تشکیل رسوب‌های معدنی و استفاده از آنتی اسکالانت‌ برای کنترل آن

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران

10.22112/jwwse.2020.230121.1206

چکیده

تشکیل رسوب یکی از بزرگ‌ترین مشکلات و محدودیت‌ها در سیستم‌های آبی به‎حساب می‌آید که صنایع بسیاری با آن درگیر هستند. انتخاب روشی کارآمد، اقتصادی و سازگار با محیط‎زیست برای کنترل تشکیل رسوب، همواره چالش‎برانگیز بوده است. رسوب‌های معدنی با ایجاد عایق روی سطوح حرارتی سبب کاهش انتقال حرارت می‌شوند. رسوب هم‎چنین باعث تشدید افت فشار در فرآیندها و در نتیجه افزایش هزینه‌های تعمیر و نگه‌داری و در موارد بحرانی باعث از کار افتادن واحدهای فرآیندی می‌شود. استفاده از آنتی اسکالانت‌ها یکی از موثرترین راهکارها برای کنترل رسوب‌های معدنی است. بدین منظور آنتی اسکالانت به آب فرآیندی افزوده می‌شود. این ترکیبات از این‎جهت بسیار مورد توجه قرار گرفتند که با مقادیر کم و پوشش‎دهی چند مکانیسم، قابلیت کنترل رسوب را دارند و هم‎زمان با انجام فرآیند قابل استفاده هستند و پسماند قابل‎توجهی ندارند. آنتی اسکالانت‌ها از طریق یک یا مجموعه‌ای از مکانیسم‌ها شامل اثر آستانه‌ای، اصلاح کریستال، پراکندگی و به‎دام انداختن در تشکیل رسوب اختلال ایجاد می‌نمایند. در این مقاله فرآیند تشکیل رسوب و نقش آنتی اسکالانت‌ها بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها


 
AL-Hamzah, A.A., East, C.P., Doherty, W.O., and Fellows, C.M., (2014), “Inhibition of homogenous formation of calcium carbonate by poly (acrylic acid), The effect of molar mass and end-group functionality”, Desalination, 338, 93-105.
Amjad, Z., and Demadis, K.D., (2015), Mineral scales and deposits‌ scientific and technological approaches, Elsevier, Oxford, United Kingdom.
Amjad, Z. and Koutsoukos, P.G., (2014), “Evaluation of maleic acid based polymers as scale inhibitors and dispersants for industrial water applications”, Desalination, 335, 55-63.
Antony, A., Low, J.H., Gray, S., Childress, A.E., Le-Clech, P., and Leslie, G., (2011), “Scale formation and control in high pressure membrane water treatment systems: A review”, Journal of Membrane Science, 383, 1-16.
Beer, W., and Corvetto, R., (2007), “A new closed system treatment program for industrial applications”, Proceedings of the Cooling Tower Institute Annual Conference, Corpus Christi, TX.
Chauhan, K., Kumar, R., Kumar, M., Sharma, P., and Chauhan, G.S., (2012), “Modified pectin-based polymers as green antiscalants for calcium sulfate scale inhibition”, Desalination, 305, 31-37.
Demadis, K.D., Katarachia, S.D., and Koutmos, M., (2005), “Crystal growth and characterization of zinc–(amino–tris (methylenephosphonate)) organic–inorganic hybrid networks and their inhibiting effect on metallic corrosion”, Inorganic Chemistry Communication, 8(3), 254-258.
Demadis, K.D., Neofotistou, E., Mavredaki, E., Tsiknakis, M., Sarigiannidou, E.-M., Katarachia, S.D., (2005), “Inorganic foulants in membrane systems: Chemical control strategies and the contribution of ‘green chemistry’”, Desalination, 179 (1-3), 281-295.
Dillon, C.P., (1995), Materials of construction for once- through water systems, MTI Publication No. 43, Nace International.
Esmacher, M.J., (2010), Corrosion control in industrial water systems, Chapter 5, In: The Science and Technology of Industry Water Treatment, Amjad, Z. (ed.),pp. 319-342, Taylor & Francis Group.
Hasson, D., Shemer, H., and Sher, A., (2011), “State of the art of friendly “green” scale control inhibitors: A review article”, Industrial & Engineering Chemistry Research, 50, 7601-7607.
Hoang. T.A., Ang, H.M., and Rohl, V., (2011), “Effects of process parameters on gypsum scale formation in pipes”, Chemical Engineering and Technology, 34, 1003-1009.
Karar, A., and Naamoune, F., (2018), “Inhibition of calcium carbonate precipitation by citric acid”, Materials and Biomaterials Science, 1(1), 19-23.
Kazi, S.N., Liu, W., Li, H., and He., C., (2015), “Particulate matter: Interfacial properties, fouling, and its mitigation”, In: Z., Amjad and K.D., Demadis (eds.), Mineral Scales and Deposits‌ Scientific and Technological Approaches, pp. 141-168, Elsevier, Oxford, United Kingdom.
Kolodynska, D.,, (2011), “The chelating agents of a new generation as an alternative to conventional chelators for heavy metal ions removal from different waste waters”, In: R.Y., Ning, (ed.), Expanding Issues Desalination, pp. 339-371, InTech, Croatia.    
Li, J., Zhou, Y., Yao, Q., Wang, T., Zhang, A., Chen, Y., Wu, W., and Sun, W., (2017), “Preparation and evaluation of a polyether-based polycarboxylate as a kind of inhibitor for water systems”, Industrial & Engineering Chemistry Research, 56(10), 2624-2633.
MacAdam, J., and Parsons, S.A., (2004), “Calcium carbonate scale formation and control”, Reviews in Environmental Science and Biotechnol, 3, 159-169.
Malik, K., (1992), “Corrosion and material selection in desalination plants”, In: SWCC, O&M Seminar, Al Jubail, Saudi Arabia, April.
Miksic, B.A., Furman, A.Y. and Kharshan, M.A., (2016), “Biodegradable and renewable raw materials in a new generation of water-treatment products”, International Journal of Corrosion and Scale Inhibition, 5(3), 190-199.
Nowack, B., (2003), “Environmental chemistry of phosphonates”, Water Research, 37, 2533-2546.
Pervov, A.G., Andrianov, A.P., Danilycheva, M.N., (2018), “Preliminary evaluation of new green antiscalants for reverse osmosis water desalination”, Water Science and Technology: Water Supply, 18(1), 167-174.
Somerscales, E., (1990), “Fouling of heat transfer surfaces: an historical review”, Heat Transfer Engineering, 11, 19-36.
Vidic, R.D., Liu, W., Li. H., and He, C., (2015), “Water treatment chemicals: Types, solution chemistry, and applications”, In: Amjad, Z., and Demadis, K.D., (eds.), Mineral Scales and Deposits‌ Scientific and Technological Approaches, pp. 169-191, Elsevier, Oxford, United Kingdom.
Wilson, M.P., (2004), “Experimental and computer modelling studies of gypsum crystallization”, Ph.D. Thesis, Curtin University of Technology, W.A.
Wang, Z., Ma, J., Tang, C.Y., Kimura, K., Wang, Q., and Han, X., (2014), “Membrane cleaning in membrane bioreactors: A review”, Journal of Membrane Science, 468, 276-307.
Kunanz, H., and Wolfel, S., (2014), Scale removal with ultrasonic waves, Society of Petroleum Engineering, SPE-169770-MS.
Xue, M., Zhang, C., Liu, Q., Yang, H., and Liu, G., (2019), “Polyether copolymers containing fluorescent groups: A green inhibitor for calcium carbonate”, Water Supply, 19(3), 725-734.
Yu, W., Song, D., Li, A., and Yang, H., (2019), “Control of gypsum-dominated scaling in reverse osmosis system using carboxymethyl cellulose”, Journal of Membrane Science, 577, 20-30.
Zhang, Y., Yin, H., Zhang, Q., Li, Y., Yao, P., and Huo, H., (2018), “A novel polyaspartic acid derivative with multifunctional groups for scale inhibition application”, Environmental Technology, 39(7), 843-850.