سیلیکا به دو فرم نامحلول (غیرواکنش‌پذیر مثل انگشتر عقیق) و فرم محول (سیلیکای پلیمری) در آب خوراک سیستم ro وجود دارد. سیلیکای نامحلول در آب جامد است و حلالیت پایینی در حد 0.6 ppm دارند. این ذرات کلوییدی سیلیکا جزء خانواده ذرات معلق هستند و با روش‌های حذف ذرات معلق در سیستم‌هایی پیش تصفیه ro مثل سند فیلتر و یا فیلترهای کارتریجی پنج و یا یک میکرون میتوان از شر آنها خلاص شد.
سیلیکای دسته‌ی دوم سیلیکای محلول در آب است که به فرم آمورف است. سیلیکای محلول بسته به PH و دمای آب می‌توانید از 100PPM تا 140PPM به صورت محلول وجود داشته باشید.
سیلیکا محلول چه پیامدهایی برای سیستم ro ایجاد میکند؟
مشکل سیلیس‌های نامحلول با پیش تصفیه های متعارف موجود حل میشود اما باید بررسی کنید که سیلیس محلول در قسمت کانسنتریت به مقداری میرسد که از حالت اشباع محاسبه شد بیشتر شود یا خیر؟ درصورتی که مقدار سیلیکای محلول در آب کانسنترت و جایی که بیشترین غلظت یون ها وجود دارد از حد اشباعیت سیلیکا کمتر باشد، نگران کننده نیست و سیلیکا رسوب پیدا نمی‌کند. ولی اگر از حد اشباعیت بیشتر شود، بحث رسوب سیلیکا مطرح میشود. لازم به ذکر است،
سوال: حد اشباعیت سیلیکا در سیستم RO چقدراست؟
در پاسخ به این سوال باید از نمودار استاندارد ASTM D 4993 استفاده کنید. این نمودار حد حلالیت سیلیکا محلول را نشان می‌دهد و همانطور که شکل 2 مشاهده میکنید، در محدوده دمایی صفر تا 45 درجه سانتیگراد در خصوص حلالیت سیلیکا اظهار نظر کرده است. انتخاب این محدوده دمایی به این خاطر است که این استاندارد برای برای سیستم‌های RO طراحی شده است.
فرض کنید آب با دمای 25 درجه سانتیگراد به یک سیستم RO وارد میشود و همینطور که مشاهده میکنید، حد حلالیت سیلیکا در دمای 25 درجه سانتیگراد برابر با 120PPM است(نمودار سمت چپ). از طرفی این مقدار باید در ضریب تصحیح (نمودار سمت راست) ضرب شود. مقدار ضریب تصحیح به PH آب کانسنتریت بستگی دارد. لازم به ذکر است، زمانی که در مورد بررسی رسوب در سیستم RO صحبت میکنید باید از غلظت یون‌ها در آب کانسنتریت مطلع باشید و به همین دلیل و همان طور که شکل مشاهده میکنید این نمودار براساس PH آب کانسنتریت تولید شده است. در نهایت اگر مقدار سیلیس محلول محاسبه شده از مقدار سیلیس محلول در آب کانسنتریت کوچکتر بود، مشکلی به لحاظ رسوب سیلیس وجود ندارد.
البته ذکر این نکته اهمیت دارد که اگرچه این نمودار برای آب کانسنتریت[1] طراحی شده است اما طبق پدیده‌ی پلاریزاسیون در سطح ممبران اسمز معکوس، غلظت سیلیس از غلظت سیلیس آب کانسنتریت بیشتر است و به همین دلیل در حالت واقعی باید محلول بودن سیلیکا را مقدار کمتر لحاظ کنید. به عنوان مثال اگر حد محلول طبق شکل شماره 2 با مقدار 120ppm محاسبه نمودید؛ بهتر است که محدوده مجاز را کمی پایین تر (مثلا 100ppm ) در نظر بگیرید تا احتمال رسوب گرفتن ممبران ro کاهش یابد.
چرا PH آب در حد اشباعیت سیلیکا اثر دارد؟
چرا افزایش PH ،افزایش ضریب اصلاحی را به همراه دارد؟
همونطور که در معادله‌ی تعادلی شکل 3 نشان داده شده است، با افزایش PH و طبق اصل لوشاتلیه یون OH در سمت چپ زیاد میشود و به همین علت واکنش تعادلی به سمت راست جابجا میگردد. در این شرایط سیلیس نامحلول به سیلیس محلول تبدیل میشود و به همین دلیل ضریب اصلاحی نیز افزایش میابد.
سوال: آیا این جمله درست است که با افزایش PH، میتوان سیلیکا به فرم محلول تغییر ماهیت داد و درنهایت به کمک ممبران اسمزمعکوس حذف نمود؟ در پاسخ باید گفت: خیر به دو دلیل. زیرا با افزایش PH یونهای کاتیونی با یون سیلیکا واکنش میدهند و سیلیکات‌های نامحلول تولید میکند. علاوه بر این، با افزایش PH، حلالیت بعضی از یون‌ها از جمله کربنات کلسیم کاهش یافته و احتمال رسوب گذاری آنها افزایش میابد.
راهکارهای حذف سیلیکای محلول در سیستم های اسمز معکوس
1- استفاده از دیسپرس کنننده‌ها
دیسپرس کننده‌ها در فرمولاسیون بعضی از آنتی اسکالانت‌ها وجود دارد. به عنوان مثال و همانطوری که در شکل 4 مشاهده میکنید این برند فنلاندی در آنتی اسکالانت مدل 5840 و مدل 20412 ادعا کرده است که میتواند سیلیس را دیسپرس کند.
همچنین در آنتی اسکالانت ساخت آویستا ویتک مدل ویتک 4000 ادعا کرده است که میتواند سیلیس محلول را حذف کند.(شکل 5)
2- استفاده از سیستم‌های پیش تصفیه ro مخصوص حذف سیلیس
استفاده از تکنیک‌هایی مانند استفاده از یون ایکس چنج یا آهک زنی گرم میتواند مقدار سیلیس آب را کاهش دهد.
