طرح تولید آنتی اسکالانت (ضد رسوب)

آنتی اسکالانت یا ضد رسوب ها یکی از انواع مواد شیمیایی بوده که در صنعت آب و فاضلاب برای جلوگیری از ماندگاری رسوب ها در دستگاه های آب شیرین کن مورد استفاده قرار می گیرد
آنتی اسکالانت مواد ضد رسوبی هستند که جهت جلوگیری از تشکیل رسوب ممبران به سیستم های آب شیرین کن RO تزریق می گردد. آب خام حاوی املاح و نمک های معدنی می باشند که این املاح در حین عبور از غشای ممبران، بر روی ممبران رسوب می کنند.
این رسوبات به مرور باعث گرفتگی منافذ غشای ممبران می شود که این امر سبب کاهش راندمان آب خروجی از سیستم آب شیرین کن RO می گردد.
انتی اسکالانت محلولی است که جهت کاهش اثرات رسوبات مانند کربنات کلسیم (CaCO₃)، سولفات کلسیم (CaSO₄)، سولفات باریم (BaSO₄)، و سولفات استرونیوم (SrSO₄) که بر روی غشای پلی آمید یا ممبران تشکیل می گردد، استفاده می شود. احتمال تشکیل رسوبات سیلیکا (Sio2) نسبت به سایر رسوبات کمتر می باشد.
آب ورودی به دستگاه اسمز معکوس حاوی نمک های محلول کلسیم، منیزیم و سایر املاح می باشند که این نمکهای محلول در اثر عبور از غشاهای دستگاه اسمز معکوس با گذشت زمان بر روی ممبران های دستگاه رسوب می کنند که این امر جهت کاهش کارایی سییستم در حذف جامدات محلول می گردد، جهت از بین بردن رسوبات تشکیل شده بر روی ممبران های از مواد ضد رسوب استفاده می نمایند

انواع آنتی اسکالانت

آنتی اسکالانت پایه فسفوناته (فرمول شیمیایی آنتی اسکالانت)

اغلب آنتی اسکالانت ها دارای ساختار مولکولی با گروه های عاملی شامل اسيد كربوكسيليك (-COOH) یا فسفات هستند. مولكول‌های پلی اكريل با وزن مولکولی پایین (جرم مولكولی بين 100-5000) شامل چندين گروه عامل اسيد كربوكسيليك هستند و به طور مشترك در بسياري از آنتی اسکالانت ها مورد استفاده قرار می گيرند. اين آنتی اسکالانت ‌ها در جلوگيری از تشكيل سولفات و كربنات جزء بهترين‌ها هستند، اما خاصيت پراكنده‌سازی آنها محدود است.
هگزا متا فسفات سديم(SHMP)، يكی از موادي است كه به عنوان آنتی اسکالانت انتخاب مي شود، زيرا علاوه بر نقش بازدارندگی خوب، ارزان قيمت نیز می باشد. از جمله معایب اين ماده، ناپايداری و نیز انحلال دشوار آن در آب می باشد. در حقيقت اگر SHMP هر سه روز مجدداً به هم زده نشود، هگزا متا فسفات، به فسفات هيدروليز می شود كه در PH خنثي با كلسيم تركيب شده و فسفات تشكيل می دهد. اين نمك می تواند موجب گرفتگی غشاء سيستم شود. استفاده از هگزا متا فسفات به عنوان يك “آنتی اسکالانت” برای سيستم‌های RO به دليل وابستگی زياد آن به مصرف صحيح، عموميت پيدا نكرده است.
ارگان و فسفونات ها در مقايسه با سديم هگزا متا فسفات پايدارتر هستند. خواص بازدارندگی و پراكنده‌سازی اين ماده شبيه به سديم هگزا متا فسفات است. اما بر خلاف سديم هگزا متا فسفات، اين ماده پايدار است.
پلی اكريل با جرم مولكولی سنگين (جرم مولكولی بين 6000 تا 25000) در پراكنده‌سازی بهترين اثر را دارد، اما به اندازه‌ی اكريل های سبك در بازدارندگی رسوب مؤثر نيستند.
همانطور که پیش از این گفته شد، کاربرد آنتی اسکالانت های تركيبی، نتايج بهتری را نسبت به آنتی اسکالانت های تك مولكولی از خود نشان می دهند. در صورت استفاده از يك آنتی اسکالانت تك مولكولی، احتمال بيشتری وجود دارد كه تزريق بيش از حد بازدارنده موجب شود كه خود آنتی اسکالانت به صورت كاتيون چند ظرفيتی از محلول خارج شود. با تركيب توليدات و استفاده از بازدارنده چند مولكولی، ساير آنتی اسکالانت‌ها مي‌توانند در جلوگيری از رسوب‌دهی اولين بازدارنده مؤثر باشند. همچنين به غلظت كمتری از هر يك از اجزای مستقل بازدارنده‌ها نياز خواهد بود.
بعضی انواع آنتی اسکالانت های تركيبی، شامل پلی اكريل با جرم مولكولی سبك وسنگين هستند تا از قدرت كافی برای باز دارندگی و پراكنده‌سازی برخوردار باشند. به علاوه ساير آنتی اسکالانت‌ها، تركيبي از ارگانوفسفات اكريلات با جرم مولكولی سبك تر هستند كه علاوه بر متفرق نمودن خوب، خصوصيات يك بازدارنده را دارا می باشند.
بعضی اوقات، فعاليت بيولوژيكی در تانك آنتی اسکالانت می تواند موجب ايجاد مشكل شود. رشد بيولوژيكی می تواند موجب انسداد مسير خوراك پمپ تزريق شده و در نتيجه جريان آنتی اسکالانت متوقف شود. معمولاً مواد بازدارنده یا معلق نگهدارنده حاوی مقداری مواد بایوساید نیز می باشند. اما باید در زمان رقیق سازی این محلول ها در تانک های مصرف روزانه دقت کافی مبذول گردد تا غلظت این مواد بایوساید در محلول رقیق از حداقل مقدار موثر کمتر نشود. این مقدار معمولاً از سوی سازندگان قید می شود. با توجه به اینکه آنتی اسکالانت فرایند ترسیب را کند و نه متوقف می نمایند، لذا نباید سیستم برای مدت طولانی در حالت فوق اشباع از نمک ها، خارج از سرویس باقی بماند. معمولاً یک شیر اتوماتیک برقی بطور موازی با جریان دفعی نصب می شود تا درست قبل از سرویس و خارج شدن سیستم باز شده و کل المنت ها از نمک های فوق اشباع تخلیه گردد.
در برخی موارد از یک تانک برای تزریق دو یا چند ماده شیمیایی در زمان های مختلف استفاده می شود. در این صورت باید دقت کافی معطوف به عدم اختلاط مواد با یکدیگر گردد تا لطمه ای به کارایی آنها و سیستم وارد نشود.

آنتی اسکالانت پایه پلیمری

مزایای آنتی اسکالانت های پلیمری

غلظت بالایی دارند.
اجازه رسوب گذاری به هیچ نوع رسوب کربناتی و فسفاتی را نمی دهد.
جهت طیف وسیعی از آبها از جمله آب دریا، آب شور چاه ها، آب های سخت شیرین، آب های با سختی زیر 1000ppm استفاده می گردند.
به علت قدرت بالای کیلیت کنندگی (chelating agent) عملکرد بهتری از خود نشان می دهد.
با نرخ خوردگی بسیار پایین تر (ضدخوردگی).
غیرسمی بوده و مشکلات پوستی و تنفسی جهت انسان ندارند.
عملکرد خوب پراکنده کنندگی (dispersant) در برابر رسوبات کربناتی و سولفاتی دارند.
نیاز به شستشوی ممبراین را در فاصله زمانی طولانی تری فراهم می کنند.
احتمال تشکیل جلبک و آلاینده های زیستی را به مقدار زیادی کاهش می دهند.

اهمیت استفاده از انتی اسکالانت در صنعت

رسوب مواد معدنی، اکسید و هیدروکسید فلزات، مواد بیولوژیک و میکروارگانیسم ها از مهمترین عوامل گرفتگی ممبران یا به اصطلاح فولینگ هستند. به طور کلی به تجمع(رسوب) لایه هایی از مواد مختلف از جمله کلوئیدهای ارگانیک (مثل چربی و میکرو ارگانیسم ها) و مواد غیرارگانیک (مثل مواد معدنی) در سطح ممبران فولینگ می گویند.
این موضوع شامل پدیده اسکالینگ هم می شود که این امر جهت کاهش کارایی سییستم در حذف جامدات محلول می گردد که جهت از بین بردن رسوبات تشکیل شده بر روی ممبران های از مواد ضد رسوب مانند آنتی اسکالانت استفاده می نمایند.

شایع ترین آنتی اسکالانت های معدنی

در زیر لیست شایعترین انتی اسکالانت های معدنی ارائه شده است:
کربنات کلسیم CaCO3
سولفات کلسیم . CaCO4
سولفات استرانسیم SrSO4
سولفات باریم BaSO4
فسفات کلسیم ۲(Ca3(PO4
فلوئورید کلسیم CaF2

اهمیت استفاده از انتی اسکالانت در صنعت

رسوب مواد معدنی، اکسید و هیدروکسید فلزات، مواد بیولوژیک و میکروارگانیسم ها از مهمترین عوامل گرفتگی ممبران یا به اصطلاح فولینگ هستند. به طور کلی به تجمع(رسوب) لایه هایی از مواد مختلف از جمله کلوئیدهای ارگانیک (مثل چربی و میکرو ارگانیسم ها) و مواد غیرارگانیک (مثل مواد معدنی) در سطح ممبران فولینگ می گویند.
این موضوع شامل پدیده اسکالینگ هم می شود که این امر جهت کاهش کارایی سییستم در حذف جامدات محلول می گردد که جهت از بین بردن رسوبات تشکیل شده بر روی ممبران های از مواد ضد رسوب مانند آنتی اسکالانت استفاده می نمایند.

شایع ترین آنتی اسکالانت های معدنی

در زیر لیست شایعترین انتی اسکالانت های معدنی ارائه شده است:
کربنات کلسیم CaCO3
سولفات کلسیم CaCO4
سولفات استرانسیم SrSO4
سولفات باریم BaSO4
فسفات کلسیم ۲(Ca3(PO4
فلوئورید کلسیم CaF2

مکانیزم عملکرد انتی اسکالانت

رسوب گذاری بر روی غشا زمانی آغاز میشود که حلالیت یک نمک در شرایط محلول بالا برود.هرچه نمک بیشتری رسوب کند اندازه این رسوبات و دانسیته آن ها افزایش میابد و این فرایند تا زمانی که نمک در محلول به حالت فوق اشباع برسد ادامه میابد.
مواد انتی اسکالانت از رشد این کریستال ها جلوگیری میکند و مانع از جذب یون های فوق اشباع توسط هسته های اولیه کریستال از تشکیل کریستال های درشت نمک جلوگیری می نمایند و به این ترتیب کریستال های اولیه به اندازه و غلظت کافی برای رسوب شدن نمیرسند.

ترکیبات آنتی اسکالانت

فرمول شیمیایی آنتی اسکالانت ها براساس نوع انها که پلیمرهایی بر پایه آکریلیک اسید (Acrylic acid polymers) و یا ارگانوفسفات (Organophosphatess) می باشند, متفاوت می باشد.
انتی اسکالانت ها بر اساس پایه تشکیل دهنده خود وظیفه کنترل تشکیل رسوب کربنات کلسیم در شرایط LSI و S&DSI مثبت و کنترل تشکیل سایر رسوبات (سولفات ها، فلوئورید، سیلیس و …) در شرایط SR بالاتر از ۱۰۰% را بر روی ممبرین های اسمز معکوس بر عهده دارند.

کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید آنتی اسکالانت (ضد رسوب)

با جستجو در اطلاعات گمرک تا امروز تعرفه گمرکی اختصاصی به این محصول اختصاص نیافته لذا میزان واردات و صادرات آن نا مشخص میباشد.

مواد تشکیل دهنده آنتی اسکالانت

موا تشکیل دهنده آنتی اسکالانت ها بر اساس پارامتر هایی همچون مقدار و میزان Ph، وزن مخصوص، نوع رسوبات و نمک های موجود در آب متفاوت می باشد. از جمله مواد تشکیل دهنده آنتی اسکالانت ها می توان به ترکیباتی با پایه پلیمری، پلی اکریلیک اسید، اسید کربوکسیلیک، پلی مالئیک اسید، پلی فسفات ها و پلیمر های آنیونی اشاره کرد.

فرمول شیمیایی آنتی اسکالانت

فرمول شیمیایی آنتی اسکالانت ها، ترکیبی از یک پلی الکترولیت دیانیونی ( DAPE ) بنام پلی دی سدیم پروپانفسفونات بو ده که با استفاده از فرایند سیکلوپلیمریزاسیون باتلر ساخته می شود. البته لازم به ذکر است فرمول شیمیایی همه آنتی اسکالانت ها شبیه به هم نبوده و متفاوت می باشد، این به دلیل تفاوت در پارامتر های موجود در آب ورودی به دستگاه تصفیه آب صنعتی می باشد.

بازار جهانی آنتی اسکالانت

بازار جهانی آنتی اسکالانت به 7 دسته زیر تقسیم شود که به صورت مختصر توضیح داده شده است.

1- از نظر نوع

بازار جهانی آنتی اسکالانت را می توان به محصولات آلی و معدنی طبقه بندی کرد که بیشتر آنها محصولاتی اختصاصی ، آلی و دست ساز هستند که توسط شرکت ها تولید می شوند.

2- از نظر تاریخی

هگزا متافسفات سدیم، یک ماده آنتی اسکالانت آلی است که معمولاً مورد استفاده قرار می گرفته است. با این حال، استفاده از آن به دلیل توسعه ضد رسوب های مصنوعی بسیار موثرتر کاهش یافته است.

3- از نظر فرم

بازار جهانی آنتی اسکالانت را می توان به دو دسته مایع غلیظ و پودری تقسیم کرد.

۴-از نظر محصول

بازار antiscalant جهانی را می توان به فسفات، کربوکسیلات، فلوراید، سولفونات، و… تقسیم بندی کرد. در انتی اسکالانت ها اغلب از سولفونات ها و کربوکسیلات ها استفاده میشود و به ندرت از فسفات ها و فلوراید ها استفاده میشود.

۵-از نظر روش

بازار جهانی انتی اسکالانت از سه طریق ، بازدارندگی ، تغییر و تبدیل اصلاح کریستال ، پخش کردن یا معلق کنندگی تقسیم میشود:

– بازدارندگی در آستانه تشکیل رسوب (Threshold inhibition)
آنتی اسکالانت قادر است که محلول هایی فوق اشباع از نمکهای کم محلول را حفظ کند. بدین طریق از ابتدا مانع تشکیل رسوب نمکهای کم محلول می شود.

– تغییر، تبدیل و اصلاح کریستال(Crystal modification)
آنتی اسکالانت قادر است کریستال ها را از شکل طبیعی خارج کند و یک رسوب غیر چسبنده نرم ایجاد نماید. در سطح میکروسکوپی وقتی یک کریستال شروع به شکل گرفتن کند، گروهها با بار منفی در مولکول آنتی اسکالانت، بار مثبت روی هسته رسوب را جذب میکند و سبب قطع کردن تعادل الکترونیکی که برای تکثیر رشد کریستال نیاز است می شود.

– پخش کردن یا معلق کنندگی(Dispersion)
توانایی برخی از آنتی اسکالانتها در جذب شدن روی کریستال ها یا ذرات کلوئیدی می باشد و یک بار آنیونی بالایی را القا کردن است که به جدا نگه داشتن کریستال ها می انجامد. همچنین این بار آنیونی بالا، ذراتی را از بارهای آنیونی فیکس شده که در سطح ممبران موجود هستند نیز جدا می کند.

۶- از نظر صنعت مصرف کننده نهایی

بازار جهانی انتی اسکالانت را می توان به صنایع پتروشیمی (نفت و گاز)، تصفیه آب صنعتی، خمیر کاغذ، معدن، گاز زدایی ذغال سنگ، نمک زدایی و غیره طبقه بندی کرد. یکی از کاربردهای متداول انتی اسکالانت در صنعت نفت و گاز میباشد و در مراحل مختلف از استخراج نفت خام تا پالایش آن مورد استفاده قرار میگیرد.

۷- از نظر منطقه

بازار جهانی انتی اسکالانت را می توان در آمریکای شمالی، آمریکای لاتین، اروپا، آسیا اقیانوسیه و خاورمیانه و آفریقا تفکیک کرد.

پیش بینی وضعیت سرمایه گذاری طرح تولید آنتی اسکالانت (ضد رسوب)

ظرفیت تولید سالیانه : 2000 تن
نرخ برابری دلار : 27000 تومان
مساحت زمین موردنیاز : 2500 مترمربع
زیربنای کل : 1000 مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز : 15 نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت : 9.5 میلیارد تومان (بدون احتساب هزینه زمین)
ارزش ماشين آلات و تجهيزات : 3.5 میلیارد تومان
نرخ بازده داخلی در سال مبنا : 42 درصد

درصورت تمايل به اين مطلب امتياز دهيد: