سختی گیر

یکی از عمده ترین مشکلات آب جهت مصارف شرب و نیز استفاده از آب در بخش های مختلف صنایع وجود املاح کلیسیم و منیزیم با غلظت بالاتر از حد استاندارد می باشد که اصطلاحا به آن سختی آب می گویند. البته عوامل دیگری نیز به همراه کلسیم و منیزیم در آب وجود دارند اما به علت غلظت پایین آنها می توان از آنها صرف نظر کرد.
سختی آب که حاصل وجود یون های کلسیم و منیزیم در آب است به دو نوع زیر تقسیم بندی می شود
•    سختی موقت یا سختی کربنات : این نوع از سختی آب را می توان با حرارت دادن از بین برد، نمونه بارز این سختی وجود لایه های سفید و گچی در ظروفی مانند سماورها و کتری ها می باشد.
•    سختی دائم یا غیر کربنات : این حالت از سختی را نمی توان از طریق حرارت دادن از بین برد.

معمولا در منابع آب زیر زمینی به دلیل عبور آب از لایه های مختلف خاک، سختی آب بیشتر از منابع آب سطحی می باشد.
از نظر بهداشتی سختی بیش از حد آب موجب اختلال در هضم غذا و نیز بروز سنگ کلیه می شود بطوریکه حداکثر مجاز سختی کل برای مصارف آب آشامیدنی ۵۰۰ ppm می باشد.
از روشهای متداول سختی زدایی استفاده از دستگاههای سختی گیر رزینی می باشد. دستگاه شامل یک استوانه فلزی است که در داخل آن ماده سختی زدا (رزین تبادل یونی) قرار گرفته است.
رزین های مذکور می توانند یون سدیم را با یون کلسیم و منیزیم در آب مبادله نموده و جایگزین آنها نماید .  راه اندازی ، بهره برداری و تجدید باردستگاه می تواند به صورت دستی و نیمه اتوماتیک یا تمام اتوماتیکی انجام گیرد.

 

انواع سختی آب

سختی آب را به دو قسمت دائم و موقت تقسیم نمودند که در آن سختی موقت را می توان با جوشاندن آب حذف نمود و سختی دائم فقط با مصرف مواد شیمیایی ممکن است کم و یا حذف گردد امروزه سختی را به دو قسمت کربناتی و غیر کربناتی تقسیم نموده است. سختی کربناتی از کربنات ها و بیکربنات های کلسیم و منیزیم و سختی غیر کربناتی شامل سولفات و کلرور این دو فلز است.
هنگامي كه آب هاي سخت حرارت داده مي شوند تشكيل رسوب خيلي سريع تر انجام مي گيرد كه مشكلات زيادي را در بويلرها و مبدل هاي حرارتي به وجود مي آورند ، به طوري كه يك لايه رسوب به قطر يك ميليمتر بر روي سطوح گرم كننده يك آب گرم كن بصورت عايق حرارتي عمل كرده و در نتيجه تقريباً %10 افزايش هزينه به وجود خواهد آمد. تشكيل رسوب در جدارها و ديوارها باعث آسيب هاي فراواني به تأسيسات حرارتي و برودتي مي شود كه مهم ترين آنها كاهش بازدهي مبدل ها و در نتيجه افزايش انرژي راهبري است .
از بین املاح مولد سختی کلرور های کلسیم و منیزیم خاصیت خورندگی شدیدی دارند و سولفات های کلسیم و منیزیم باعث تشکیل رسوبهای سختی در جدار تاسیسات مولد نیرو می گردد اما کربناتها و بی کربناتهای سدیم و پتاسیم  نه خورنده است و نه ایجاد رسوب می‌کنند ولی ممکن است در اثر بعضی عوامل CO2 خود را که خاصیت اسیدی دارد از دست بدهد. در این حال CO2 در مجاورت آب با تشکیل اسید کربنیک جدار دیگه ها و لوله ها را تحت تاثیر قرار خواهد داد.
پاره ای املاح مانند کلرور سدیم های اگر بیش از ۳۰۰۰ میلی گرم در لیتر در آب موجود باشند طعم خواص و نامطبوعی به آب می دهد و اگر مقدار آن از ۳۰۰۰ میلی گرم در لیتر تجاوز کنند آب شور شده و غیر قابل شرب است و یا سولفات سدیم که باعث بروز ناراحتی های معدی می شود و یا در دیگهای بخار ایجاد کف می نمایند به طور کلی مجموع املاح محلول آب برای آشامیدن نباید از ۵۰۰ میلی گرم در لیتر تجاوز نمایند.
در تبديل سختي آب به رسوب و تشكيل آن در سیستم‌ها، سه پارامتر مهم نقش اساسي را ايفا مي‌كنند. اين عوامل عبارتند از:
دما:  افزايش دماي آب باعث كاهش حلاليت فلزات در آب شده و سبب افزايش رسوب گذاري مي گردد .
قلياييت : با كاهش اسيديته و افزايش قلياييت آب ، حلاليت آن نيز كمتر شده كه نتيجه آن افزايش رسوب خواهد بود .
فشار: كاهش فشار آب ، كاهش حلاليت را در پي خواهد داشت كه ماحصل آن مانند موارد قبلي ،باعث افزايش ميزان رسوب گذاري خواهد شد .
اگر بتوان املاحی که سختی آب را ایجاد کرده‌اند با ته نشین کردن و یا صاف کردن جدا سازی نمود، عمل سبک کردن آب اتفاق می‌افتد. اساس سبک کردن بر چهار اصل زیر استوار است:
•    محاسبه مقدار مورد نیاز از مواد شیمیایی با در دست داشتن آنالیز کامل آب 
•    امکان اختلاط سریع آب و مواد شیمیایی و انجام فولیکولاسیون در اثر به هم زدن
•    محاسبه زمان لازم برای ته نشین شدن رسوبات حاصل از عمل
•    جدا کردن آب صاف شده آماده نمودن برای عملیات بعدی
 سبک کردن آب  از ۲۰۰ سال پیش شناخته شده است چرا که در سال ۱۷۶۶ گاوندیش با به کار بردن آهک موفق به سبک کردن آب گردید بعدها توماس هانزی در سال ۱۸۰۰ در انگلستان مطالعات مفصلی بر روی سبک کردن آب ها با استفاده از آهک نمود و در سال ۱۸۴۱ هاتوماس هانزی و کلارک روش مخصوص برای سبک کردن آب در شهرداری محل خود پیشنهاد نمودند و در سال ۱۸۷۶ روش این دو دانشمند توسط port توسعه زیادی یافت و مدتها روش پیشنهادی به نام پورتر بنام کلارک  معروف بود  برای رسوب های حاصله استفاده از فیلتر توصیه شده بود. روش کلارک برای حذف سختی کربناتی و بی کربناتی مورد استعمال قرار می‌گرفت ولی روشی که بتوانند سختی های غیر کربناتی و سیلیکات ها راه حل نمایند در سال ۱۸۵۶ با بکار بردن کربنات سدیم آهنگ در سال های اخیر با بکار بردن آهک و کربنات سدیم سختی های کربناتی و غیر کربناتی را حذف کرد.

مهمترین روش های سختی گیری از آب 

•    جدا کردن املاح کلسیم و منیزیم با استفاده از مواد شیمیایی.
•    تبدیل املاح کلسیم و منیزیم به املاح سدیم.
•    سبک کردن آب با درهم کردن دو روش فوق ذکر.
•    روش های مغناطیسی تصفیه آب.
الف - استفاده از مواد شیمیایی
روش حذف سختی موقت آب به اصطلاح عمومی افزایش سختی آهنگ برای حذف سختی است چون آنها همیشه دارای مقادیری گازکربنیک آزاد هستند لذا با تزریق آهنگ ابتدا باید این گاز کربنیک را از بین برد.
در صورتی که مقدار گاز کربنیک از ۲۰ میلی گرم در لیتر تجاوز نمایند بهتر است با دمیدن هوا قسمتی از آن را از آب خارج نمود و باقی مانده آن را با استفاده از روش فوق از بین برد عمل در مصرف آهنگ اثر زیادی دارد.