با افزایش هزینه مواد شیمیایی، سختتر شدن الزامات زیستمحیطی و توسعه فناوریهای نوین تصفیه آب، بسیاری از صنایع به دنبال راهکارهایی هستند که بتوانند کیفیت آب را با حداقل مصرف مواد شیمیایی بهبود دهند.
یکی از فناوریهایی که در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است، نانوفیلتراسیون (Nanofiltration یا NF) است. این فناوری توانایی حذف بخش قابل توجهی از سختی آب، یونهای چندظرفیتی، مواد آلی، رنگ، کدورت و بسیاری از آلایندههای محلول را دارد.
اما پرسشی که برای بسیاری از بهرهبرداران و مهندسان مطرح میشود این است:
آیا نانوفیلتراسیون میتواند pH آب را نیز تنظیم کند و جایگزین تزریق مواد شیمیایی شود؟
پاسخ کوتاه این است: خیر، اما میتواند بر pH آب تأثیر بگذارد.
نانوفیلتراسیون چگونه کار میکند؟
غشاهای نانوفیلتراسیون از نظر اندازه منافذ بین سیستمهای اولترافیلتراسیون (UF) و اسمز معکوس (RO) قرار میگیرند و علاوه بر حذف ذرات و مولکولهای آلی، توانایی جداسازی بخشی از یونهای محلول را نیز دارند.
این فناوری معمولاً قادر است:
- یونهای کلسیم و منیزیم را کاهش دهد.
- بخش زیادی از سولفاتها را حذف کند.
- مواد آلی با وزن مولکولی بالا را جدا کند.
- رنگ، کدورت و بسیاری از آلایندههای محلول را کاهش دهد.
- سختی آب را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
در نتیجه، کیفیت آب خروجی نسبت به آب خام به شکل محسوسی بهبود پیدا میکند.
آیا نانوفیلتراسیون باعث تغییر pH میشود؟
بله.
اما این تغییر معمولاً محدود است و نباید آن را معادل یک سیستم کنترل pH در نظر گرفت.
در فرآیند نانوفیلتراسیون بخشی از یونهای محلول حذف میشوند و این موضوع تعادل شیمیایی آب را تغییر میدهد. در نتیجه ممکن است pH آب کمی افزایش یا کاهش پیدا کند.
مقدار این تغییر به عوامل متعددی بستگی دارد، از جمله:
- ترکیب شیمیایی آب خام
- قلیائیت (Alkalinity)
- سختی کل آب
- غلظت بیکربناتها
- دمای آب
- فشار عملیاتی سیستم
- درصد بازیافت (Recovery)
به همین دلیل حتی دو دستگاه کاملاً مشابه نیز ممکن است هنگام تصفیه دو منبع آب مختلف، تغییرات متفاوتی در pH ایجاد کنند.
چرا نانوفیلتراسیون بهتنهایی قادر به کنترل pH نیست؟
یکی از برداشتهای نادرست این است که حذف یونها باعث ثابت ماندن pH خواهد شد، در حالی که pH یکی از پویاترین پارامترهای شیمی آب است و تحت تأثیر عوامل مختلف قرار میگیرد.
پس از خروج آب از سیستم نانوفیلتراسیون، عواملی مانند موارد زیر میتوانند باعث تغییر مجدد pH شوند:
- جذب دیاکسیدکربن (CO₂) از هوا
- تغییر دمای آب
- اختلاط با منابع آب دیگر
- تزریق مواد شیمیایی در فرآیند
- تغییر بار آلودگی
- واکنشهای شیمیایی داخل مخازن و خطوط انتقال
- زمان ماند آب در سیستم
بنابراین ممکن است آبی که هنگام خروج از واحد NF دارای pH مطلوب است، چند ساعت بعد مقدار متفاوتی داشته باشد.
نقش مواد شیمیایی در تنظیم pH چیست؟
در بسیاری از واحدهای صنعتی، تنظیم دقیق pH با استفاده از مواد شیمیایی انجام میشود. رایجترین مواد مورد استفاده عبارتاند از:
- سود سوزآور (NaOH)
- اسید سولفوریک (H₂SO₄)
- اسید کلریدریک (HCl)
- دیاکسیدکربن (CO₂)
- آهک (Ca(OH)₂)
این مواد همراه با سنسور آنلاین pH، کنترلر و سیستم تزریق مواد شیمیایی، مقدار pH را بهصورت پیوسته در محدوده تعیینشده (Set Point) نگه میدارند.
به همین دلیل، حتی در سیستمهایی که از نانوفیلتراسیون استفاده میشود نیز معمولاً واحد تنظیم و تزریق مواد شیمیایی حذف نمیشود.
بهترین راهکار برای کنترل pH چیست؟
تجربه بسیاری از تصفیهخانههای صنعتی نشان میدهد بهترین عملکرد زمانی حاصل میشود که نانوفیلتراسیون و سیستم کنترل شیمیایی pH بهصورت مکمل یکدیگر مورد استفاده قرار گیرند.
در این حالت:
- نانوفیلتراسیون بخش عمده یونهای مزاحم و آلایندهها را حذف میکند.
- مصرف مواد شیمیایی کاهش مییابد.
- کنترل pH دقیقتر و پایدارتر انجام میشود.
- نوسانات فرآیند کاهش پیدا میکند.
- هزینههای بهرهبرداری کاهش مییابد.
- عمر تجهیزات و غشاها افزایش پیدا میکند.
جمعبندی
نانوفیلتراسیون یکی از مؤثرترین فناوریهای تصفیه آب برای حذف سختی، یونهای چندظرفیتی و بسیاری از آلایندهها است، اما این فناوری بهتنهایی برای کنترل دقیق و دائمی pH طراحی نشده است.
اگر هدف دستیابی به pH پایدار در فرآیندهای صنعتی باشد، بهترین راهکار استفاده همزمان از سیستم نانوفیلتراسیون (NF)، اندازهگیری آنلاین pH و تزریق کنترلشده مواد شیمیایی است.
این ترکیب علاوه بر افزایش کیفیت آب، موجب کاهش مصرف مواد شیمیایی، بهبود پایداری فرآیند، کاهش هزینههای بهرهبرداری و افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات در بلندمدت خواهد شد.
```