سختی گیر مغناطیسی

سختی آب چیست؟

کلمه آب سخت یا سختی آب زمانی استفاده می شود که یون های کلسیم و منیزیم داخل آب وجود داشته باشد. گرچه عوامل دیگری نیز به همراه کلسیم و منیزیم در آب وجود دارند اما چون غلظت آنها پایین است می توان از آنها چشم پوشی کرد. با این وجود سختی آب را در منابع مختلف علمی مستقیما، با وجود یون های کلسیم منیزیم مرتبط می دانند.

سختی آب که در نتیجه وجود یون های کلسیم و منیزیم در آب است به دو دسته زیر تقسیم می شود:

سختی موقت (سختی کربنات ):

این نوع از سختی آب با حرارت دادن از بین می رود، نمونه این سختی وجود در لایه های سفید و گچی در ظروفی مانند سماورها و کتری ها می باشد.

سختی دائم(غیر کربنات) :

این نوع از سختی از طریق حرارت دادن از بین نمی رود.

انواع سختی آب

سختی آب  را به دو بخش دائم و موقت تقسیم می کنند که در آن سختی موقت را می توان با جوشاندن آب حذف نمود ولی سختی دائم فقط با مصرف مواد شیمیایی ممکن است کم و یا حذف شود.

امروزه سختی به دو قسمت کربناتی و غیر کربناتی تقسیم شده است. سختی کربناتی از کربنات ها و بیکربنات های کلسیم و منیزیم و سختی غیر کربناتی شامل سولفات و کلرور این دو فلز می باشد.

سختی گیر

سختی گیر منبعی است که داخل آن سیلیس و رزین های تبادل یونی وجود دارد. لوله کشی سختی گیر شامل مسیر ورودی، مسیر خروجی، مسیر آب نمک، مسیر تخلیه شستشو و مسیر احیا و بک واش است. دسترسی به درون سختی گیر رزینی با استفاده از دو دریچه، یکی در بالای سختی گیر و دیگری در پایین سختی گیر ممکن می باشد .

در کنار سختی گیر یک منبع نمک جهت احیای سختی گیر وجود دارد که منبع توسط لوله مسیر آب نمک به منبع اصلی سختی گیر متصل است. یک گیج در قسمت بالای منبع اصلی سختی گیر می باشد که وظیفه آن نمایش فشار آب درون سختی گیر و در نتیجه محاسبه افت فشار در سختی گیر می باشد.

شیر اصلی سختی گیر ، شیر سولوولو است که بزرگ ترین شیر سختی گیر بوده و وظیفه آن تغییر مسیر آب در لوله های سختی گیر به دلایل مختلف می باشد.

انواع سختی گیر

تا امروز راه های مختلفی برای حذف سختی از آب گفته شده که می توان به روشهایی مانند اسمز معکوس ، تبادل یونی ، سختی زدایی با سختی گیر مغناطیسی ، روش های حرارتی و… اشاره کرد.

سختی گیری آب با روش ها و دستگاه های گوناگونی انجام می گیرد که هریک دارای عملکرد  و اجزای تشکیل دهنده خاصی هستند.

انواع مختلف سختی گیر:

سختی گیر رزینی

فیلتر کربن

اسمز معکوس

سختی گیر مغناطیسی

سختی گیر الکترونیکی

انواع سختی گیرهای مغناطیسی  :

• مغناطیسی (میدان مغناطیسی)
• الکترومغناطیسی (میدان الکترو مغناطیسی)
• الکترونیکی (میدان الکترومغناطیسی متغیر) تقسیم می‌شوند.

نحوه ی عملکرد سختی گیرهای مغناطیسی :

۱- سختی گیرهای مغناطیسی:

این نوع سختی گیرها از اولین تجهیزات اصلاح فیزیکی آب هستند. این نوع سختی گیرها پس از کشف این که آبی که از روی صخره‌های با خاصیت مغناطیسی عبور می‌کند رسوب نمی‌گذارد، تولید شده‌اند. سابقه فعالیت این گروه از اصلاح‌گرهای فیزیکی به اواخر دهه ۱۹۴۰ و اوایل ۱۹۵۰ میلادی بر می‌گردد. فلزاتی مانند آهن، کبالت و نیکل می توانند خاصیت فرومگنتیکی از خود بروز دهند. از این رو در ساخت بلوکهای مغناطیسی به کار گرفته می‌شوند. قدرت میدان‌های مغناطیسی با واحد گوس(Gauss) اندازه گیری می‌شود. شدت میدان مغناطیسی زمین حدود ۲۵/. الی ۶۵/. گوس و کمپرسور یخچال ۱۰۰۰ گوس است. سختی گیرهای مغناطیسی در محدوده ۲۰۰۰، ۴۰۰۰، ۶۰۰۰، ۸۰۰۰، ۱۲۰۰۰ و حتی ۴۷,۵۰۰ گوس ساخته شده‌اند.

انواع سختی‌گیرهای مغناطیسی:

• مغناطیسی بلوکی
• مغناطیس لوله‌ای( رزوه‌ای و فلنجی)
• مغناطیسی کلمپی
• رینگ‌های شارژی

۲- سختی گیر الکترومغناطیسی:

میدان مغناطیسی از سیم پیچ حامل جریان با N حلقه، از برهم نهی میدان ایجاد شده در هر حلقه با میدان حلقه‌های دیگر، تشکیل خواهد شد. منطق سازندگان این دستگاه‌ها در تاثیر میدان‌های مغناطیسی بر یون‌ها و جلوگیری از ایجاد رسوب مشابه تولیدکنندگان سختی گیر های مغناطیسی است با این تفاوت که خطوط میدان مغناطیسی در سختی گیرهای الکترومغناطیسی تقریبا در راستای لوله قرار می‌گیرند. (به غیر از قسمت ابتدایی و انتهایی سیم پیچ). در حقیقت اختراع سختی گیرهای الکترومغناطیسی اولیه ابداع نوینی در زمینه رسوب گیری نیست زیرا همچنان مشکلاتی مانند نیاز به وجود جریان آب در داخل لوله بود. زیرا میدان مغناطیسی تنها به بار الکتریکی در حال حرکت نیرو وارد می‌کند . مشکل دیگر برد محدود میدان مغناطیسی ایجاد شده است که تنها در قسمتی از لوله که به دور آن سیم پیچیده شده است القا می‌گردد.

۳- سختی گیر الکترونیکی:

سختی‌گیرهای الکترونیکی، نسل جدید سختی گیرهای الکترومغناطیسی می باشند. ایده جدیدی که در سختی گیرهای الکترونیکی به کار گرفته شده است آنها را از انواع قبلی متمایز می‌کند، استفاده از جریان AC به جای جریان DC است. سختی گیرهای الکترونیکی شامل یک یا چند سیم پیچ و یک جعبه کنترل می باشد. سیم پیچ‌ها به دور لوله پیچیده می‌شوند و به جعبه کنترل اتصال دارند. با اتصال جعبه کنترل به برق ، جریان AC از سیم پیچ عبور می‌کند. عبور جریان متغیر از سیم پیچ سبب القای میدان الکترومغناطیسی متغیر درون لوله می گردد. پایه کار سختی گیر‌های الکترونیکی، ایجاد میدان‌های مغناطیسی متغیر با آرایش دوایر متحد المرکز درون لوله است که یونهای مثبت و منفی معلق در آب را تحت تاثیر قرار می‌دهد. با دقت به این که جریان عبوری از سیم پیچ متغیر از نوع AC است، میدان مغناطیسی القا شده در لوله نیز متغیر خواهد شد. با توجه به خاصیت مغناطیسی فلزات آهنی و تاثیراتی که ممکن است بر میدان مغناطیسی القا شده در لوله بگذارند، برای عملکرد دستگاه جنس لوله‌های مورد استفاده باید از نوع پلاستیکی و یا فلزات غیرآهنی (مسی یا استینلس استیل) باشد. اگر فرکانس استفاده شده در این دستگاه‌ها بیشتر از ۲۰۰۰ هرتز باشد طبق قانون لنز، اثر خودالقایی در سیم پیچ  باعث اختلال در عملکرد دستگاه خواهد شد. در سختی گیرهای الکترونیکی ، امکان تغییر مداوم و خودکار سیگنال جریان AC در برد الکترونیکی، امکان پذیر شده است. در این راستا : الف) تغییر شدت جریان ب) تغییر شکل موج (سینوسی ،مربعی و اشکال دیگر) ج) تغییر فرکانس  وجود دارد که از طریق یک یا چند سیم پیچ یا آنتن به آب القا می‌گردد.

مزیت استفاده از سختی گیر مغناطیسی

۱- هیچگونه ماده شیمیایی به آب افزوده نمی شود و کیفیت آب نیز تغییر نمی کند.

۲- به اپراتور و انرژی الکتریکی نیاز ندارد.

۳- با تغیرات بسیار جزئی در لوله انتقال آب قرار می گیرد.

معایب سختی گیرهای اکترومغناطیسی:

1. عملا، سختی آب را نمی گیرند؛ صرفا خواص فیزیکی آب را تغییر می دهند تا رسوب گذاری نکنند. بنابرین، از لحاظ تکنیکی سختی گیر نامیدن آن ها، هرچند رایج، اشتباه است.
2. در ادامه مورد بالا، چون خاصیت شیمیای آن تغییر نمی کند، کل جامدات محلول اصطلاحا(TDS) آن نیز تغییری نمی کند.
3. با قطع برق منبع تغذیه، دستگاه غیر فعال خواهد شد.
4. در جاهایی که منبع تغذیه ای برای دستگاه وجود ندارد مانند مزارع استفاده ای ندارند.
5. اگر میدان مغناطیسی ایجاد شده ضعیف باشد (۸۰۰ الی ۱۱۰۰ گاوس)، دستگاه نفوذ پذیری کافی را نداشته و قادر به تغییر ساختار کریستالی آب و پایش فیزیکی آن نیس و در نتیجه تغییری در میزان رسوبات آب شکل نمی گیرد.
6. هزینه تعویض قطعات در صورت خرابی و از کار افتادن، بسیار بالا می باشد.

برخی مزایای استفاده از این رسوب گیر های الکترونیکی نسبت به سختی گیر های رزینی:

1. از خوردگی و پوسیدگی فلزات جلوگیری میکند و در نتیجه عمر مفید تاسیسات افزایش می یاید.
2. از آلودگی منابع آب های زیرزمینی جلوگیری می کند.
3. نوین، پاکیزه و ارزان بودن .
4. به علت عدم نیاز به تعمیر، نگهداری و تعویض مداوم قطعات در هزینه ها صرفه جویی چشم گیری صورت می گیرد.
5. باعث کاهش مصرف انرژی از ۵ تا ۴۰ درصد می شود

نهایتا، لازم به ذکر است که این سختی گیر ها اصولا کارایی زیادی ندارند و صرفا روی کاغذ می توان گفت که کارآمد و جایگزینی مناسب برای سختی گیر های دیگر هستند. فقط در مواردی که شدت سختی آب بالا نباشد می توانند به طرز قابل قبولی از پس کار بر بیایند و تنها بخاطر قیمت کمتر نسبت به سختی گیر های رزینی، و مصرف کمتر نمک مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، هزینه های بالای نگهداری سختی گیر های رزینی قابل چشم پوشی نیست. برای کسب بیشترین بهره وری ممکن، بهتر است به عنوان مکمل یک سختی گیر رزینی استفاده شود. در این صورت، هم شاهد کاهش چشمگیری در استفاده از نمک می شوید، هم کیفیت آب مصرفی افزایش می یابد و اگرچه هزینه ی اولیه بالا می رود، اما تاثیر آن بر هزینه های نگه داری را به وفور می توانید مشاهده کنید.