تمامی تجهیزات، بزرگتر و با دبی خیلی بالاتری صورت میپذیرد. نکته قابل توجه در این دستگاه‌ها این است که، سختی آب خروجی قابل تنظیم است. واحد اندازه‌گیری سختی آب TDS بر حسب میلی گرم بر لیتر است، آب حاصله از این دستگاه‌ها 300 می‌باشد، تصفیه آب‌های خانگی این عدد را به زیر 100 می‌آورند که آبی سبک و گوارا است. سختی آب تا 30 قابل شرب است و زیر این عدد آب مزه تلخی میگیرد و اصطلاحاً می‌توان گفت آب نزدیک به آب مقطر است.
تصفیه آب‌های صنعتی قابل استفاده در کارخانه‌های تولید آب آشامیدنی، کارخانه‌های مواد غذایی ، کارگاه‌های مواد غذایی مثل شیرینی پزی (که طعم آب تأئیر منفی بر روی مزه شیرینی‌ها نگذارد) و سایر صنایع مشابه می‌باشند.
سختی گیر مکانیکی
سختی گیر مغناطیسی و الکترومغناطیسی
سختی‌گیر مغناطیسی
این فیلتر در مسیر جریان آب قرار داده میشود. در طراحی این فیلترها یک آهن‌ربای دائم قرار دارد، درهنگام عبور آب از گوس آهن‌رباها، فرم رسوبات آهکی از کریستال‌های سوزنی شکل به کروی شکل تغییر پیدا می‌کنند گه به همین دلیل به سطوح زبر که در مسیرها قراردارند دیگر نمی‌چسبند و به با این روش ساده و دائمی می‌توان از تشکیل رسوب جلوگیری کرد. این نکته را نیز باید مدنظر داشت که فیلتر مورد استفاده، تا یک دبی مشخص نسبت به قدرت آهن‌ربا و طراحی بدنه آن می‌تواند این عملیات را انجام دهد، در نتیجه نمی‌توان گفت که مشکل رسوب‌گیری 100درصد حل شده است.
سختی‌گیر الکترومغناطیسی چیست؟
عملکرد این فیلتر همانند مغناطیسی اما اینجا به جای آهن ربای دائمی از سیم پیچ استفاده شده و میدان مغناطیسی با جریان برق ایجاد می‌گردد. یکی از مزیت‌های این سیستم این است که از جداره‌های بیرونی هم می‌توان برای مسیر حرکت آب استفاده کرد. مهمترین معایب آن نیز نیاز دائمی اتصال به جریان برق است و طول عمر نامشخص.
سختی گیر شیمیایی
سختی گیر پلی فسفات و سختی گیر آند خود فدا شونده
سختی گیر پلی فسفات چیست؟
پلی‌فسفات‌های سدیم در نوع سدیم تری پلی فسفات و همچنین تری سدیم فسفات در سختی گیری آب کاربرد زیادی دارند. فسفات موجود در این ماده شیمیایی که به صورت کریستال شکل یا کروی شفاف هستند، یون های کلسیم و منیزیم را درآغوش می‌گیرند و اجازه نمی‌دهند که آن دو با یون‌های کربنات و بی کربنات واکنش نشان داده و در نتیجه آن کلسیت (کربنات کلسیم یا همان رسوب آهکی) تشکیل شود. با حل شدن مقداری از یکی از این دو ماده در آب، میزان رسوب‌گذاری و ته نشین شدن ذرات ناشی از سختی آب در مسیر آب بهداشتی (مصرفی یا همان آب شرب) به شکل قابل ملاحظه ای کم خواهد شد، اما مقدار حل شدن قابل تنظیم نیست و کم بودن آن باعث عملکرد ضعیف و زیاد بودن آن در آب باعث تغییر ماهیت اصلی آب شده و ضررهایی را به بدن بابت استفاده شرب و شستشو ایجاد کند.
سختی گیر آند خود فداشونده
تکنولوزی جدید که در سال 2019 ابداع شد و توسط کشورهای آلمان و سوییس به بازار ارائه گردید. نحوه عملکرد این تکنولوژی نوین به این صورت است که درون فیلتر خوردگی گالوانیک بین دو فلز روی با یک فلز با خاصیت کاتدی بالاتر مثل تیتانیوم یا مس صورت میگیرد که در آن در نتیجه عبور و حضور آب که ماده ی رسانای این ماجراست، فلز روی فدا شده و در نتیجه یون روی آزاد شده و این یون قبل از واکنش یون کلسیم یا منیزیم خود را به کربنات می چسباند. در نتیجه بجای تشکیل کربنات کلسیم یا همان رسوبات آهکی، رسوبی آرگونیتی شکل که چسبندگی پایین تر داشته و به جداره ها نمی چسبد ایجاد می شود و با این روش باز هم رسوب از بین نمی رود ولی به حالتی تبدیل میشود که رسوبی را در سیستم ما تشکیل نمیدهد و این روش در حال حاضر بهترین روش در جهان است و طبق گزارش های یک موسسه معتبر در ایالات متحده آمریکا این فیلتر بالاترین راندمان در بین سایر روش ها را دارد.
اهمیت استفاده از سختی‌گیر
به هر روی برای تمامی فعالیت‌هایی که در آنها به نوعی از آب استفاده میشود، آب سخت باعث بروز آسیب‌های جدی میشود، چه این استفاده به عنوان آب آشامیدنی باشد، چه برای ایجاد دمای مطلوب در خانه، در سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی باشد. توصیه‌های جدی سازما‌های بهداشتی بین‌المللی سختی‌گیری از آب مصرفی می‌باشد.