شاخص LSI در تصفیه آب

یکی از مهمترین و پرکاربردترین شاخص های عددی در پیش بینی تمایل رسوب گذاری و یا خورندگی آب، شاخص LSI یا Langelier Saturation Index است.

قبل از ارائه روش محاسبه این شاخص، به چند نکته مهم می بایست توجه داشت:

- شاخص LSI پیش بینی رسوب گذاری "کربنات کلسیم" (CaCO₃) آب بوده و در مورد سایر رسوبات احتمالی، اطلاعاتی ارائه نمی دهد.

- شاخص LSI برای آب های لب شور با TDS حداکثر 10,000 ppm مورد استفاده قرار می گیرد. برای آب های با TDS بالاتر، از شاخص دیگری به نام شاخص SDSI یا Stiff-Davis Saturation Index استفاده می شود. (لازم به ذکر است که در برخی مراجع، دقت قابل قبول شاخص LSI را تا TDS حداکثر 4,000 ppm در نظر می گیرند.)

- در دستگاه های تصفیه آب RO، اندازه گیری و کنترل شاخص LSI می بایست در جریان پساب (concentrate) باشد.

پارامترهای تأثیرگذار روی شاخص LSI عبارتند از:

- pH

- دما

- TDS

- سختی کلسیمی

- قلیائیت

روش محاسبه شاخص LSI

فرمول محاسبه LSI با توجه به پارامترهای اشاره شده، به این صورت می باشد:

LSI = pH - pH_a

pH_a = (9.30 + A + B) – (C + D)

A = (Log₁₀[TDS] – 1)/10

B = -13.2 * Log₁₀(T+273) + 34.55

C = Log₁₀[Ca²⁺]  - 0.4

D = Log₁₀[Alk]

که در آنها:

TDS بر حسب ppm

T : دما بر حسب درجه سانتیگراد

 Ca²⁺ : غلظت کلسیم بر حسب CaCO₃ ppm – در صورتیکه مقدار یون منیزیوم بالا باشد، نمی توان از سختی کل (Total Hardness) بجای این پارامتر استفاده کرد.

Alk : قلیائیت بر حسب CaCO₃ ppm

البته بجای محاسبه دستی مقدار LSI با توجه به فرمول بالا، می توان از محاسبه گرهای آنلاین در فضای وب به راحتی با دادن پارامترهای آنالیز آب، LSI را به دست آورد. از جمله این سایت ها می توان به لینک های زیر اشاره کرد:

- Lenntech Water Treatment LSI Calculator

- Pure Aqua LSI Calculator

ضمن اینکه شاخص LSI در نرم افزارهای طراحی RO نیز با توجه به آنالیز اّب بصورت خودکار محاسبه و ارائه می شود.

تفسیر عدد شاخص LSI

بصورت کلی، مقدار LSI > 0 نشانگر تمایل به رسوب گذاری و LSI < 0 تمایل به خورندگی آب را نشان می دهد. بصورت دقیق تر می توان از جدول راهنمای زیر استفاده کرد:

روش های کاهش LSI

برای کاهش LSI در دستگاه های تصفیه آب RO، می توان از روش های زیر برای کاهش آن استفاده کرد:

- کاهش بازیافت (Recovery): این کار باعث کاهش املاح و مقدار TDS در پساب می شود.

- استفاده از دستگاه سختی گیر رزینی: سختی گیری آب خوراک (Ion Exchange Softening) با رزین های بر پایه سدیم، باعث کاهش مقدار یون کلسیم و به تبع آن LSI می شود. البته سختی گیر رزینی روی pH و قلیائیت تأثیری نداشته و تأثیر ناچیز آن روی TDS هم قابل صرفنظر کردن است.

- تزریق اسید: اضافه کردن اسید (مانند HCl و یا H₂SO₄) به آب خوراک باعث کاهش مقادیر pH، قلیائیت و دی اکسید کربن در پساب شده و به همین دلیل، مقدار LSI هم کاهش می یابد. تغییر TDS به دلیل تزریق اسید قابل صرفنظر کردن است. اما مقدار مناسب تزریق اسید نیاز به کمی سعی و خطا دارد.

نکته: در تزریق اسید باید توجه داشت که اگر مقدار یون کلسیم در آب بالا باشد، استفاده از اسید سولفوریک ممکن است باعث ایجاد رسوب نمک "سولفات کلسیم" شود. لذا در این مورد، استفاده از اسید کلریدریک بیشتر توصیه می شود.

مقدار قابل قبول LSI در دستگاه RO

- مقدار LSI بالاتر از +1.8 در پساب RO قابل قبول نبوده و می بایست با روش مناسب به کمتر از این مقدار برسد.

- در صورتیکه با توجه به آنالیز آب و یا انجام کارهای فوق، مقدار LSI در پساب به کمتر از -0.2 رسیده باشد، شرایط مطلوب بوده و نیازی به تزریق آنتی اسکالانت نخواهد بود.

- در صورتیکه LSI بین -0.2 تا +1.8 )یا نهایتاً +2.5) باشد، می بایست از آنتی اسکالانت مناسب (با توجه به توصیه سازنده آنتی اسکالانت) استفاده شود.