کاربرد متا بی سولفیت برای حذف کلر باقیمانده در دستگاه تصفیه آب صنعتی

متا بی سولفیت سدیم (Sodium Metabisulfite) یک ترکیب شیمیایی پرکاربرد در صنایع مختلف، از جمله تصفیه آب است. کلرزنی و کلر زدایی هر دو بخش اساسی سیستم تصفیه آب صنعتی هستند و هر دوی اینها باید به طور موثر در طول تصفیه آب انجام شوند. متا بی سولفیت سدیم (SMBS) یک ماده شیمیایی استاندارد مورد استفاده در تصفیه آب است که می تواند رشد قارچ ها و باکتری های هوازی روی غشاهای اسمز معکوس را در صورت استفاده به عنوان محلول نگهدارنده مهار کند. SMBS همچنین می تواند به عنوان یک راه حل مقرون به صرفه برای تصفیه و حذف کلر آزاد استفاده شود. کلر باقیمانده اگرچه برای گندزدایی آب آشامیدنی ضروری است، اما در برخی صنایع و فرآیندهای تولید، می‌تواند مشکلات و اثرات جانبی ناخواسته‌ای ایجاد کند.

کلرزنی چیست؟

کلرزنی(کلریناتور) فرآیندی است که در آن کلر به آب آشامیدنی اضافه می شود تا آن را ضد عفونی کرده و میکروب ها را از بین ببرد. برای دستیابی به سطوح ایمن کلر در آب آشامیدنی می توان از فرآیندهای مختلفی استفاده کرد. کلر به صورت گاز عنصری فشرده، محلول هیپوکلریت سدیم (NaOCl) یا هیپوکلریت کلسیم جامد (Ca(OCl)2 در دسترس است.

تعریف کلرزدایی و کاربرد آن در تصفیه آب

با استفاده از کلر زدایی، اثر محصولات جانبی ضدعفونی سمی بالقوه مانند کلر آزاد باقیمانده پس از کلرزنی به حداقل می رسد. به طور معمول، دکلره کردن آب با افزودن دی اکسید گوگرد یا نمک های سولفیت (به عنوان مثال، سولفیت سدیم، بی سولفیت سدیم، یا متابی سولفیت سدیم) انجام می شود.

چرا باید کلر اضافی در هنگام تصفیه آب حذف شود؟

کلر یک عامل اکسید کننده قوی است که ترکیبات آلی را به طور موثر اکسید می کند. با استفاده از کلر می توان میکروب ها و دیگر عوامل بیماری زا را از آب آشامیدنی حذف کرد. غلظت کلر در آب و زمان تماس نقش بسزایی در گندزدایی آب دارد. غلظت پنج ppm کلر در آب موثر است. 15 تا 30 دقیقه طول می کشد تا همه عوامل بیماری زا در آب از بین بروند.

اما تمام مولکول های کلر اضافه شده با مواد آلی آب خام واکنش نمی دهند و کلر اضافی به شکل فعال در آب باقی می ماند. این کلر فعال ماهیت خورنده دارد و به غشاهای RO و رزین های تبادل یونی سیستم های تصفیه آب آسیب می رساند. آب آشامیدنی نباید بیش از سه ppm کلر آزاد داشته باشد. بنابراین حذف این کلر قبل از تصفیه این آب توسط رزین ها و غشاهای اسمز معکوس ضروری است.

چگونه کلر اضافی را در هنگام تصفیه آب حذف کنیم؟

روش های مختلفی برای حذف باقی مانده کلر از آب قبل از تصفیه آب وجود دارد. نور ماوراء بنفش(گندزدای UV) به حذف کلر نیز کمک می کند، اما چندان موثر به نظر نمی رسد و نیاز به خنثی سازی شیمیایی کلر نیز دارد. از متابی سولفیت سدیم برای این منظور استفاده می شود. متا بی سولفیت سدیم با واکنش هیپوکلرو اسید بی سولفات سدیم و اسید هیدروکلریک تولید می کند. با این روش کلر اضافی از آب شیرین کن صنعتی حذف می شود. در ادامه واکنش مربوطه را قرار داده ایم:

مکانیسم حذف کلر با متا بی سولفیت

متا بی سولفیت سدیم با کلر واکنش داده و آن را به یون کلرید تبدیل می‌کند. این واکنش به صورت زیر نشان داده می‌شود:

Na₂S₂O₅ + Cl₂ + H₂O → 2NaCl + 2H₂SO₄

در این واکنش، متا بی سولفیت سدیم به عنوان یک عامل احیا کننده عمل کرده و کلر را کاهش می‌دهد.

مزایای استفاده از متا بی سولفیت برای حذف کلر

• کارایی بالا: متا بی سولفیت به سرعت و به طور موثر کلر را از آب حذف می‌کند.
• هزینه مناسب: این ماده شیمیایی به نسبت ارزان است و به راحتی در دسترس می‌باشد.
• ایمنی: با رعایت نکات ایمنی، استفاده از متا بی سولفیت ایمن است.

متا بی سولفیت سدیم  یا SMBS چیست؟

متا بی سولفیت سدیم یا پیروسولفیت سدیم یک ترکیب معدنی با فرمول شیمیایی Na2S2O5 است. این ماده گاهی اوقات به عنوان متابی سولفیت دی سدیم نیز شناخته می شود. متابی سولفیت سدیم (SMBS) یک ماده شیمیایی سفید، دانه ای یا پودری است که در آب محلول  و از سدیم، گوگرد و اکسیژن تشکیل شده است.

متا بی سولفید سدیم چگونه تولید می شود؟

متا بی سولفیت سدیم معمولاً با کریستال کردن آن از محلول بی سولفیت سدیم، NaHSO3 ساخته می شود. تحت شرایط خاصی، زمانی که محلول بی سولفیت سدیم سرد می شود، دو مولکول بی سولفیت سدیم با خود واکنش می دهند تا یک مولکول متابی سولفیت سدیم به صورت کریستال و آب تولید شود.

فرمول کلی محاسبه

مقدار متا بی سولفیت (کیلوگرم) = (غلظت کلر × دبی × زمان × ضریب تبدیل) / (خلوص متا بی سولفیت × 1000)

میزان مصرف متا بی سولفید سدیم در آب چقدر است؟

مقدار مورد نیاز متابی سولفیت سدیم قابل محاسبه است. تقریباً 1.34 ppm متا بی سولفیت سدیم برای خنثی کردن 1 ppm کلر آزاد مورد نیاز است. با استفاده از سیستم تزریق آنلاین یا ORP می توان میزان دقیق دوزینگ را اندازه گیری و تزریق به آب را انجام داد.

محاسبه مقدار مورد نیاز متا بی سولفیت

برای محاسبه دقیق مقدار متا بی سولفیت مورد نیاز برای حذف کلر باقیمانده، عوامل زیر باید در نظر گرفته شوند:

• غلظت کلر باقیمانده در آب: این مقدار معمولاً به صورت میلی‌گرم در لیتر (ppm) بیان می‌شود.
• دبی آب: میزان آبی که در واحد زمان از سیستم عبور می‌کند.
• خلوص متا بی سولفیت: درصد خلوص متا بی سولفیت مورد استفاده باید در محاسبات لحاظ شود.

نکات ایمنی هنگام استفاده از متا بی سولفیت

• تماس با پوست و چشم: باعث تحریک و سوختگی می‌شود.
• استنشاق: می‌تواند باعث سرفه و مشکلات تنفسی شود.
• نگهداری: در جای خشک و خنک، دور از حرارت و رطوبت نگهداری شود.
• بسته‌بندی: از ظروف مقاوم در برابر خوردگی استفاده شود.

جدول مشخصات و ویژگی های شیمیایی متا بی سولفید سدیم

مضرات متا بی سولفید سدیم SMBS چیست؟

متا بی سولفیت سدیم ممکن است باعث آلرژی شبه آسم شود. علیرغم اینکه این ماده قابل اشتعال نیست، در دمای 150 درجه سانتی گراد تجزیه می شود و در هنگام تجزیه گازهای سمی آزاد می کند.

قرار گرفتن در معرض آن می تواند باعث حملات آسم با تنگی نفس، خس خس سینه وسرفه شود. همچنین متا بی سولفیت سدیم می تواند ریه ها را تحریک کند و مواجهه مکرر با آن ممکن است باعث ایجاد برونشیت همراه با سرفه، خلط و یا تنگی نفس شود.

متا بی سولفید سدیم چه کاربرهایی در صنایع دارد؟

• تصفیه آب صنعتی: برای حذف کلر از آب ورودی به دیگ‌های بخار، برج‌های خنک‌کننده و سایر سیستم‌های صنعتی
• صنایع غذایی: برای حذف کلر از آب مورد استفاده در شستشوی مواد غذایی و تجهیزات
• صنایع دارویی: برای تهیه آب خالص مورد استفاده در تولید دارو
• آکواریوم‌ها: برای کاهش سطح کلر در آب آکواریوم‌ها
• متا بی سولفیت سدیم به عنوان یک عامل آنتی اکسیدانی در بسیاری از فرمولاسیون های دارویی استفاده می شود.
• به طور گسترده ای به عنوان نگهدارنده و ضد عفونی کننده مواد غذایی استفاده می شود.
• در تصفیه آب، برای حذف کلر اضافی و به عنوان یک جاذب اکسیژن عمل می کند.
• علاوه بر این، متابی سولفیت سدیم برای سفید کردن الیاف گیاهی و منسوجات، برای تولید محلول‌هایی که در فیلم‌ها و همچنین برای درمان عوامل دباغی در رنگرزی منسوجات استفاده می‌شوند، ایده‌آل است.
• متابی سولفیت سدیم همچنین در صنعت نفت و گاز کاربرد خود را پیدا کرده است.

به طور خلاصه، داروسازی، نفت و گاز، تصفیه آب، دباغی چرم، صنعت عکاسی، منسوجات و رنگ‌ها و محصولات واسطه، از کاربردهای SMBS در صنایع می باشد.

بیشتر بخوانید: 5 روش حذف کلر از آب آشامیدنی

سخن پایانی

در این مقاله اهمیت کلرزنی و کلر زدایی، دلایل حذف کلر اضافی، روش های حذف کلر مازاد، کاربردها، مزایا و معایب ماده شیمیایی بی متا سولفید سدیم بیان شد. در شرکت آب سازه در سیستم های تصفیه آب مانند آب شیرین کن ها، از این ماده برای حذف کلر مازاد استفاده می شود. این ماده می تواند به افزایش طول عمر ممبران ها در سیستم تصفیه آب بسیار مفید باشد.