رسوب و عوامل ایجاد آن

محققین معتقدند که بررسی عوامل موثر در تشكيل رسوب، در یافتن روشهای مقابله با آن بسیار سودمند است. لذا بهتر است رسوب و عوامل ایجاد کننده آن مورد بررسی دقیق قرار گیرد. آنالیز شیمیایی رسوب نشان داده است که عمده ترین مواد تشكيل دهنده آن به ترتیب فراوانی عبارتند از کربنات کلسیم (CaCO­3 ) سولفات کلسیم(CaSO4)، سولفات باریم (BaSO4)، سلیکا (SiO4) و آهن (Fe2 C3 , Fe2O4 ) که در این میان نقش کربنات کلسیم بسیار بارز است، به شكلي که ظاهرفیزیکی رسوبات به رنگ کربنات کلسیم نمایان میشود .

يكي از اصلی ترین عوامل وجود املاح فوق در آبهای سخت وجود مقدار فراوان گازکربنیک  در هوا است. با عبور قطرات باران از میان جو  پدیدۀ بارانهای اسیدی رخ میدهد که این روند با صنعتی شدن جوامع بشری رو به افزونی است . با جاری شدن آبهای اسیدی در میان سنگهای معدنی مقدار زیادی از املاح فوق در آنها حل شده و آبهای سخت ر اتشکیل میدهد .

زمانی که آبهای سخت وارد سیستم های صنعتی یا مصارف خانگی میشود در اثر سه عامل مهم ، سختی آنها تبدیل به رسوب میشود ، این سه عامل عبارتند از دمای آب ، اسیدی و یا قلیایی بودن آب و فشار آب. در این میان نقش عامل اول بسیار بارزتر نمایان میشود . شكل(1) اثر این سه عامل را نشان میدهد بطوري که با افزایش دما ، حلالیت املاح در آب کاهش پیدا کرده و بصورت رسوب نمایان میشوند که دلیل اصلی آن خارج شدن گاز Co2  از آب با افزایش دمای آن است . همچنین اگر اسیدیته آب کاهش پیدا کند مقدار حلالیت آب کاهش پیدا کرده و املاح رسوب ميانند و در نهایت اگر تغییرات فشار در آب رخ دهد بطوريكه فشار آن از مقدار فشار زیاد به فشار کم تغییر کند بعلت خارج شدن گاز کربنیک حل شده در آب خاصیت اسیدی آب کاهش پیدا کرده در نتیجه رسوب تشكيل میشود .

آنچه در این فرايند شگفت انگیز است رسوب کردن سختی آب به دیواره سطوح در تماس با آن به صورت يكنواخت میباشد که شواهد گواهی از عدم دخالت نیروی جاذبه در این فرایند دارد بنظر میرسد يكي از عوامل موثر در فرایند رسوب گذاری بر دیواره ها  نیروی الكترو استاتيكي بین سطوح فلزی املاح موجود در آب است که این روند توسط مدلهای هلم هولتز ، مدل گویا و چاپمن و مدل استرن تحلیل میشود .

بنا به مدل هلم هولتز چون سطوح فلزی دیواره ها حاوی الكترونهاي آزاد هستند لذا لایه ای از الكترونها در محل تماس مایع با فلز تشكيل میشود . این لایه فلزی خاصیت جذب یونهای مثبت مانند هیدروژن کلسیم و منیزیم را دارد و در اثر این فرایند يك لایه يكنواخت از یونهای مثبت تشكيل میشود .

بنا به تئوری گویا و چاپمن بعلت حرکت ترموديناميكي  یونها در محلول، احتمال حضور یونهای مثبت در کنار سطوح تماس فلزی بیشترین مقدار خواهد بود و هرچه از محل و دیواره دورتر شویم احتمال حضور این یونها کاهش پیدا ميكند . تئوری استرن ترکیبی از دو تئوری پیشین است بدین معنا که ابتدا لایه ای از یونهای مثبت در مجاورت سطوح تشكيل میشود . همچنین تجمعی از یونهای مثبت نیز در اطراف این لایه مشاهده میشود  با گذر از این لایه از تعداد یونهای مثبت نیز کاسته میشود این توزیع یونها زمینه ساز تشكيل رسوب در کنار دیواره به صورت يكنواخت خواهد بود .

ساختار مواد تشكيل دهنده رسوب نشان میدهد که کربنات کلسیم بیشترین فراوانی را دارد و معمولا به دو صورت کلسیت و آرگونیت مشاهده میشود . کلسیت در دماهای پایین تشكيل شده و قدرت چسبندگی کمی دارد و از جرم حجمی کم تري نیز برخوردار است. رسوب حاصل از کلسیت را میتوان به سهولت از بین برد در مقابل آرگونیت در دماهای بالا تشكيل می شود ،خاصیت چسبندگی بسیار بالایی دارد و نسبت به کلسیت از جرم حجمی بالاتری برخوردار است  و در مواردی که دمای تشكيل رسوب بالا باشد مانند بويلر ها و مبدلهای حرارتی با دمای بالا، تقریبا 80% مواد تشكيل دهنده از آرگونیت و تنها 20% آن کلسیت است به همین علت در چنین مواردی مشكلات ناشی از رسوب بسیار جدی است .

فهرست
فراالکتریک پیشرو در بهینه سازی تأسیسات