Ters osmoz filtrasyon sistemlerinde, membranın ham su tarafında biriken minerallerin kristalleşmesini engellemek için suya özel kimyasal maddeler eklenir. Bu uygulama, filtrelerin ömrünü uzatarak daha etkili bir performans sağlar.
Ters osmoz (RO), tatlı su üretiminde kritik bir rol oynamaktadır. Ancak, RO sürecinde mineral kireçlenmesi kaçınılmaz bir sorun teşkil etmektedir. Bu sorunun üstesinden gelmek için, besleme suyunun ön arıtımı, operasyonel süreçlerin optimizasyonu, yeni membran malzemelerinin geliştirilmesi ve kireç önleyicilerin kullanımı gibi çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Kireç önleyicilerin eklenmesi, membran kireçlenmesini kontrol altına almak için oldukça uygun maliyetli ve pratik bir teknik olarak öne çıkmaktadır.
RO membran kireçlenmesini etkili bir şekilde azaltmak için, antiskalantların inhibisyon mekanizmaları ve sağlam yapı-aktivite ilişkilerinin derinlemesine incelenmesi ile yeni, yüksek performanslı ve çevre dostu kireç önleyicilerin geliştirilmesi acil bir ihtiyaç doğmuştur. Pratik RO işlemlerinde kireç önleyicilerin ve diğer ön işlemlerin kombinasyonlarının optimizasyonu, verimli bir kireçlenme kontrolü için temel bir unsurdur.
Tuz konsantrasyonu arttığında ve az çözünen tuzların çözünürlüğünü aştığında, toplu ve yüzey kristalleşmesinden kolayca kireç oluşumu meydana gelir ve membran tıkanmasına ve membran performansının bozulmasına neden olur. Membran kireçlenme riskini azaltmak için, RO işletim sistemlerinin özelliklerine uygun olarak besleme suyu ön arıtımı, operasyonel süreçlerin optimizasyonu, yeni membran malzemelerinin geliştirilmesi ve kireçlenme önleyicilerin eklenmesi dahil olmak üzere birçok yöntem geliştirilmiştir. Genellikle yumuşatma, pH ayarlaması ve daha büyük gözenek boyutuna sahip membranların kullanımı gibi ön işlem aşamaları, kireç oluşumunu azaltmak için önemli bir gereklilik arz etmektedir.
Besleme suyunun pH seviyesinin ayarlanması, belirli az çözünen tuzların oluşumunu azaltmada etkilidir; çünkü karbonat mineralleri ve silika ölçeğinin çözünürlüğü pH ile doğrudan ilişkilidir.
Bir RO sisteminin genel tasarımı, sistemin kararlı çalışması üzerinde önemli etkilere sahiptir. Besleme suyu özellikleri (pH, sıcaklık, bileşim) ve operasyonel parametrelerin seçimi ve optimizasyonu (uygulanan basınç, hidrodinamik koşullar) gibi birçok faktör, hedef geri kazanım oranı ve membran temizliği de dikkate alınarak değerlendirilmelidir.
Antiskalant eklenmesi, özellikle yüksek su geri kazanımının konsantre hacmini azaltmasına rağmen, yüksek verimlilik, düşük maliyet ve kolay kullanım avantajları nedeniyle RO sürecinde kireçlenmeyi engellemek için en yaygın yöntemlerden biri olarak kabul edilmektedir.
Bu nedenle, RO sistemlerindeki antiskalantların etkileri ve mekanizmaları hakkında kapsamlı bir anlayış, antiskalantların performansını ve kullanılabilirliğini iyileştirmede büyük önem taşımaktadır.
Antiskalant neden kullanılmalıdır?
- Antiskalant kullanılmadığında, az çözülen tuzlar membran yüzeyinde birikir ve çökelti oluşur. En yaygın görülen çökelti türleri arasında kalsiyum karbonat, kalsiyum sülfat, baryum sülfat ve stronsiyum sülfat yer alır. Bazen silika ve kalsiyum florür çökeltileri de ortaya çıkabilir.
- Çökelme süreci başladığında sistemin performansı yavaş bir şekilde düşmeye başlar. Ancak, çökelti miktarı arttıkça performansta hızlı bir azalma görülür. Bu azalma hızı, çökelti türüne bağlı olarak değişiklik gösterir.
- Kalsiyum karbonat kaynaklı çökeltiler, sülfat kaynaklı olanlara kıyasla daha hızlı bir performans kaybına yol açar. Membran yüzeyinde oluşan bu çökeltiler, çıkış suyu kapasitesinin düşmesine ve membranların hasar görmesine neden olur.
Antiskalantın Faydaları:
- Sülfürik ve hidroklorik asit kullanım ihtiyacı azalır, bu da bu kimyasallara bağlı riskleri azaltır.
- Düşük işletme maliyetleri ve bakım ile temizlik giderlerinde azalma sağlar.
- Ters ozmoz sisteminde daha yüksek geri kazanım oranları sunar.
- Sistem, daha uzun süre verimli bir şekilde çalışabilir.
- Konsantrasyon debisinde azalma ve membran ömrünün uzamasına katkı sağlar.
Antiskalant, membran proseslerinin giriş suyuna eklenerek suda bulunan tuzların çökelme ve kristalleşme noktalarını geciktirir. Yüksek kireç ve kirletici çözme kapasitesi sayesinde kirliliği azaltarak membranın kullanım süresini uzatır.
Doğru bir şekilde uygulanan antiskalant, kristalleşmeleri büyük ölçüde geciktirir, bu da tıkanmaların daha geç meydana gelmesini sağlar. Düşük işletme maliyetleri ve bakım ile temizlik giderlerinin azalmasını sağlar. Ters osmoz sistemlerinde daha yüksek geri kazanım oranları sunar, sistemin daha uzun süre verimli çalışmasına katkıda bulunur, konsantrasyon debisini azaltır ve membran ömrünü uzatır.
Tıkanmış veya bakteri üremesi olan membranlar, özel temizleme kimyasalları ile arındırılabilir ve yeniden kullanılabilir hale getirilebilir.
Cemkimsan Kimya bünyesinde geliştirdiğimiz ve fabrikalarımızda ürettiğimiz bazı antiskalantlarımız;
C-SCALANT 2005: Membranları koruyucu üründür. Membranların tıkanmasını veya kapasitesinin düşmesini önler, faydalı kullanım ömrünü uzatır
C-SCALANT 1085: Membranları koruyucu üründür. Membranların tıkanmasını veya kapasitesinin düşmesini önler, faydalı kullanım ömrünü uzatır. İçme suyu üretim tesislerinde kullanımı uygundur. NSF sertifikalıdır.
C-MEC 100: Organik asidik membran temizlyeici kireç ve benzeri kirlilikler sebebiyle saf su üretim kapasitesi düşmüş membranların temizliğinde kullanılır. Düşük pH değerine sahip asidik bir üründür.
C-MEC 200: Bazik membran temizleyici; kolloidal ve benzeri kirlilikler sebebiyle saf su üretim kapasitesi düşmüş membranların temizliğinde kullanılır. Yüksek pH değerine sahip bazik bir üründür.
C-MEC 17: Membran Dezenfektanı R.O membranlarında zaman içerisinde biriken biyolojik kalıntıları temizlemek için kullanılan membran temizleme kimyasalıdır.
Hakan ÇOBAN
Kimya Mühendisi
Su Şartlandırma Danışmanı
Kaynak:
https://www.suvecevre.com/edergi/19/149/index.html
TMMOB Kimya Mühendisleri Odası Su Elkitabı
Cemkimsan Kimya Ders Notları