سختی گیر آب چیست و عملکرد آن چگونه است؟

قبل از پرداختن به مبحث سختی گیر آب، شاید بهتر است اول با واژه سختی آب (Water Hardness) آشنا شویم. هنگامی که از آب به عنوان آب سخت یاد می‌شود، بدان معنی است که حاوی مواد معدنی بیشتری نسبت به آب معمولی است. در واقع، سختی آب به دلیل وجود کاتیون‌های دو ظرفیتی و یا بیشتر در آب است. بدینسان، آبی را آب سخت می‌گویند که شامل یون‌هایی مانند کلسیم، منیزیم، منگنز، کروم و.. باشد.

با حل شدن بیشتر کلسیم و منیزیم، درجه سختی آب نیز افزایش می‌یابد. از آنجایی که کلسیم و منیزیم یون‌های با بار مثبت هستند، در زمان حضور آن‌ها، دیگر یون‌های دارای بار مثبت در مقایسه با آبی که فاقد کلسیم و منیزیم باشد، به سختی با آب حل شده که به همین دلیل، صابون در آب سخت حل نخواهد شد.

سختی آب بصورت سختی موقت و سختی دائم در آب موجود است که سختی موقت با حرارت دادن به آب از بین خواهد رفت، اما از بین بردن سختی دائم به این سادگی نیست. برای برطرف شدن سختی دائم، نیاز به دستگاه‌هایی است که به آن‌ها سختی‌گیر آب گویند.

سختی گیر آب چیست؟

سختی گیر آب یک سیستم فیلتراسیون و بخش مهمی از سیستم تصفیه آب است که برای حذف غلظت بالای کلسیم و منیزیم که از عوامل ایجاد سختی آب هستند، به کار گرفته می شود. هنگامی که آب از سختی گیر آب عبور می کند، مواد معدنی آب سخت توسط سیستم فیلتر شده و آب نرم در لوله کشی جریان می یابد. بر خلاف آب سخت، آب نرم رسوب نامحلول تشکیل نمی دهد، در لوله ها و مخازن رسوب نمی کند یا با پاک کننده هایی مانند صابون تداخل ایجاد نمی نماید.

آب سخت عملکرد وسایلی مانند لباسشویی و ظرفشویی را نیز تحت تأثیر قرار داده و به دلیل ایجاد رسوب، نیاز به استفاده از مواد شوینده در لباسشویی بیشتر شده و حتی مانع از براق شدن ظرف های شسته شده با ماشین ظرفشویی می شود. احساس خشکی و خارش پوست سر و حتی ریزش موها، از دیگر مشکلاتی است که آب سخت به دنبال دارد. بنابراین استفاده از سختی گیر آب در بسیاری از صنایع و حتی خانه ها ضروری به نظر می رسد.

عملکرد سختی گیر آب چگونه است؟

می توان گفت عملکرد سختی گیر آب بسیار شبیه به آهنربا است. آهنرباهای میله ای دارای یک سر مثبت و یک سر منفی هستند. فرض کنید دو آهنربای میله ای دارید و هر دو انتهای مثبت را به هم متصل کنید. چه اتفاقی می افتد؟ همدیگر را دفع می کنند.

مهم نیست چقدر تلاش می کنید، غیر ممکن است که بتوانید آنها را به هم وصل کنید. اما بدون هیچ تلاشی می توانید انتهای مثبت یکی را به انتهای منفی دیگری متصل کنید. این واقعیت که چیزهای مثبت و منفی همدیگر را جذب می کنند، ایده اصلی نحوه عملکرد سختی گیر آب است.

کلسیم و منیزیم، دو عامل اصلی سختی آب، هر دو مولکول هایی با بار مثبت هستند. هنگامی که آب سخت از سیستم سختی گیر آب پمپ می شود، از یک فیلتر پر از دانه های رزین با بار منفی عبور می کند. درست مانند آهنرباها، با عبور آب سخت از میان دانه های رزین، کلسیم و منیزیم با بار مثبت، جذب دانه های رزین با بار منفی خواهند شد و از آب حذف می شوند.

انواع سختی گیر آب با توجه به جنس بدنه

در تولید دستگاه سختی گیر، متریال ساخت بدنه یکی از مهم‌ترین عوامل محسوب می‌شود. نوع جنس بدنه ارتباط مستقیم با طول عمر و ماندگاری دستگاه خواهد داشت. جنس بدنه‌ی این دستگاه می‌تواند در دو نوع فایبرگلاس (FRP) و فلزی باشد. برای آشنایی بیشتر با هرکدام از این موارد، در ادامه به توضیح مختصری درباره آن‌ها خواهیم پرداخت.

سختی گیر آب فایبرگلاس (FRP Water softener)

ورق‌های فایبرگلاس ترکیبی از الیاف شیشه، اپوکسی و ونیل استر هستند. وجود این ورق‌ها بر روی لایه‌ای مقاوم از مواد پلی اتیلن، محصولی بسیار مقاوم در برابر ضربه و خوردگی ایجاد می‌کند. سختی‌گیر فایبرگلاس طرفداران بسیار زیادی دارد و با توجه به میزان ضخامت ورق‌های به کار رفته در آن‌ها، تا ۶ بار فشار را به خوبی تحمل خواهد کرد. از مهم‌ترین ویژگی‌ها و نقاط قوت آن می‌توان به مقاومت در برابر خوردگی با مواد اکسید کننده موجود در آب اشاره نمود.

این نوع از سختی گیرها، به اندازه‌ی دستگاه‌های تولیدی با بدنه‌ی فلزی در برابر فشار و ضربه مقاوم نیستند. به همین علت بیشتر در اماکن مسکونی از آن‌ها استفاده می‌شود. همچنین استفاده از ورق‌های فایبرگلاس در تولید این محصول، باعث می‌شود مقاومت آن در برابر سرمای زیاد و یخ زدگی کاهش پیدا کند.

سختی گیر آب فلزی

جنس و ضخامت بدنه‌ی سختی گیرها فلزی بر اساس کاربرد و میزان آب ورودی به دستگاه در هر سیکل مشخص می‌شود. بدان معنی که هر چه میزان آب ورودی بیشتر باشد، دستگاه نیاز به بدنه‌ی مقاوم‌تری خواهد داشت. در کارگاه‌ها، کارخانه‌های صنعتی و تصفیه خانه‌های بزرگ که سختی گیرهای عمودی و افقی با ابعاد و اندازه‌های بزرگ بکار گرفته می‌شود، دستگاه هایی استفاده می‌شوند که بدنه‌ی آن‌ها کاملا از فلز ساخته شده باشد.

در سختی‌گیر فلزی دارای بدنه استیل، اگر از ورق‌های با ضخامت استاندارد استفاده گردد، تا ۲۰ بار فشار را تحمل خواهند کرد. توجه داشته باشید که در صورت عدم استفاده از رنگ‌های مخصوص، بدنه‌ی این دستگاه به سرعت دچار خوردگی و زنگ‌زدگی خواهد شد؛ لذا باید حساسیت لازم در این زمینه لحاظ شود.

انواع سختی گیر آب با توجه به عملکرد آن

در طراحی سختی‌گیر آب، نوع دستگاه‌ را می‌توان با توجه به فرآیند و شیوه‌ای که در آن دستگاه برای حذف املاح و یون‌ها به کار می‌برد، تعیین نمود. هر یک از این دستگاه‌ها روش های مختلفی را برای حذف سختی آب به کار می‌برند که به عنوان مثال، برخی برای حذف کلسیم و سدیم از مواد شیمیایی استفاده کرده و برخی دیگر از آن‌ها را به املاح سدیم تبدیل می‌کنند. در برخی از دستگاه‌ها از روش‌های مغناطیسی استفاده می‌شود. این روش تا حد زیادی می‌تواند در حذف سختی آب موثر باشند. در برخی دیگر نیز از روش‌های ترکیبی استفاده می‌شود.

برای تولید آب نرم و حذف املاح موجود در آب، باید به میزان املاح و نوع آن‌ها توجه نمود؛ زیرا روش‌های سختی‌گیری بسته به این موارد متغیر خواهد بود. با این حال دستگاه‌های سختی‌گیر آب را می‌توان بر اساس نحوه کارکرد و عملکرد به چند گروه کلی تقسیم بندی کرد. در ادامه به شرح آن‌ها خواهیم پرداخت.

• سختی گیر رزینی
• سختی گیر مغناطیسی
• سختی گیر الکترونیکی

سختی گیر رزینی

از روش‌های متداول سختی گیری استفاده از دستگاه‌های سختی گیر رزینی است. این سری از دستگاه‌ها شامل یک استوانه فلزی هستند که در داخل آن ماده سختی زدا (رزین تبادل یونی) قرار دارد. رزین‌ها می‌توانند یون سدیم را با یون کلسیم و منیزیم در آب مبادله و جایگزین آن‌ها نمایند. راه اندازی، بهره برداری و تجدید بار دستگاه می‌تواند به صورت دستی و نیمه اتوماتیک و یا تمام اتوماتیک انجام گیرد. دستگاه‌های سختی‌ گیر رزینی مورد استفاده در تصفیه آب، بیشتر به صورت استوانه فلزی هستند که در داخل آن، ذرات رزین قرار می‌‌گیرند.

همانطور که اشاره شد کاربرد رزین در تصفیه آب و حذف سختی آن در دو نوع اتوماتیک و نیمه اتوماتیک بوده که هر یک دارای ویژگی‌های خاصی هستند. از جمله تفاوت‌های موجود در آن‌ها شیوه احیا و تمیز کردن دستگاه سختی گیر است. در سختی گیر تمام اتوماتیک فرآیند شستشو که در اغلب مواقع بک واش انتخاب می‌شود، بدون نیاز به دخالت اپراتور و انسان، به صورت خودکار انجام شده و رزین‌ها مجدداً احیا می‌گردند.

در مقابل، برای تمیز کردن رزین‌ها در نوع سختی گیر نیمه اتوماتیک، اپراتور این فرآیند را انجام می‌دهد. از مهم‌ترین کاربردهای سختی گیر رزینی می‌توان به صنعت چرم سازی، نساجی، قالیشویی، لبنیات و صنایع غذایی، صنایع نفت و پتروشیمی، بتن ریزی و ساختمان سازی اشاره نمود.

مزایای استفاده از سختی گیر رزینی:

کاهش هزینه مصرف انرژی:

تمام لوازم خانگی که با آب سر و کار دارند مانند سماور، کتری، ماشین ظرفشویی، ماشین لباسشویی، دستگاه قهوه ساز و.. زمانی که از آب بدون سختی استفاده می‌کنند با راندمان بالاتری کار کرده و مصرف انرژی در آن‌ها کمتر می‌شود. دلیل این موضوع، کاهش عملکرد و انتقال حرارت در صورت ایجاد رسوب بر روی سطوح این دستگاه‌ها و نیز لوله‌ها در زمان استفاده از آب با سختی بالا است.

طبق بررسی‌ها، مصرف برق لوازم گرمایشی برقی منزل، در صورت استفاده از آب بدون سختی، حدود ۲۲ تا ۲۹ درصد در سال کاهش می‌یابد. بدین ترتیب، هر ۱.۶ میلی‌متر رسوب بر روی سطوح و لوله‌ها باعث کاهش انتقال حرارت به میزان ۱۲% می‌شود. همچنین به تبع آن میزان مصرف انرژی نیز افزایش می‌یابد.

افزایش طول عمر لوازم منزل و سیستم لوله کشی و تأسیسات:

تشکیل رسوب بر روی لوله‌ها موجب بروز خوردگی گالوانیکی در بخش فلزی سیستم تأسیسات می‌شود. با ادامه‌ی این روند، لوله‌ها به تدریج خورده و پوسیده شده و تعویض و تعمیر آن‌ها بسیار هزینه بر و با دردسر زیاد همراه خواهد بود.

تجهیزات گرمایشی مانند دیگ، مبدل‌های حرارتی و لوله‌ها در صورت استفاده از آب بدون سختی، عملکرد به مراتب بهتری داشته و طول عمر بالاتری نیز خواهند داشت. به جرأت می‌توان گفت که استفاده از سختی گیر رزینی برای سیستم گرمایشی موتورخانه‌ها، یک الزام محسوب می‌شود.

جلوگیری از تشکیل لکه‌های سفید رنگ روی سطوح:

وجود املاح در آب با سختی بالا، باعث تشکیل لکه‌های سفید رنگ روی سطوح می‌شود. تمیز کردن این لکه‌ها زحمت زیادی داشته و در طول زمان باعث ایجاد خش روی سطوح به دلیل نیاز به تمیز کردن مداوم آن‌ها شود.

کاهش مصرف مواد شوینده

مصرف مواد شوینده مانند صابون، شامپو، مایع دستشویی و ظرفشویی در صورت استفاده از آب بدون سختی به مقدار قابل توجهی کاهش می‌یابد که جمع کلی آن با توجه به استفاده مداوم از این مواد در طول سال، رقم قابل توجهی خواهد شد.

نرمی و لطافت پارچه‌ها و البسه پس از شستشو

: سختی بالای آب باعث زبر شدن نخ موجود در بافت البسه و حتی کمی تغییر رنگ در آن‌ها می‌شود. استفاده از آب بدون سختی باعث افزایش طول عمر و ماندگاری البسه و حفظ ظاهر آن‌ها در طولانی مدت می‌شود.

سختی گیر آب مغناطیسی

سختی گیر مغناطیسی، کریستال‌های کلسیم را خنثی می‌کند. در واقع، با ایجاد میدان مغناطیسی باعث ایجاد یک جریان القایی شده و بر یون‌های کلسیم و کلسیم کربنات اثر می‌گذارد. این ماده کریستال‌های کلسیم را به کریستال‌های کلسیت آرگونیت تغییر می‌دهد. اصولا مدل مغناطیسی سختی آب را حذف نمی‌کند، بلکه باعث می‌شود تمایل یون‌ها به رسوب گذاری کمتر شود. به همین دلیل در صنایعی که نیازمند به حذف کامل سختی آب باشد، از این نوع سختی گیر استفاده نمی‌کنند.

مزایای استفاده از سختی گیر مغناطیسی

• از رسوب در لوله ها جلوگیری به عمل می آورد.
• افزایش انتقال حرارت در مبدل‌ها را در پی دارد.
• رسوبات جداره‌ها را دفع می‌کند.
• خوردگی در تجهیزات و افزایش عمر تجهیزات را کاهش می‌دهد.

سختی گیر آب الکترونیکی

در سختی گیر الکترونیکی امواج الکترونیکی به طور مداوم تغییر پیدا می‌کنند. این امواج توسط دستگاه PAC تولید و از طریق آنتن‌های دور لوله آب به آب سخت داخل لوله منتقل می‌شود. تحت تأثیر این میدان، نمک‌های محلول که به صورت یون در آب هستند به شکل بلورهای ریز و معلق در می‌آیند.

تجمع این ذرات هسته تشکیل دهنده، بلور خنثی کربنات کلسیم به شکل رسوب معلق در آب را تشکیل می‌دهند که فاقد خاصیت چسبندگی است؛ لذا دیگر روی جدار داخلی لوله و تجهیزات رسوب تشکیل نشده و به دلیل بالا رفتن حلالیت آب، رسوب‌های قبلی نیز در آب حل و تبدیل به بلورهای معلق در آب می‌شوند.

جهت آشنایی بیشتر با سختی گیر آب توصیه می شود که مطلب موجود در این سایت را مطالعه کنید و اگر قصد خرید دستگاه سختی گیر آب را دارید از صفحه محصولات ما دیدن کنید و محصول مد نظرتان را سفارش بدهید.