শীতল জল এবং সীমা কার্বনেট কঠোরতা জন্য স্কেল ইনহিবিটার

তথাকথিত সীমা কার্বনেট কঠোরতা (Hj) সেই গুরুত্বপূর্ণ মানকে বোঝায় যেখানে CaCO₃ নির্দিষ্ট জলের গুণমান এবং তাপমাত্রার অধীনে অবক্ষয় করে না, যেখানে বিনামূল্যে CO₂ হয় অনুপস্থিত বা সর্বনিম্ন। সাধারণত, কুলিং ওয়াটার সিস্টেমে, এই মান 2 থেকে 4.5 মিলিগ্রাম সমতুল্য/এল পর্যন্ত হয়। যাইহোক, অ্যাসিড এবং স্কেল ইনহিবিটর যোগ করে, একটি শীতল জল ব্যবস্থা উচ্চ কার্বনেট কঠোরতা স্তর বজায় রাখতে পারে। এই নিবন্ধটি জল ঠান্ডা করার জন্য স্কেল ইনহিবিটর এবং কার্বনেট কঠোরতা সীমার মধ্যে সম্পর্ক ব্যাখ্যা করে, জল চিকিত্সা পেশাদারদের জন্য দরকারী তথ্য প্রদান করে।

1. অ্যাসিড সংযোজন এবং কার্বনেট কঠোরতা সীমিত

মেকআপের জলে অ্যাসিড যোগ করার মাধ্যমে, কার্বনেটের কঠোরতা উচ্চতর দ্রবণীয়তার সাথে অ-কার্বনেট কঠোরতায় রূপান্তরিত হয় (যেমন CaSO₄ এবং CaCl₂), যা সঞ্চালনকারী জলের কার্বনেট কঠোরতাকে সীমা কার্বনেট কঠোরতার নীচের স্তরে হ্রাস করে, যার ফলে স্কেলিং প্রতিরোধ করা হয়।। রাসায়নিক বিক্রিয়া নিম্নরূপ:

কার্বনেট কঠোরতা এবং সীমা কার্বনেট কঠোরতা (Hj) এর উপর ভিত্তি করে যোগ করা অ্যাসিডের পরিমাণ গণনা করার জন্য একটি পদ্ধতি ভাগ করা চালিয়ে যান, যেমনটি নিম্নলিখিত সূত্রে দেখানো হয়েছে।

সূত্রে:
G হল যোগ করা অ্যাসিডের পরিমাণ, kg/h;
E হল অ্যাসিডের মোলার ভর, সালফিউরিক অ্যাসিডের জন্য, E = 49, এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের জন্য, E = 36.5;
Qm হল সঞ্চালিত শীতল জলের সম্পূরক জলের পরিমাণ, m³/h;
α হল অ্যাসিডের ঘনত্ব;
HB হল সম্পূরক জলের কার্বনেট কঠোরতা, mmol/L;
H′B হল অ্যাসিড চিকিত্সার পরে সম্পূরক জলের কার্বনেট কঠোরতা, mmol/L।

H′B নিম্নরূপ গণনা করা যেতে পারে।

সূত্রে: N হল ঘনত্ব একাধিক; Hj হল mmol/L-এ সঞ্চালনকারী শীতল জল ব্যবস্থার সীমিত কার্বনেট কঠোরতা।

স্কেল ইনহিবিটর ছাড়াই অ্যাসিড যোগ করার পরে সঞ্চালিত জলের সীমা কার্বনেট কঠোরতা নিম্নলিখিত সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে:

সূত্রে, [O] অক্সিজেন খরচ প্রতিনিধিত্ব করে, mg/L; t ℃-এ সঞ্চালিত জলের তাপমাত্রা প্রতিনিধিত্ব করে।

Hf′ হল অ-কার্বনেট কঠোরতা যা পরিপূরক জলে যোগ করা অ্যাসিড দিয়ে চিকিত্সার পরে, mmol/L, এবং নিম্নলিখিত সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে:

2. কার্বনেট কঠোরতা সীমিত করার জন্য অ্যাসিড চিকিত্সা সহ স্কেল ইনহিবিটর ব্যবহার

স্কেল ইনহিবিটরগুলির সাথে একত্রে কার্বনেটের কঠোরতা সীমিত করার জন্য অ্যাসিড চিকিত্সা ব্যবহার করার সময়, ব্যবহৃত স্কেল ইনহিবিটরের ধরনটি উপযুক্ত Hj মান নির্ধারণ করা উচিত। সাধারণ স্কেল ইনহিবিটারগুলির মধ্যে রয়েছে পলিফসফেটস, জৈব ফসফোনেটস (লবণ), এবং পলিঅ্যাক্রিলিক অ্যাসিড।

পলিফসফেট স্কেল ইনহিবিটরস

পলিফসফেটগুলি প্রাথমিকভাবে সোডিয়াম পলিফসফেটকে বোঝায়, সাধারণত ব্যবহৃত ফর্মগুলি হল সোডিয়াম হেক্সামেটাফসফেট (সোডিয়াম পলিমেটাফসফেট নামেও পরিচিত) এবং সোডিয়াম ট্রাইপোলিফসফেট। এই ইনহিবিটারগুলি কলয়েডাল কণাগুলিকে ছড়িয়ে দেয় এবং স্থিতিশীল করে এবং ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম আয়নগুলির জন্য শক্তিশালী চিলেশন ক্ষমতা রাখে। সোডিয়াম পলিফসফেট শুধুমাত্র স্কেল ইনহিবিটর হিসেবে কাজ করে না বরং এর জারা প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্যও রয়েছে। [NaPO₃] এর আণবিক কাঠামোর উপর নির্ভর করে নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তিত হয় _এন , যেখানে n এর মান বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে। সোডিয়াম হেক্সামেটাফসফেটের রাসায়নিক সূত্র রয়েছে [NaPO₃]₆ONa₂ এবং এটি সোডিয়াম মেটাফসফেট (NaPO₃) এর একটি পলিমার। স্কেল ইনহিবিটর হিসাবে ব্যবহার করা হলে, সঞ্চালনকারী জলের সীমিত কার্বনেট কঠোরতা Hj নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা অনুমান করা যেতে পারে। সোডিয়াম হেক্সামেটাফসফেটের সাধারণ ডোজ 1 থেকে 5 mg/L পর্যন্ত, উচ্চ কার্বনেট কঠোরতা সহ জলের জন্য ব্যবহৃত উপরের সীমা সহ। সোডিয়াম ট্রাইপোলিফসফেট (Na₅P₃O₁₀) এর ক্যালসিয়াম আয়ন চেলেট করার একটি শক্তিশালী ক্ষমতা রয়েছে, যার সাধারণ ডোজ 2 থেকে 5 mg/L, এবং Hj = 5 mmol/L।

পলিফসফেটগুলির ত্রুটি হল জলে অর্থোফসফেটগুলিতে পচে যাওয়ার প্রবণতা, একটি প্রক্রিয়া যা পলিফসফেট হাইড্রোলাইসিস নামে পরিচিত। হাইড্রোলাইসিসের ডিগ্রি পিএইচ, তাপমাত্রা, সময় এবং মাইক্রোবায়াল কার্যকলাপের মতো কারণগুলির দ্বারা প্রভাবিত হয়। হাইড্রোলাইসিস ইতিবাচকভাবে জলের তাপমাত্রা এবং যোগাযোগের সময়ের সাথে সম্পর্কযুক্ত, যদিও এটি তুলনামূলকভাবে ধীর গতিতে ঘটে, সাধারণ হাইড্রোলাইসিস হার 11% এবং 35% এর মধ্যে।

জৈব ফসফোনেট এবং তাদের লবণ

এই স্কেল ইনহিবিটরগুলি কার্যকর এবং জারা প্রতিরোধও প্রদান করে, এগুলিকে দ্বৈত-উদ্দেশ্য প্রতিরোধক করে তোলে। তাদের অনেক বৈশিষ্ট্য পলিফসফেটের মতো, তবে তারা আরও স্থিতিশীল এবং উচ্চ তাপমাত্রায়ও হাইড্রোলাইসিসের প্রবণতা কম। যাইহোক, জৈব ফসফোনেটগুলি তামার ক্ষয়কারী হতে পারে, তাই তারা তামার তাপ এক্সচেঞ্জার সিস্টেমে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত নয়। সাধারণ জৈব ফসফোনেট এবং তাদের লবণের মধ্যে রয়েছে হাইড্রোক্সিইথিলিডিন ডিফসফোনিক অ্যাসিড (এইচইডিপি), অ্যামিনোট্রিমিথিলিন ফসফোনিক অ্যাসিড (এটিএমপি), এবং ইথিলেনেডিয়ামিনেটেট্রা (মিথিলিনফসফোনিক অ্যাসিড) (ইডিটিএমপি)। পলিফসফেটের সাথে একত্রে ব্যবহার করা হলে, এই ইনহিবিটরগুলির একটি সিনারজিস্টিক প্রভাব থাকতে পারে, যা জল সঞ্চালনের সীমিত কার্বনেট কঠোরতা উন্নত করে এবং প্রতিটি এজেন্টের ডোজ হ্রাস করে। এই ইনহিবিটারগুলির জন্য সাধারণ সীমিত কার্বনেট কঠোরতা নিম্নরূপ:

HEDP: Hj = 8 mmol/L

ATMP: Hj = 9 mmol/L

EDTMP: Hj = 8 mmol/L

পলিকারবক্সিলেট পলিমার

পলিকারবক্সিলেট পলিমার হল কার্বক্সিল ফাংশনাল গ্রুপ (কারবক্সিল গ্রুপ) বা কার্বক্সিলিক অ্যাসিডের ডেরিভেটিভ ধারণকারী পলিমার। কার্বক্সিলেট অ্যানিয়ন (COO⁻) এই পলিমারগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি নির্ধারণ করে, যেখানে M একটি মনোভ্যালেন্ট ক্যাটেশন, হাইড্রোজেন বা একটি অ্যামাইন গ্রুপকে প্রতিনিধিত্ব করে। পানিতে প্রবর্তিত হওয়ার পর, কার্বক্সিলেট গ্রুপটি COO⁻ এবং M⁺-তে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়, COO⁻ স্কেল প্রতিরোধের জন্য দায়ী। অভ্যন্তরীণভাবে ব্যবহৃত সাধারণ পলিকারবক্সিলেট স্কেল ইনহিবিটরগুলির মধ্যে রয়েছে পলিঅ্যাক্রিলিক অ্যাসিড, সোডিয়াম পলিঅ্যাক্রিলেট, পলিমিথাইল মেথাক্রাইলেট, অ্যাক্রিলিক অ্যাসিড এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল অ্যাক্রিলেটের কপলিমার, অ্যাক্রিলিক অ্যাসিড এবং অ্যাক্রিলেটের কপলিমার এবং হাইড্রোলাইজড পলি (ম্যালিক অ্যাসিড) (অ্যানহাইড্রাইড)। সাধারণ ডোজ এবং সংশ্লিষ্ট সীমিত কার্বনেট কঠোরতা মান নিম্নরূপ:

পলিঅ্যাক্রিলিক অ্যাসিড: 1–9 mg/L, Hj = 5.5–10 mmol/L

সোডিয়াম পলিঅ্যাক্রিলেট: 1–8 mg/L, Hj = 5.8–9 mmol/L

পলি (ম্যালিক অ্যাসিড): 1–5 mg/L, Hj = 5–8.5 mmol/L

সারাংশ

সঞ্চালন শীতল জল সিস্টেমে সীমিত কার্বনেট কঠোরতা নিয়ন্ত্রণ করে, স্কেল গঠন প্রতিরোধ করা যেতে পারে। অ্যাসিড এবং স্কেল ইনহিবিটরগুলির উপযুক্ত ডোজ গণনা করার জন্য উপরের পদ্ধতিগুলি ব্যবহার করে, নির্দিষ্ট অপারেটিং অবস্থার অধীনে সিস্টেমের অনুমোদিত সীমিত কার্বনেট কঠোরতা সহ, রাসায়নিক খরচ কমানোর পাশাপাশি স্কেলিং সমস্যাগুলি প্রতিরোধ করতে সহায়তা করে।