دستگاه جارتست، چرا و چگونه؟

اندازه ذرات ناخالص در آب می تواند از چند انگستروم (مواد محلول) تا چند سانتیمتر (مواد معلق) باشد. هرچه ذرات معلق موجود در آب ریزتر باشند برای حذف آنها احتیاج به روش ها و دستگاه های پیچیده تری است

ذرات با ابعادبزرگتراز سانتیمتر را به سادگی میتوان باصفحات مشبک (توری) حذف کرد. برای حذف ذرات ریزتر باید با توجه به تمایل ذرات به تهنشــینی، شــناوری یا تعلیق روش مناســب را انتخاب کرد. اگراجازه داده شــود که ذرات به طور طبیعی تهنشــین یا شناور شوند ممکن است چندین ماه یا سال به طول بیانجامد. از نظر مهندسی و فرآیند های متداول دنیا برای تصفیه آب، زمان بیش از چند ساعت برای جداسازی قابل قبول نیست

انعقاد ولخته ســازی فرآیند هایی هســتند که در آن ذرات بسیار ریز که عوامل کدورت و رنگ میباشند، بهصورت توده هایی به اندازه کافی درشــت در آیند و در نهایت حذف آنها به روش های مختلف فیزیکی مثل تهنشــینی، فیلتراســیون و یا شناوری با سرعت معقولی انجام پذیر باشد.

مکانیسم انعقادسازی

الف) تحریک ذرات: برخورد بین ذرات وقتی امکان پذیر است که نسبت به همدیگر حرکت داشته باشند.
ب) ناپایداری ذرات: شرط لازم برای آن که ذرات در اثر برخورد به هم بچسبند.

مکانیسم کارمنعقد کننده ها

عملکرد و مکانیسم انعقادسازی هر ماده تابع عوامل زیر می باشد:
الف) غلظت کل مواد معلق در آب (کدورت)
ب) قلیائیت آب مورد نظر
ج) PH محیط
به طورکلی هر چه کدورت و قلیائیت آب بیشــتر باشد، انعقاد ســازی راحت ترانجام میشود به طوری که انعقا دسازی در آب با کدورت و قلیائیت کم همراه با مشکلات فراوانی خواهد بود. وقتی یک ماده منعقد کننده به آب اضافه می شود،مقداری از آن صرف تعدیل پتانسیل الکتریکی ذرات شده و مقداری نیز با قلیائیت آب ترکیب میشود.
مقــدار و نــوع مواد جامد موجود در آب عامل موثر دیگر در فرآیند انعقاد ســازی اســت بطوریکه هر چــه مواد جامد محلول کلTDS در آب بیشــتر باشــد فرآیند انعقاد ســازی کامل تر صورت میگیرد. به طورکلی زمان لازم برای انعقاد سازی با مقدار TDS نســبت عکس دارد. به عنوان مثال اگر زمان لازم برای انعقاد ســازی در یک نمونه آب طبیعی ۵۰ دقیقه باشــد، برای شــرایط ً یکســان با یک نمونه از فاضلابی که TDS آن خیلی بیشــتر است، ۳۰ ثانیه هم میتواندکافی باشد. حتی افزایش مدت کاملا زمان همزدن برای آبی که TDS آن زیاد است، باعث بدتر شدن و در نتیجه عدم تجمع و پایداری مجدد ذرات ریز میگردد.
دی اکسید کربن (co2) که ممکن است از فرآیند انعقاد سازی تولید شود، مزاحم این فرایند خواهد شد زیرا به جای ته نشینی مواد باعث شناور سازی آنها می شود و از این رو کنترل PH در انعقاد سازی بسیار مهم است . اگر PH آب در محدوده مناسب نباشد (برای هر ماده منعقد کننده ای PH مناسب متفاوت است ) ، در آن صورت لخته های ایجاد شده ریز ، سبک و شکننده خواهد بود.

انواع منعقد کننده

منعقــد کننده هایی که اغلب در تصفیه خانه های آب وفاضلاب بکار می رود از نوع معدنی اســت. مهــم ترین منعقــد کننده های معمول معدنــی عبارتند از ســولفات آلومینیوم، کلرید آهن (III)، ســولفات آهـن (III) وکمــک منعقد کنندهای پلیمری ماننــد پلی دی آلیل دی متیل آمونیــوم PDADMA منعقد کننده هــای معدنی وقتی به آب افزوده می شــوند بلافاصله هیدرولیز شده و کمپلکسهایی مثل 〖Al(H_2 O)〗_6^(3+) ، 〖Fe(H_2 O)〗_4^(3+)، 〖AlOH〗^(2+) و 〖Fe(OH)〗^(2+) تولیــد میکنند ولی پلیمرهای کمک منعقد کننده، هیدرولیز نمیشوند.
تشــکیل یون هــا وکمپلکس هــای مختلــف در اثــر هیدرولیــز ماده منعقد کننده در آب بســیار سریع و درکمتر از یک ثانیه انجام میشود. این کمپلکس ها بســیار فعال بوده و اگر روی ذرات معلق جذب نشوند به ســرعت در اثر واکنش با یکدیگر پلیمریزه می شوند و از نقش اصلی خــود که ناپایدارکردن ذرات معلق هســتند باز می مانند. بنابر این برای انعقاد ســازی موفق با منعقد کننده های معدنی لازم است که موارد زیر درنظرگرفته شوند:
۱ .ماده منعقد کننده در زمان تزریق به آب فورا در همه نقاط آب پخش شود تا در کنار کمپلکس های حاصل از هیدرولیز به اندازه کافی ذرات معلق وجود داشته با شند تا ازپلیمریزاسیون آنها جلوگیری شود
۲ .ذرات معلق که در اثر جذب ســطحی کمپلکس ها ناپایدار شده اند باید با هم برخورد کنند تا تجمع ذرات انجام شود.
۳ .pH محیط باید درمحدوده ای باشد که رسوب ایجاد شده کمترین حلالیت را داشته باشد

کمک منعقد کننده ها

ثابت شــده اســت که گروهی از پلی الکترولیتهــا (مولکول هایی با زنجیره طولانی) میتوانند کارایی مواد منعقد کننده را در حذف رنگ و موادآلی و کدورت بهبود بخشــند. این مواد ممکن است کاتیونی و یا نیونی و یا غیر یونی باشــند. این مواد گران قیمت هستند ولی مقدار ً حدود 1ppm می باشد. لازم مورد اســتفاده آنها بســیار کم ومعمولا مکانیسم کار منعقد کننده ها بدین صورت است که با تشکیل پیوندها ویــا پل هایی بین ذرات ریز لخته حاصل از کار مواد منعقد کننده ، آنها را به صورت لخته های درشــت تر و سنگین تر در می آورد و ته نشینی آنها سریع تر انجام می شود. برای آب هایی با دمای پایین ، استفاده از مواد کمک منعقد کننده بســیار مفید خواهد بود. علاوه براین کمک منعقــد کننده ها مــی توانند محدوده بهینه pH را گســترده تر کرده و همچنین مقدار ماده منعقد کننده مورد نیاز راکاهش دهند
نمک های معدنی قادر نیستند که کار پل زدن بین ذرات را انجام دهند، اما به علت ارزانی به همراه مواد آلی برای ، نمک هــای معدنی معمولا تعدیل بارالکتریکی به کارمی روند. باید همیشــه درنظر داشته باشیم که اگر بخواهیم از پلی الکترولیت به تنهایی برای انعقاد ســازی درآب طبیعی اســتفاده کنیم باید که پلی الکترولیت ازنوع کاتیونی باشد. زیرا اغلب ذرات کلوییدی موجود درآب دارای بار منفی هســتند. برعکس اگر قرار باشد که به آب مورد نظر آهک تزریق کنیم تا آهن وآلومینیوم آن به صورت هیدروکســید رســوب کننــد، در آن صورت اســتفاده از پلیمرهای آنیونی ترجیح دارد.

دستگاه جارتست

از آنالیز و مشــخصات فیزیکوشــیمیایی معمولآآب نمی توانن بهترین مــاده منعقد کننــده و مقــدار لازم از آن مــاده را بــرای آب مورد نظر پیشبینی و انتخاب کرد. همچنین محدوده اپتیمم pH و بهترین ماده کمک منعقد کننده سوالاتی است که برای این منظور باید پاسخ داده شــوند. در حقیقت معقول ترین واقتصادی ترین روش آن است که در آزمایشگاه با آزمایش کردن مواد منعقد و یا کمک منعقد کننده مختلف باروش جارتســت ( test Jar) پاســخ پرســش های فــوق را پیدا کرد.
دانستن ترتیب اضافه کردن مواد منعقد کننده ، مواد قلیایی و مواد کمک منعقد کننده مهم است. اغلب بهترین ترتیب ، زمانی حاصل می شود که ابتدا ماده قلیایی و ســپس ماده کمک منعقد کننده اضافه شود. این کار باعث می شــود که ابتدا لخته ای ایجاد شــود تا مواد کمک منعقد کننده بتوانند کیفیت آن را بهبود بخشــند. فاصله زمانی کافی نیزبرای اضافه کردن این مواد بایستی رعایت شود. ممکن است این فاصله از چند ثانیه تا چند دقیقه باشد

روش استفاده شده در دستگاه جارتست

برای ارزیابی انعقاد ســازی محلول هایی که غلظت مواد جامد معلق آن ها کمتر از 5000mg/litباشــد از دستگاه جارتست استفاده می شود . یک دستگاه جارتســت شــامل چندین همزن کاملا ً یکسان اســت که با یک موتور می چرخنــد. هر همزن در داخــل یکی از بشــرهای دارای حجم های مســاوی از نمونــه آب مورد نظرقرارمــی گیرد. امکان تغییر ســرعت همزن ها جهت دست یابی به شرایط بهینه وجود دارد ولی همه همزن ها در هر لحظه سرعت یکسانی دارند.

متغیرهای مهم در انعقاد ســازی مثل ســرعت اختــلاط ، طول مدت همــزدن، نوع ومقدارمــاده منعقد کننده، pH، دمــا و … را می توان با جارتســت مورد ارزیابی قــرار داد مثلا ً اگر بخواهیــم بهترین ماده. منعقد کننــده برای آب خاصی رامشــخص کنیم، کافی اســت که در هریک از بشــرها حجم مســاوی از آن نمونه آب بریزیم سپس به هر یک از بشــرها مقدار مســاوی از یک ماده منعقد کننده موجود در بازار (کلریدآهن، ســولفات آلومینیوم و …) اضافه نماییم. موتور را روشــن می کنیم تا هم زمان همه همزن ها شروع به کارکنند. پس ازگذشــت مدت زمان معینی موتور را خاموش می کنیم و اجازه می دهیم که ذرات درشــت شــده شروع به ته نشین شــدن نمایند. سرعت ته نشینی،زلال بودن محلول نهایی و نیز حجم لجن تولید شــده در هریک از بشرها می توانند جهــت انتخاب ماده منعقد کننده مناســب بــرای آب مورد نظر به آزمایشگر کمک کنند. همین روش را میتوان برای ارزیابی سایر متغیرها نیز میتوان بکار برد
همچنین می بایست اصولی را رعایت کنیم بدین ترتیب که پس از آنکه ماده منعقد کننده به آب اضافه شد پیش از آنکه ایجاد لخته کند باید به منظور اختلاط ســریع مواد شیمیایی با آب در زمان کوتاه کاملا و به ســرعت بهم زده شود (Flash mixing)سپس ، آب وارد مرحله لخته گذاری شده( (Flocculator شده تا درآنجا با بهم خوردن ملایم آب، رشــد لخته ها شروع شــود. لخته های ایجاد شده ، ذرات رنگ و کدورت را در خود حبس می کنند. آنگاه به آب زمانی برای ته نشین شدن داده تا لخته ها وذرات رسوب ته نشین شوند. معمولا در استفاده از مواد شیمیایی چون آلوم و یا کلرید آهن( (III پلیمرهای کاتیونی، پرمنگنات پتاسیم، کلر، پودر کربن فعال PAC، آمونیاک، آهک یا سود پلیمرهای آنیونی وغیر یونی اختلاط سریع توصیه شده است.

شرکت فرآزما تحقیق وارد کننده و تامین کننده انواع تجهیزات و ملزوماتشرکت فرآزما تحقیق وارد کننده و تامین کننده انواع تجهیزات و ملزومات آزمایشگاهی و کنترل کیفیت آمادگی خود را جهت مشاوره و فروش انواع تجهیزات آزمایشگاهی به مراکز کنترل کیفیت آب و پساب اعلام میدارد.
جهت اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشید