سختی گیر آب چیست؟
در دنیای امروز، آب با کیفیت و تمیز یکی از نیازهای اساسی جامعه است. آب به صورت طبیعی دارای مواد آلی و معدنی است. اما وجود بیش از حد این مواد منجر به ایجاد سختی در آب میشود. این مواد معدنی عمدتاً شامل کاتیونهای کلسیم، منیزیم، آهن و منگنز هستند. آنها عوارض مختلفی برای لولهها، تجهیزات و سیستمهای صنعتی و خانگی دارند. برای مقابله با سختی آب، راهکارهای متنوعی وجود دارد. استفاده از دستگاههای سختی گیر آب یکی از روشهای مقرون به صرفه برای کاهش مواد معدنی آب است.
این دستگاه قادر است سختی آب را اندازه گیری کند. سپس با استفاده از روشهای پیشرفته، مواد معدنی آب را از بین ببرد. این تجهیزات در ظرفیت و مدلهای مختلف موجود هستند. ظرفیت و نوع آنها بستگی به نیاز و مصرف آب شما دارد. برای محاسبه ظرفیت آنها باید سختی کل آب، دبی آب مصرفی و مدت زمان فعالیت دستگاه را در نظر بگیرید.
انواع سختی آب
سختی آب یکی از مسائل مهم است که در بسیاری از مناطق جهان وجود دارد. آب، منبع حیات و اساسیترین نیاز انسانهاست. اما وقتی که مواد معدنی و املاح آب افزایش مییابد، تأثیرات منفی بر روی زندگی روزمره ما دارد. سختی آب دو نوع است و به میزان حاوی مواد معدنی مانند کلسیم و منیزیم در آب اشاره دارد. این یونها باعث کاهش عملکرد مواد شوینده، تشکیل رسوب در لولهها و تجهیزات میشوند. دستگاه سختی گیر، یک اختراع نوآورانه است که برای حذف سختی آب مورد استفاده قرار میگیرد.
- سختی موقت
میزان سختی آب در هر منطقه ای متفاوت است و به مقدار مواد معدنی و املاح بستگی دارد. به طور کلی سختی آب صورت موقت و دائمی است. اولین نوع آن سختی موقت یا کربناتی است. این نوع شامل بی کربنات، منیزیم و کلسیم است. برای از بین بردن این نوع سختی، آب را میجوشانند. چرا که با جوشاندن آب و حرارت، بی کربنات کلسیم و منیزیم به کربنات کلسیم و منیزیم تبدیل میشوند.
- سختی دائم
سختی دائم یا غیر کربناتی از املاح دیگر همچون نمکهای سولفات، کلرید یا نیترات تشکیل شده است. وجود این یونها در آب سبب خوردگی لولهها، تجهیزات صنعتی و خانگی میشود. سختی موقت و دائم در نحوه حذف املاح با یک دیگر متفاوت هستند. سختی موقت با جوشاندن یا تغییر pH آب قابل حذف است. اما سختی غیر کربناتی نیاز به روشهای پیچیدهتر دارد.
مشکلات ناشی از آب سخت
سختی آب مشکلات فراوانی را به وجود میآورد. اولین تأثیر آن بر روی سلامتی افراد است. مصرف طولانی مدت آن باعث بیمارهایی همچون لخته شدن خون، سرطان، سنگ کلیه و غیره میشود. همچنین بر روی پوست و موها تأثیر منفی دارد. آب سخت میتواند پوست و موی شما را خشک کند. تشکیل رسوب در دستگاهها و لولهها، یکی دیگر از مشکلات سختی آب است. زمانی که املاح و مواد معدنی آب زیاد است، میتوانند به شکل رسوب در لولهها و سطوح دستگاهها تجمع کنند. این رسوبات ضریب انتقال حرارت را در دستگاههای گرمایشی و سرمایشی کاهش میدهند.
آب سخت میتواند کارایی محصولات شوینده را کاهش دهد. در نتیجه هزینههای خرید محصولات شوینده و تمیز کننده افزایش مییابد. با این وجود سختی آب نه تنها بر روی سلامتی بلکه بر روی تجهیزات صنعتی و خانگی اثرات منفی دارد. برای جلوگیری از این مشکلات، لازم است سختی آب را به حداقل برسانید. بهترین راه حل برای کاهش املاح و مواد معدنی آب، خرید دستگاه سختی گیر آب است.
نحوه اندازه گیری سختی آب
با وجود یونهای کلسیم و منیزیم خواص آب تغییر پیدا میکنند و مشکلاتی نیز به وجود میآورند. به همین علت اندازه گیری میزان سختی آب یک عمل ضروی و مفید است. در واقع با انجام این امر میتوانیم بفهمیم که آب برای مصارف خانگی و صنعتی مناسب است یا خیر. همچنین در صورت اندازه گیری سختی آب، میتوانیم تصميم بگيريم كه آيا به یک دستگاه سختي گير آب نیاز داریم يا خير.
- روش تست سریع در خانه
این روش بسیار ساده و ارزان است که با استفاده از صابون و مایع و یک بطری شفاف قابل انجام است. برای این روش، شما باید یک بطری شفاف را با حدود 360 میلی لیتر آب شیر پر کنید. سپس ده قطره مایع ظرفشویی به آن اضافه کنید. بطری را به شدت تکان دهید تا مایع با آب مخلوط شود. زمانی که پس از تکان دادن مایع کف فراوانی کند، به معنای داشتن مقدار کمی مواد معدنی است. در غیر این صورت آب سخت است. این روش فقط نشان میدهد که آب سخت یا نرم است و نمیتواند مقدار دقیق سختی آب را تعیین کند.
- روش اندازه گیری سختی آب با استفاده از TDS متر
TDS متر یک روش پیشرفته و دقیق است که نشان دهنده میزان املاح در آب است. برای این روش، شما باید دستگاه TDSمتر را روشن کرده و داخل آب قرار دهید. دستگاه پس از چند لحظه عددی را روی صفحه نمایش خود نشان میدهد. مقدار TDS آب به صورت ppm است. سختی کل بر حسب گرین (grain) بیان میشود. هر گرین معادل 17.1 میلی گرم بر لیتر یا ppm مواد جامد محلول یا TDS است.
طراحی دستگاه سختی گیر آب
دستگاه سختی گیر معمولاً با هدف حذف مواد معدنی در آب به کار میرود. طراحی آنها به گونه ای است که میتوانند به طور موثر مواد معدنی و جامد را از آب حذف کنند. میزان سختی آب و حجم رزین کاتیونی دو فاکتور مهم در طراحی این دستگاهها به حساب میآیند. این رابطه تعیین میکند که برای کاهش سختی آب ورودی، چقدر رزین کاتیونی باید در مخزن دستگاه قرار بگیرد. در صورتی که حجم رزین به صورت صحیح انتخاب نشود، آب خروجی دارای مقداری سختی خواهد بود. سایر عوامل مهم در تولید دستگاه سختی گیر آب شامل:
- سرعت جریان آب
- نوع فیلترها و غشاها
- اندازه و شکل دستگاه
- جنس بدنه
- نوع قطعات و غیره
اجزای دستگاه سختی گیر
دستگاه سختی گیر آب از قطعات مختلفی تشکیل شده است که هر یک نقش مهمی در عملکرد آن دارند. قطعات این دستگاه با همکاری یک دیگر، عملکرد بهینه و مطلوب دستگاه را تضمین میکنند. به همین علت کیفیت و نوع متریال آنها بسیار مهم است. به عنوان مثال مخزن قسمتی است که آب ورودی در آن ذخیره میشود. سپس آب با فشار به سمت ستونهای تبادل یون انتقال مییابد. این مخازن دارای ظرفیتهای مختلفی هستند که میتوانند نیاز آب مصرف کننده را برآورده کنند.
- قطعات مکانیکی و الکترونیکی
پمپها و الکتروموتورها جزو قطعات مکانیکی هستند. قطعات الکترونیکی شامل سنسورها و کنترل کنندهها که برای عملکرد صحیح دستگاه ضروری هستند. به طور مثال قطعات الکترونیکی با استفاده از سنسورها، فشار، جریان، دما، سطح و سختی آب را اندازه گیری میکنند. با کمک کنترل کنندهها میتوان زمان فعالیت دستگاه را تنظیم کرد. به همین علت در صورت خرابی یا نقص در این قطعات، ممکن است دستگاه به درستی کار نکند.
- ستونهای تبادل یون
ستونهای تبادل یون قسمت اصلی دستگاه سختی گیر آب هستند. با استفاده از این رزین، یونهای آب مانند کلسیم و منیزیم با یون های سدیم جایگزین میشوند. این عمل، سختی آب را کاهش میدهد و کیفیت آب بهبود پیدا میکند. ستونهای تبادل یون باید به صورت منظم بررسی شوند تا تصفیه آب به صورت صحیح انجام شود. در غیر این صورت مواد معدنی و ناخالصیهای آب حذف نمیشود.
انواع سختی گیر آب
این دستگاهها با توجه به جنس بدنه، عملکرد، شکل ظاهر و غیره متفاوت هستند. آنها میتوانند بر اساس روشهای مختلف مانند تبادل یونی و ایجاد میدان مغناطیسی عمل کنند. بهره برداری از این تجهیزات در محیطهای صنعتی و منازل مسکونی بسیار رایج است. با خرید آنها و کاهش رسوب مواد معدنی در تجهیزات صنعتی و خانگی، بسیاری از هزینهها کاهش مییابد. در نتیجه به ماندگاری و عملکرد بهینه آنها کمک میکند.
- سختی گیر رزینی
سختی گیر رزینی یک دستگاه پیشرفته و کارآمد است. با استفاده از رزینهای تبادل یون، سختی آب کاهش مییابد. این رزینها به صورت کاتیونی و آنیونی هستند. این دستگاه یونهای کلسیم و منیزیم را از آب ورودی جدا میکند و سپس یونهای سدیم را به آب اضافه میکند. این نوع محصولات دارای دو مخزن هستند. یکی از مخازن برای نگهداری نمک و دیگری جهت نگهداری رزینها به کار میرود.
- سختی گیر مغناطیسی
سختی گیر مغناطیسی بدون نیاز به رزینهای تبادل یونی، فرآیند تصفیه آب را انجام میدهد. این نوع دستگاه از خاصیت مغناطیسی یا آهن ربایی برای تصفیه آب بهره میگیرد. آنها نمیتوانند سختی آب را به صورت کامل حذف کنند، بلکه میزان رسوب گذاری یونها را کاهش میدهند. این دستگاه برای کاربردهای صنعتی مناسب است. سختی گیر مغناطیسی دارای ساختار ساده، قابل حمل و ثابت است. همچنین آنها از چندین آهن ربای قوی تشکیل شده اند.
- سختی گیر الکترونیکی
سومین نوع دستگاههای سختی گیر آب، سختی گیر الکترونیکی است. آنها با ایجاد امواج الکترومغناطیسی ساختار عناصر آب را تغییر میدهند. در نتیجه یونهای آب خاصیت چسبندگی خود را از دست میدهند. این روش از انباشته شدن مواد معدنی در لولهها و تجهیزات خانگی و صنعتی جلوگیری میکند؛ اما همانند نوع مغناطیسی سختی آب را به صورت کامل حذف نمیکند.
انواع دستگاه سختی گیر از نظر جنس بدنه
ساختار و شکل ظاهر دستگاههای سختی گیر آب با یک دیگر متفاوت است. شکل ظاهر آنها معمولاً به صورت استوانه ای عمودی با قطر و ارتفاع مختلف است. در قسمت بالای بدنه، شیر کنترلی قرار دارد که عملکرد و تنظیمات دستگاه را کنترل میکند. لولههای ورود و خروج آب و لوله احیاء رزین در پایین دستگاه قرار دارند. همچنین این تجهیزات از یک مخزن آب نمک برخوردار هستند. این مخزن از جنس پلی اتیلن است و محلول غلیظ نمک را در خود نگه میدارد. جنس بدنه این دستگاهها از فلز و فایبرگلاس است.
- سختی گیر با بدنه فلزی
دستگاه سختی گیر آب با بدنه فلزی در ظرفیتهای بالاتر موجود است. همچنین کارایی آنها نسبت به نوع فایبرگلاس بیشتر است. این نوع دستگاهها اغلب در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. بدنه آنها نظیر مخزن استیل، لوله استیل، مخزن گالوانیزه با روکش استیل ضد زنگ و یا مخزن فولادی با پوشش رنگ اپوکسی تولید میشود. این مخازن مقاومت بالاتری در برابر حرارت، شوک و خوردگی دارند.
- سختی گیر با بدنه فایبرگلاس
دستگاه سختی گیر با بدنه فایبرگلاس دارای وزن سبک و مقاومت بالا است. فایبرگلاس از الیاف شیشه ای تشکیل شده است. آنها با رزین پلیمری به هم چسبیده اند و یک ماده سخت و قوی را ایجاد میکنند. فایبرگلاس دارای خواص منحصر به فردی است که در تولید مخزن فایبرگلاس و لوله جی آر پی به کار میرود. با توجه به نوع کاربرد و شرایط محیطی، این دستگاهها در طرح و ظرفیتهای مختلف تولید میشوند.
انواع سختی گیر بر اساس نوع عملکرد
در دهههای اخیر استفاده از دستگاههای سختی گیر به طرز چشمگیری افزایش یافته است. به همین علت آنها در بازار به دلیل نیاز مشتریان و شرایط خاص در شکل و مدلهای مختلف عرضه میشوند. مدل آنها بسته عوامل مختلف و نوع طراحی متفاوت است. این دستگاهها از لحاظ عملکرد نیز به دو صورت تمام اتوماتیک و نیمه اتوماتیک دسته بندی میشوند.
- سختی گیر تمام اتوماتیک
دستگاههای سختی گیر تمام اتوماتیک و نیمه اتوماتیک هر دو برای کاهش سختی آب مورد استفاده قرار میگیرند. اما بین این دو دستگاه شباهتها و تفاوتهایی وجود دارد. سختی گیر اتوماتیک همانطور که نامش مشخص است، به طور کاملا خودکار عمل میکند. این نوع دستگاه، به صورت خودکار تنظیمات لازم را برای حذف سختی آب انجام میدهد. در واقع نیازی به تنظیمات دستی نیست. آنها عملکردی سریع و دقیق دارند و مناسب برای کاربردهای صنعتی هستند.
- سختی گیر نیمه اتوماتیک
در مدل سختی گیر نیمه خودکار نیاز به دخالت دستی است. در واقع اپراتور باید به صورت دستی پارامترهای لازم را تنظیم کند. به عنوان مثال عملیات شستشو و احیای رزین باید به صورت دستی و با نظارت اپراتور انجام شود. این نوع دستگاه به علت امکانات ساده و عملکرد نیمه خودکار نسبت به مدل قبلی قیمت کمتری دارد. همچنین از ساختار و طراحی سادهتر برخوردار است.
مقایسه سختی گیر آب خانگی و صنعتی
دستگاههای سختی گیر آب از مزایای بی شماری برخوردار هستند. یکی از مزایای آنها افزایش طول عمر لوازم خانگی و صنعتی است. دومین فواید آنها کاهش رسوب در لولهها، شیرآلات و غیره است. از مزایای دیگر آنها میتوان به بهبود کیفیت و طعم آب اشاره کرد. در واقع با تغییر کیفیت، آب حاوی املاح مضر برای سلامتی انسان نیست. دستگاههای سختی گیر علاوه بر نوع مغناطیسی و رزینی به صورت صنعتی و خانگی موجود هستند. این دو مدل از لحاظ ظرفیت، قطعات و سایر مشخصات با یک دیگر تفاوتهایی دارند.
- ظرفیت
دستگاه سختی گیر صنعتی دارای ظرفیت بالاتر از نوع خانگی است. در واقع مدل صنعتی برای تصفیه حجم زیادی از آب طراحی شده است. آنها از ظرفیتهای مختلف ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ لیتر در ساعت برخوردار هستند. در مقابل، سختی گیرهای خانگی میتوانند مقدار کمی از آب را تصفیه کنند. معمولاً آنها با ظرفیتهای مختلف همچون ۱۰۰ تا ۵۰۰ لیتر در روز موجود هستند.
- جنس بدنه
مدلهای صنعتی دارای بدنه فلزی هستند. این جنس بدنه برای شرایط سخت و نامساعد صنعتی بسیار عالی است؛ زیرا مقاومت بالایی در برابر فشار، ضربه، خوردگی و غیره دارند. اما در مدل خانگی جنس بدنه آنها از فایبرگلاس است؛ زیرا وزن سبکی دارند و جا به جایی آنها بسیار آسان است. علاوه بر وزن سبک، مقاومت خوبی در برابر زنگ زدگی، سایش و غیره دارند.
- عملکرد و قطعات آنها
سختی گیر صنعتی دارای کارکرد پيچيدهتر است. همچنین در این مدلها قطعات پیشرفتهتری وجود دارد. به طور مثال سنسورها، صفحه نمایشگر دیجیتالی و هوشمند، امکان کنترل و نظارت دقیق دستگاه را فراهم کرده است. در حالی که مدل خانگی کارکرد بسیار ساده دارد. همچنین قطعات و اجزای ساده ای دارند. آنها معمولاً دارای شیر دستی هستند که عملکرد دستگاه را کنترل میکنند.
عملکرد سختی گیر رزینی
آب سخت از لوله ورودی به داخل دستگاه وارد میشود. سپس آب از بین رزینهای کاتیونی عبور میکند. رزینهایکاتیونی یونهای سدیم (+Na) را در آب آزاد میکنند و یونهای کلسیم (+Ca2) و منیزیم (+Mg2) را جذب مینماید. بنابراین میزان یونهای کلسیم و منیزیم کاهش یافته و به جای آنها یونهای سدیم افزایش مییابد. در نتیجه سختی آب از بین میرود و آب با کیفیت و نرم به دست میآید. پس از گذشت مدتی، رزینهای کاتیونی دارای بار منفی میشوند. در این حالت، دستگاه سختی گیر رزینی نمیتواند سختی آب را حذف کند. برای بازسازی رزینها، عمل احياء را انجام میدهند.
انواع رزین تبادل یونی
رزین تبادل یونی یا رزین تعویض یونی یک نوع ماده شیمیایی پر کاربرد است. آنها میتوانند یونهای دارای بار الکتریکی را با یونهای دیگر مبادله کنند. این رزینها از پلیمرهای ارگانیک تولید شده اند که دارای انواع مختلف هستند. به طور معمول آنها دارای بار مثبت یا منفی هستند که آنها را رزین کاتیونی و آنیونی نامیده اند. این نوع ماده شیمیایی نقش بسیار مهمی در پالایش آب دارد.
- رزین کاتیونی
رزین کاتیونی یک نوع رزین تبادل یونی است که میتواند یونهای با بار مثبت را با یونهای دارای بار منفی مبادله کند. این رزین دارای دو نوع قوی و ضعیف است. رزین قوی معمولاً برای حذف سختی آب و یونهای فلزات سنگین مانند باریم و رادیوم کاربرد دارد. نوع ضعیف برای حذف سختی موقت و قلیایی بودن آب و کاهش TDS (جامدات محلول) به کار میرود.
- رزین آنیونی
این نوع رزینها میتوانند یونهای بار منفی را با یونهای دیگر مبادله کنند. رزین آنیونی دارای دو نوع قوی و ضعیف است. نوع قوی آنها معمولاً برای حذف تمام آنیونها از آب به کار میروند. گروه ضعیف آنها برای حذف آنیونهای اسید همچون سولفات و نیترات مورد استفاده قرار میگیرند. آنها در صنایع مختلف مانند تصفیه آب، داروسازی، جداسازی عناصر و غیره کاربرد دارند.
نگهداری از دستگاه سختی گیر آب
نگهداری از دستگاه سختی گیر آب به معنای انجام برخی اقدامات است که ماندگاری و کارایی دستگاه را افزایش میدهد. یکی از اقدامات مهم برای حفظ ماندگاری آنها، انتخاب محل مناسب برای نصب است. آنها باید در مکانی خشک و سطحی صاف قرار بگیرند و از تماس دستگاه با رطوبت جلوگیری کنید. برای حفظ عملکرد آنها بررسیهای دورهای، تعویض فیلترها و غیره بسیار حائز اهمیت است.
- تعویض فیلترها
فیلترها وظیفه حذف ذرات معلق، رسوبات و مواد آلی از آب را دارند. با گذشت مدتی، فیلترها کارکرد صحیح خود را از دست میدهند و نمیتوانند مواد معلق در آب را حذف کنند. به همین علت تعویض فیلترها اهمیت بسیاری دارد. به طور کلی زمان تعویض آنها بستگی به نوع فیلتر، میزان سختی و مصرف آب دارد. برای مثال برخی از آنها باید پس از 6 الی 18 ماه تعویض شود. در حالی که رزینهای تبادل یونی را میتوان پس از 2 الی 5 سال تعویض کرد.
- احیای سختی گیر رزینی
با گذشت زمان رزینهای تبادل یونی توانایی و قدرت خود را از دست میدهند. اصطلاح احیای سختی گیر رزینی در واقع به فرایند بازسازی و بهبود عملکرد رزینها اشاره دارد. این کار با تزریق محلول نمک یا اسید به داخل دستگاه انجام میشود. در این فرآیند، یونهای موجود در رزین همچون کلسیم و منیزیم با یونهای سدیم یا هیدروژن جایگزین میشوند. سپس به خارج از دستگاه دفع میشوند. بدین ترتیب رزینها دوباره قادر به جذب یونهای سخت از آب خواهند بود. احیای سختی گیر رزینی اهمیت زیادی دارد. لذا در افزایش راندمان و کارایی دستگاه نقش بسزایی دارد.
نکات مهم خرید دستگاه سختی گیر آب
دستگاه سختیگیر آب یک وسیله کاربردی است که برای بهبود کیفیت آب مورد استفاده قرار میگیرد. در بازار انواع مختلفی از دستگاههای سختی گیر وجود دارد. برای انتخاب یک دستگاه مناسب باید به عوامل مختلف توجه کنید. ابتدا برای خرید آنها باید به نیاز خود توجه کنید. با بررسی نیاز خود میتوانید دستگاه مناسبی را تهیه کنید و از مزایای آن بهره مند شوید. به عنوان مثال دستگاههای سختی گیر خانگی و صنعتی برای کاربرد های خاصی طراحی شده اند. با این وجود نمیتوانید یک دستگاه سختی گیر صنعتی را برای مصارف خانگی خود تهیه کنید و بالعکس.
- نوع دستگاه
این دستگاهها را میتوان بر اساس معیارهای مختلف همچون عملکرد و جنس بدنه در انواع مختلف تقسیم بندی کرد. این دستگاهها از نظر عملکرد به صورت اتوماتیک، نیمه اتوماتیک، سختی گیر رزینی و مغناطیسی هستند. برای خرید این دستگاهها بایست به نوع آن توجه کنید. به عنوان مثال سختی گیرهای رزینی برای آبهای با سختی بالا مناسب هستند. در حالی که نوع مغناطیسی برای آبهای با سختی پایین به کار میرود.
- ظرفیت سختی گیر
ظرفیت این دستگاهها را معمولاً بر حسب گالن (gallon) یا لیتر (liter) بیان میکنند. برای انتخاب ظرفیت مناسب باید به عواملی مانند سختی آب ورودی، نوع کاربرد و مصرف روزانه آب توجه کرد. به طور مثال برای یک محیط صنعتی، سختی گیر با ظرفیت بالا مناسب است.
- نوع و ظرفیت رزین
رزین ماده اصلی سختی گیر رزینی است. مدل رزین بسته به میزان آب ورودی و سختی آن متفاوت است.
- کارایی و کیفیت
هنگام خرید آنها از جنبههای کارایی و کیفیت دستگاه مطمئن شوید. بررسی کنید که آیا دستگاه دارای استانداردهای لازم است یا خیر.
عوامل موثر در قیمت سختی گیر آب
دستگاههای سختیگیر آب در انواع مختلف و با قیمتهای متفاوت موجود هستند. هرچه ظرفیت دستگاه بیشتر باشد، قدرت و کارایی آنها بیشتر خواهد بود. در نتیجه هزینه و قیمت آنها بالاتر است. علاوه بر ظرفیت، نوع دستگاه نیز بر روی قیمت آنها تأثیر میگذارد. برخی از دستگاهها دارای ویژگیهای خاصی هستند که امکانات بیشتری را در اختیار کاربر قرار میدهند. با این وجود از قیمت بالاتری برخوردار هستند. سایر فاکتورهای مهم در تعیین قیمت سختی گیر آب عبارت است از:
- ابعاد و اندازه
- متریال به کار رفته
- کیفیت
- استانداردها
- نوع قطعات
- تجهیزات جانبی
- نوع رزین و فیلترها