Antiskalant Nedir?

Ters ozmoz membran koruyucu antiskalant kimyasalı nedir, nasıl çalışır ve nasıl kullanılır?

Antiskalant, sudaki kalsiyum, demir, baryum gibi tuzların çökelerek kristalize olmasını engelleyen asidik bir kimyasal bileşiktir. Kelime anlamı itibariyle taşlaşma önleyici olarak ifade edilebilir. Antiskalant’ın ticari formları sıvı ve granüler hallerde piyasada bulunabilir. Endüstriyel ortamlarda daha çok sıvı formunda kullanılmaktadır. Granüler formdaki antiskalant, küresel şekilde boyutlandırılmış parçalar halindedir ve silifoz adı ile bilinir.

Antiskalant’ın İçeriği Nedir?

Antiskalantlar pek çok farklı ham madde ile yapılabilmektedir. Genel olarak kullanılacak ortamdaki çökelmesi istenmeyen madde yoğunluğuna göre uygun antiskalant bileşimi tercih edilmektedir. Başlıca antiskalant bileşikleri aşağıdaki gibidir:

Fosfonik Asit Bazlı Antiskalantlar : İçeriğinde fosfonat ve polifosfonatlar kullanılan bir antiskalant bileşimidir. Sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarının çökelmesini önlemekte etkilidir. Ters ozmoz membranlarında koruyucu antiskalant olarak en sık kullanılan bileşiktir.

Polimer Bazlı Antiskalantlar : İçeriğinde organik polimerler bulunan antiskalant türevidir.

Fosfat Bazlı Antiskalantlar : Kullanım amacı fosfonik asit bazlı antiskalantlarla aynı olmakla birlikte ters ozmoz membranlarında daha nadir kullanılırlar. Etkinliği fosfonik antiskalantlara kıyasla daha sınırlıdır.

Organik Asit Bazlı Antiskalantlar : Sitrik asit gibi organik asitlerin çözücü özelliğinden faydalanarak oluşturulan çökelme önleyicilerdir. Daha çok prosese özel formüle edilirler.

Ters Ozmoz Sistemlerinde Neden Antiskalant Kullanılır?

Ters ozmoz sistemlerinde özellikle kalsiyum ve magnezyum iyonlarının yarattığı çökelme ve buna bağlı olarak gelişen membran tıkanıklıklarını engellemek amacıyla antiskalant kimyasallar kullanılır. Buradaki ana amaç sudaki LSI değerini 0’a yakın tutmaktır. LSI, sudaki CaCO3 bileşiminin satürasyonunu ölçen bir parametredir. Bu değerin sıfırdan uzaklaşması çökelmenin başlayacağını ifade etmektedir. Antiskalantların ters ozmoz sistemlerindeki amacı sudaki satürasyonu dengeleyerek bunu sıfıra yakın tutmak ve membran yüzeylerinde çökelmeyi engellemektir. Özetle antiskalant ters ozmoz membranlarının tıkanmasını önlemek amacıyla kullanılır.

Kireç, Ters Osmoz Membranının yüzeyinde biriken ve akış hızını azaltan mineral bileşikleri veya tuzlardır. Su arıtımında membranın önemini hepimiz biliyoruz. Bir membran suyun yüksek TDS seviyesini azaltır.

Bu mineral bileşiklerinin sudaki konsantrasyonu besleme suyunun kaynağına bağlıdır. Aşağıda ölçeklenme yeteneklerine göre mineral skalantlardan bahsediyoruz:

(i) Yüksek Kapasite:

(a) Kalsiyum Karbonat (CaCO3)

(b) Kalsiyum Sülfat (CaSO4)

(d) Baryum Sülfat (BaSO4)

(ii) Düşük Kapasite :

(a) Kalsiyum Fosfat [ Ca3(PO4)2 ]

(b) Kalsiyum Florür ( CaF2 )

Ölçeği Kontrol Etme Yöntemleri

Ölçeklendirmeyi kontrol etmek için kullanılan başlıca üç yöntem vardır:

(i) Asit İlavesi : Bu en eski ve basit yöntemlerden biridir. Bu işlemde besleme suyuna bir miktar asit ilave edilir. Asit suyun pH’ını düşürür ve kireç oluşturan tuzlar ve tuzlar çözülür. Böylece Ters Osmoz Membran yüzeyinde kireç oluşturma yeteneklerini kaybederler ve membran kireçlenmeye karşı güvende kalır.

(ii) Yumuşatıcının Kurulumu : Su Yumuşatıcılar sert suyu yumuşak suya dönüştürmek için kullanılır. Kalsiyum, magnezyum ve diğer kireç oluşturucu tuzlar gibi sert mineraller yumuşatıcı tarafından uzaklaştırılır ve membran kireçlenmeye karşı güvenli kalır. Reçine tohumları su yumuşatıcılarında suyun sertliğini gidermek için kullanılır.

(iii) Antiskalant İlavesi : Ters Osmoz Membran yüzeyinde kireç oluşumunu önlemek için yaygın olarak kullanılan yöntemdir. Besleme suyuna membrana girmeden önce anitscalant eklenir. Antiskalantın İki Formu Vardır:

(a) Katı Form ( Toplar ) : Evsel su arıtma cihazlarında toplar kullanılır. Bu toplar ön çökelti filtresi yuvasında tutulur.

(b) Sıvı Form (Kimyasal): Endüstriyel Ters Osmoz Sisteminde kullanılır. Endüstriyel Ters Osmoz Sistemi günde binlerce litre suyu arıtıyor. Bu nedenle Anitiscalant kimyasalını dozaj pompası vasıtasıyla uygun dozaj oranında besleme suyuna eklememiz gerekmektedir. Endüstriyel RO Sisteminde toplar kullanılmaz çünkü günde 20-30 kez değiştirilmesi gerekeceğinden bu sakıncalıdır.

Antiskalant Çalışma Prensibi

Antiskalant, RO Membran yüzeyinde tuzların çökelmesine üç farklı şekilde müdahale eder:

(i) Eşik Engelleme: tuzu suda aşırı doymuş formda tutar.

(ii) Kristal Modifikasyonu : Tuz kristallerinin şeklini bozarak yumuşak ve yapışkan olmayan kireç oluşumuna neden olur.

(iii) Dispersiyon : İyonların membran yüzeyinde birikecek kristaller oluşturmasına izin vermez.

Antiskalantın İnhibisyon Mekanizması

Kireç kristalleri oluşturmanın bazı aşamaları vardır. Antiskalantlar, kristalleşme aşamalarının bir veya daha fazlasına müdahale ederek metal iyon bazlı kireçtaşının kristalleşmesini etkiler.

Kristal modifikasyonu durumunda tohum kristal oluşumunu engeller. Bu şu şekilde gerçekleştirilir:

(a) Büyüyen yüzeyi kaplayarak kristal büyümesinin engellenmesi.

(b) Tohum kristalinin deforme olması.

İnhibisyon Mekanizması Çeşitleri:

(i) Şelasyon: Bu mekanizmada, antiskalantlar, stokiyometrik reaksiyon yoluyla kireç oluşturucu katyonlarla kompleks oluşturur ve bu, az çözünen tuzların çözünürlüğünü artırabilir.

(ii) Dispersiyon: Bu mekanizmada, antiskalantlar kristallere adsorbe edilir ve sterik etkileşimler yoluyla mineral kristallerinin birbirini itmesini sağlar. Bu onları çözelti içinde dağılmış halde tutar.

(iii) Kristal Kafes Bozulması: Bu mekanizmada, antiskalantlar mineral çekirdekleri ile etkileşime girer ve kristal büyümesini engelleyerek ve bozarak kristalleşme sürecini bozar. Oluşan kristal morfolojileri antiskalantların adsorpsiyonuna bağlı olarak değiştirilebilir.

(iv) Eşik Etkisi : Eşik etkisinde antiskalant kümelenme sürecini etkiler ve az çözünen tuzların çökelmesini önler.