براساس اطلاعات موجود و به نوشته م.ن.بیکر(M.N.BAKER)درکتاب«درجستجوی آب خالص بهداشتی» قدمت این مقوله ، به دوهزار سال قبل از میلاد مسیح میرسد. این کتاب در سال ۱۹۴۸ ، توسط اتحادیه آمریکایی امور مربوط به آب ، به طبع رسیده است. یکی از دست نوشتههای تاریخی که به زبان سانسکریت نوشته شده و تحت عنوان ساسروتا سام هیتا (Susruta Samhita) معروف است،روش بهداشتی کردن آب را به دوهزار سال قبل از میلاد مسیح نسبت میدهد. اما آنچه از نقطه نظر تاریخی مدون شده ، به ۴۰۰ سال پس از میلاد مسیح تعلق دارد که در آن برای بهداشتی نمودن آب، جوشانیدن آن بر روی آتش و یا فرو کردن میله سرخ آهنی در درون آب را توصیه نموده است. به علاوه ،در این دست نوشته ،گرم کردنه آب به وسیلهٔ آفتاب و یا صاف نمودنش ، با عبور دادن آن از میان لایه شنی ، نیز آماده است . بیکر در رابطه با این اظهار نظر طبق تصویر زیر ، که بر روی یکی از معابد متعلّق به قرن ۱۵ قبل از میلاد مسیح به دست آمد، ارائه داده و به وسیلهای که در آن دوران جهت تصفیه آن به کار می رفته ، اشاره کرده است.
تصویر ۱-۱ : عبور دادن آب ازمیان لایه های شنی توسط مصریان باستان
در کتاب تورات در سورهٔ مهاجرت ، باب ۱۵ ، بناهای ۲۲ تا ۲۷ ، نیز در ارتباط با چگونگی تصفیه آب آلوده در آن زمان ، تصویر دیگری ارائه میگردد . در این تصویر برای اولین بار از روش مبادله یونی استفاده گردیده و عملا از روشهای طبیعی مبادله یونی در آن موقع سخن به میان آماده است. این تصویر، توسط دانشگاه فیلادلفیا واقع در ایالت پنسیلوانیای آمریکا ، انتشار یافته و قدمتش را به مارس یا آوریل سال ۱۳۳۵ قبل از میلاد مسیح نسبت داده اند.البته روش صنعتی تصفیه آب ، در قرن ۱۹ و در زمان انقلاب صنعتی رشد و تکامل یافت و پایه های اصلی آن عملا نضج گرفت.
این صنعت همزمان با بهره گیری از دیگ های بخار جهت تولید بخار به کار گرفته شد و شکل صنعتی به خود گرفت .
نوردل (Nordell) در چاپ دوم کتاب خود تحت عنوان « تصفیه آب برای کار برد صنعتی و دیگر موارد استفادهٔ آن» آغاز اصلی این روش را به نخستین روزهای پیدایش ماشین وات ( ماشین بخار) و تمیز کردن دیگ بخار و پر کردن دوبارهٔ آن نسبت داده است. داستان این استناد از این قرار است که وقتی کارگران دیگ بخار، درب دیگ را باز کردند و کلیه قسمت هایش را پاک نمودند یکی از کار گران یک سبد سیب زمینی را برای پختن داخل دیگ بخار گذاشت و عملا پس از راه اندازی واحد ، برداشتن سیب زمینی را فراموش کرد بعد از این واقعه زمانی که بار دیگر درب دیگ بخار را باز کردند در کمال تعجب دریافتند که رسوبات حاصله به صورت لجن در کف دیگ بخار جم شده و از سوی دیگر آنچه به دیوره ها چسبیده راحت و ساده تر از قبلی ها کنده می شوند. صحت این داستان به انداختن چند سیب زمینی در داخل دیگ های بخار ، تا مدت های مدید ، مرتبط بوده و عملا نتیجهٔ فوق یک واقعیت است که پس از آن به صورت یک روش ، جهت ساده تر کردن رسوب گیری به کار می رفت .
در ساله ۱۸۵۷ تعداد زیادی اطلأعیه در باره کنترل مقدار رسوبات به ثبت رسید . در ساله ۱۸۸۷ ادارهٔ ثبت اخترعات و اکتشافات آمریکا ، استفاده از دی¬سدیم فسفات جهت جلو گیری از ایجاد رسوب ، در داخل دیگ بخار را توصیه نموده بود ، استفاده از فسفات تری سدیک را به همین منظور اعلام داشت پس از این تاریخ عملا مخترعین و مکتشفین بر سر این که چه کسی ابتدا و قبل از دیگری روش استفاده از فسفات را ارائه کرده با یک دیگر جنگیدند و دست از این مبارزه بر نداشتند .
در ساله ۱۸۹۰ کتابی تحت عنوانه STEAM-ITS GENERATION AND USE چاپ ۲۲ ، به کارگیری نمک سودا را با احتیاط کامل جهت آب هایی که دارای یون سولفات بیش از حد هستند توصیه نمود. این طرز استفاده عملا با به کار گیری کربنات سدیم همراه بود. در همین کتاب آماده بود که در خلال سال ۱۸۸۰ تعداد ۱۷۰ انفجار دیگ بخار به وقوع پیوست که منجر به کشته شدن 259 نفر و مصدوم گردیدن ۵۵۵ نفر شده است میانگین انفجارت در خلال دههٔ ۱۸۸۰ تا ۱۸۹۰ سالیانه ۱۹۸ و تعداد کشته شدگان و مصدومین ۶۵۲ نفر گزارش گردیده است. مهم ترین دلایل این انفجارات یکی مشکلات مربوط به تصفیهٔ آب مورد استفاده این دیگ ها و دیگری مسالهٔ انتخاب نوع آلیاژ بوده است.
دهه ده
یکی از قدیمی ترین کتاب های مربوط به تصفیه آب در سال 1919، در لندن تحت عنوان BOILER CHEMISTRY AND FEEDWATER SUPPLIES تالیف J.H.PAUL به چاپ رسید. نویسنده کتاب دیگ بخار راچنین توصیف کرده: « یک دیگ بخار در واقع راکتوری است که در آن انواع محلول های شیمیایی تمرکز یافته و به گونه ای جزیی تحت فشارها و درجه حرارت های بالا تبدیل به بخارمیگردد و باید آن را شبیه یک کا رخانه شیمیایی دانست که ضمن پروسس آب معمولی به بخار تبدیل میگردد واین پرسس عملا در بر گیرندهٔ تعداد زیادی واکنش های شیمیایی جانبی نیزاست.» پائول ، شیاطین دیگ های بخار را در وجود روسوبات وخرندگی اعلام داشت. به علاوه بنا به عقیدهٔ او خرندگی حاصله، عملادراثر به وجود آمدن دی اکسیدکربن ناشی از تشکیل اسیداستیک و اسیدفرمیک بوده و نمی توانست منشا دیگری داشته باشد. پائول جهت جلوگیری از موارد فوق توصیه می کرد که آب مورد استفاده دیگ بخار قبل از ورود به دیگ توسط به کار گیری پرسس آهک – کربنات سدیم تصفیه گردد . ولی او در مورد بهره گیری از زئولیت سدیم ، سود سوزآور کربنات سدیم و منو، دی وتری فسفات سدیم که در آن دوران در رده نرم کننده های آب بودند تردید داشت و آشکارا از به کارگیری آنها حمایت نمی کرد.است.ت.پاول(S.T.POWEL)كتابي تحت عنوان«BOILER FEEDWATER PURIFICATION» در سال 1927 انتشار داد، كه در آن براي تصفيه آب مورد استفاده ديگ بخار سود جستن از اجساد حيوانات مرده، سبزيجات به ويژه سيب زميني ، خاكستر و كربنات سديم را شديداٌ توصيه نمود.
ار.ا.هال (R.E.HALL) اين دهه را دوره سر در گمي و گمراهي مطلق در پيشرفت صنعت تصفيه آب دانسته و از آن به عنوان نقطه عطفي در اين صنعت ياد مي نمايد در اين دوره با وجودمسائل فوق همگي در اين امر كه آب مقطر بهترين نوع آب جهت استفاده در ديگ هاي بخار است هم عقيده بوده اند اما اگر از اين هماهنگي فكري صرف نظر شود هيچ گونه وجه اشتراكي در ساير موارد نمي توان يافت.
مطالعات S.W.PARR، كه در دانشگاه ايلي نوي صورت گرفته و عملاٌ در سال 1917 انتشار يافته است به طور واضحي به نقش اصلي و مهم هيدروكسيد سديم در تخريب فلز جداره كوره هاي بخار اشاره دارد.
دهه بيست
در خلال دهه 1920 فشار كاري مربوط به ديگهاي بخار افزايش يافت. نسبت انتقال حرارت نيز بدين ترتيب افزايش نشان داد و نهايتا مسائل و مشكلات پيش بيني نشده اي را به وجود آورد پژوهشگران به طور دسته جمعي و از زواياي متفاوت مطالعات خود را در ارتباط با ديگ هاي بخار گسترش دادند وهرروز به نتايج جديدتري دست يافتند.
س.و.فالك(C.W.FAULK) از دانشگاه ايالتي اوهايو تعداد زيادي مقاله در رابطه با اثرات كف كردن آب در ديگ هاي بخار وافزايش مواد جامد در بخار ايجاد شده انتشار داد. فاك و گروه زير نظر او در خلال سال 1924 نتايج فعاليت هاي خود را در ارتباط با جلوگيري از راسب شدن سولفات كلسيم در حظور مقدار زيادي يون كربنات (يا فسفات) در آب محتوي ديگ بخار در يك كنفرانس بيان داشت او در اين كنفرانس پيشنهاد نمود كه از فسفات سديم در فشارهاي بالاتر از 200 پاند بر اينچ مربع كه در مقايسه با كربنات سديم جهت ممانعت از راسب شدن سولفات كلسيم ارزان تر است استفاده شود.
در همين زمان اف.ن.اسپلر(F.N.SPELLER) جزييات مطالعات خود را در ارتباط با خوردگي سيستم گرمايش توسط بخار به همراه توصيه هاي مربوط انتشار دادو كليه اشكالات خوردگي را به دليل تمركز بيش از حد دي اكسيد كربن در آب تغليظ شده اعلام نمود. اين دي اكسيدكربن عملا در اثرتجزيه ين كربنات در ديگ بخار حاصل مي گشت.
س.و.پار(S.W.PARR) و ف .ج.استراب(F.G.STRAUB) مطالعات خود را در باره سست شدن و از هم پاشيدن فلز جداره هاي يك ديگ بخار كه با سود سوزآور در تماس بود ادامه دادند، در سال 1927 اين دو به منظور رفع اي اشكال دو پارامتر زير را تعيين كننده يافتند :
1- كشش فلز 2- تمركز سود سوزآور
در اين دهه عملا مواردي مشاهده مي گرديد كه نمايان¬گر توجه بيشتر به اندازه گيري خلوص بخار بود و بعدها در دهه سي به نتيجه نشست در اين رابطه ميتوان به:»ASME POWER TEST CODE PART IT» كتاب «DETERMINATION OF THE QUALILY OF STEAM » كه در سال 1929 به چاپ رسيد مراجعه نمود. در مارس سال 1925 كميته مطالعات مربوط به آب تغذيه اي ديگ بخار تشكيل گشت و رسما فعاليت خود را اعلام نمود. انجمن هاي شركت كننده در اين كميته عبارت بودند از : ASME. ABMA. AREA. ASTM. AWWA EEI. US NAVY.
دهه سي
تحيقات در زمينه كاهش رسوبات توليدي بر روي جداره هاي ديگ¬هاي بخار همچنان ادامه يافت و افراد زير در اين امر دخالت داشتند:
F.G.STRAUN و E.P.PARTRIDGE
FORMATION AND PROPERTIES OF BOILER SCAL
BEHAVIOR OF CALCIUM SALTSATBOILERTEMPERATURE
در ضمن:
E.P.PARTRIDGE و W.C.SCHROEDER و R.C.ADAMS
به اين نتيجه رسيدند كه وجود بيش از حد يون كربنات در رابطه با كاهش رسوب كلسيم آن طوري كه درباره اش بحث و نتيجه گيري شده بود موثر نبود و به عبارت ساده تر رل تعيين كنندهاي را عهده دار نيست.
ت.ا.سل (T.A.SOLBERG) و ر.س.آدامز (R.C.ADAMS) در سال 1933 تركيب جديدي را تحت عنوان ماده جديد نيروي دريايي كه شامل 47% فسفات سديم، 44% كربنات سديم و 9% نشاسته ذرت بود به صنايع مربوطه ارائه نمودند. آدامز باز هم در سال 1934 با بهره¬گيري از مواد ارائه شده نتايج جديدي را اعلام كرد.
ف.ج.استراب در رابطه با سنتزآنالتيكي و بمب هاي مولد درجه حرارت بالا در آزمايشگاه گزارشي ارائه نمود و اعلام كرد حلاليت آنالتيكي با تغيير دادن مغادير قليا دچار تغيير ميگردد.
آ.د.بيلي(A.D.BAILEY) به شرح پيشرفت هاي حاصله در كارخانه ¬جات توليد برق مركزي پرداخت و موارد گفته شده را يك به يك بر شمرد. او در اين سلسله مباحث اعلام كرد براي آن كه بشر به فشار 200 پي.اس.آي. برسد قرن ها و نسل ها تلاش شده بود ليكن دست يافتن به فشار 600 پي.اس.آي. تنها 20 سال طول كشيد و براي از 600 به 1200 پي.اس.آي اصلا زماني صرف نگرديده است. او در خاتمه اين مباحث اعلام نمود كه هم اكنون درخواست هاي ساخت ديگ بخاري با 2000 پي.اس.آي. به همراه يك درخواست ساخت ديگ بخاري با 2400 پي.اس.آي. را نيز در دست اقدام دارد.
هم زمان با افزايش درجات حرارت و نسبت تبادل حرارتي، مساله پيچيده و بغرنج رسوبات سيليس خود را نشان داد و محققين را دچار دردسر نمود. همچنين خوردگي و ايجاد حفره حتا با آب تغذيه عاري از هواي محلول نيز اشكال چشم گيري به حساب مي آمد. در اين رابطه از هيدروكسيدفرو به عنوان يك ماده شيميايي هواگير استفاده شد ليكن همچنان جواب،قابل قبول نبود.
ك.آ.كوبه(K.A.KOBE) و و.ل.گودينگ (W.L.GOODING) براي اولين بار به طريق عملي براي جدا كردن اكسيژن از آب تغذيه توسط سولفيت سديم اشاره نمودند و روش مزبور را انتشار دادند.
بدين ترتيب صنايع توانستند در رابطه با ديگ هاي بخار با فشار كم به پيشرفت قابل توجهي دست يافته و مشكل فوق را حل شده قلمداد نمايند.
در سال 1939 ر.ا.هال و ا.پ.پاتريج(E.P.PARTRIGE) طي گزارشي وجود زنگ زدگي هاي زيادي را در اثر پوشش بخاردر ديگ هاي بخار اعلام كردند. علاوه بر آن در همان سال ف.ج.استراب نيز ضمن تجربيات آزمايشگاهي به همين نتيجه دست يافت.از همه گذشته مسائل تخريبي فلز جداره ديگ بخار در اثر سود سوزآور نيز مشخص و معين گرديد.
در اي دهه ل.ف.كولينز(L.F.COLLINS) و ا.ل.هندرسون(E.L.HEDERSON) نتايج سال هاتجربه خود را در رابطه با خورندگي در سيستم هاي حرارتي بخار را اعلام كردند.
فالك(FOULK) نتايج مطالعات خود را بر روي انتقال آب ديگ هاي بخار تا سال 1935 ادامه داد. در سال 1937 اولين گزارش هاي مربوط به معرف هاي ضد كف توسط ژ.ژ.ماگيور(J.J.MAGUIRE) و ژ.پ.توپولوسكي(J.P.TOPOLOSKY)انتشار يافت، بدين ترتيب عدم كارآييلوله¬هاي سوپرهيتر از بين رفت و تا حدود 70 درجه فارنهايت نيز با افزودن يك معرف آلي ضد كف به درجه حرارت سوپرهيت افزوده گشت.
ف.ج.استراب تئوري و نتايج تجربيات آزمايشگاهي خود را در كتابي تحت عنوان دلايل و روش جلوگيري رسوبات حاصله بر روي تيغه¬هاي توربين ارائه نمود.
در خلال دهه 1930 به تدريج علاقه¬مندي به خالص نمودن و عاري كردن بخار از هرگونه ماده خارجي افزايش يافت و تمايل به اندازه¬گيري مواد جامد درون بخار اوج گرفت همچنين فعاليت¬هاي چشم¬گيري در زمينه گاززدايي بخار مايع شده و ممانعت از تداخل هدايت الكتريكيبه انجام رسيد و نتايج مثبتي عايد شد.
در اين دهه پار و استراب همچنان به چاپ و انتشار مطالعات مربوط به اثرات جانبي سود سوزآور بر روي فلزات سازنده ديگ¬هاي بخار دامه دادند. هم¬زمان با فعاليت¬هاي اين دو تن در سال 1937 شرودر(SCHRODER)، برك(BERK) اوبراين(OBRAIEN) بخشي از مطالعات اصلي خود را انتشار دادند.
عملا در دهه 1930 بود كه تصفيه¬هاي ابتدايي و پيش پا افتاده مربوط به آب سرد شروع گرديد در اين دوران بود كه عملا تنظيم pH توسط مواد قليايي در رابطه با آب¬هاي اسيدي و اسيدسولفوريك در رابطه با رسوبات كربنات كلسيم در لوله¬هاي مورد استفاده را توصيه نمودند. در سال 1936 عملا با ايجاد و بهبود انديس اشباع لانگلير (LANGELIER SATURATION INDEX) قدم بسيار بزرگي برداشته شد.
روش جديد تصفيه آب
روش افزودن چند قسمت در ميليون از محلول هگزا متا فسفات¬به¬آب به خاطركنترل رسوب¬دهي
كربنات كلسيم – توسط او.رايس (O.RICH) و ج.ب.هاچ (G.B.HATCH) حدود اواخر دهه 1930 عملي گرديد و به دنيا معرفي گشت.
در سال 1938 كتاب CHEMICAL METHODS IN SLIME AND ALGAE CONTROLتوسط ه.ك.ناسون (H.K.NASSON) انتشار يافت. اين دانشمند در كتاب خود از معرف¬هايي نام برده كه قادر به تصفيه آب¬هاي جاري و در گردش سيكل بسته و در سيستم هاي تثبيت هوا هستند. از جديدترين اين معرف ها مي توان كلروفنل هاي حلقوي را نام برد.
منبع این مقاله از کتاب رسوب و خوردگی در تاسیسات حرارتی و برودتی نوشته استاد عزیزم دکتر امید امید بخش بود که به دوستان توصیه میشود این کتاب را حتما بخوانند و اثرات مثبت آن را در کار و حرفه خود مشاهده نمایند . لطفا کپی نفرمایید .
این وبلاگ درباره معماری ٰ ساختمان ٰ سونا ٰ سونای خشک ٰ سونای بخار استخر ٰ جکوزی می باشد