1- رسوب

 1-1- تعریف رسوب

رسوب لایه جامدی است که از طریق فرآیندی به نام رسوب‌گذاری روی سطوح تجهیزات و سیستم‌های لوله‌کشی ایجاد می‌شود.

برخی مواد حل شده در داخل سیالات، تحت شرایط خاص روی دیواره‌ی لوله‌ها یا وسل‌های انتقال حرارت رسوب می‌کنند. تشکیل رسوب در طی چندین عملیات صنعتی از قبیل تبلور، تقطیر، تبخیر، مخلوط کردن، خنک کردن و یا گرم کردن مایعات اتفاق می‌افتد. رسوب‌های ایجاد شده تحت شرایط مختلف، خصوصیات مکانیکی متفاوتی دارند و با اصطلاحات زیر توصیف می شوند:

Scale: برای توصیف یک رسوب متبلور متراکم، که به خوبی به سطح چسبیده است استفاده می‌شود.

soft scale و powdery deposit و sludge: رسوب نرم، رسوب پودری و لجن، یک لایه رسوب متخلخل و سست چسبنده می باشند.

 لایه جامد ایجاد شده ممکن است موقتی یا دائمی باشد. اگر رسوب در مراحل بعدی فرآیند از بین رود موقتی و اگر برای مدت طولانی پایدار باشد و یا به تدریج مقدار آن افزایش یابد رسوب دائمی خواهد بود؛ که منجر به مشکلات جدی صنعتی از جمله کاهش بهره‌وری مبدل‌های حرارتی، خوردگی زیر رسوب، افزایش افت فشار و فشار بالادست در لوله‌کشی، نوسانات جریان، ایجاد حفره و انسداد مسیر می‌شود. همچنین می‌تواند عملکرد تجهیزات را مختل کرده و منجر به آلودگی مایعات در تماس با رسوب شود. رسوب‌گذاری در بخش صنعت باعث افزایش هزینه‌هایی از جمله طرح‌های ویژه و ساخت تجهیزات، تولید، نگهداری و اتلاف انرژی شده است.

2-1- تاثیر رسوب در صنعت

رسوب‌گذاری یک مشکل بسیار شایع در دیگ‌های بخار و مبدل‌های حرارتی است که با آب سخت کار می‌کنند و اغلب شامل رسوب آهکی سخت می‌باشند که در سیستم‌های خنک‌کننده نیز دیده می‌شود. اکثر این سیستم‌ها در خنک‌کننده‌های تبخیر استفاده می‌شوند؛ که در آن‌ها آب خنک خام، در لوله‌های مبدل حرارتی فلزی در تماس با آب گرم قرار می‌گیرد در حقیقت آب گرم وارد یک برج خنک کننده شده و به دلیل تبخیر جزئی ، سرد می شود و آب خنک شده، دوباره به فرایند باز می‌گردد.

در روند تغییر دما یا تبخیر حلال، غلظت نمک‌های حل شده افزایش یافته و به حالت فوق اشباع می‌رسد و منجر به تولید رسوب جامد (معمولاً بلوری) می‌شود. یک نتیجه جدی تشکیل رسوب، خرابی لوله ها است، به ویژه اگر خوردگی نیز رخ دهد.

رسوب‌گذاری مشکلی است که در تبخیر کننده‌ها و تبلور‌دهنده های فرآیندهای شیمیایی با آن روبرو هستیم. رسوبات با حضور نمك هاي كم محلول مانند CaSO₄ ، CaCO₃ و CaC₂O₄ موجود در محلول تشکیل می‌شوند. به عنوان مثال محلول اسید فسفریک تولید شده از هضم سنگ فسفات توسط سولفوریک‌اسید، دوغابی اشباع با CaSO₄ و مخلوط با بلورهای CaSO₄ می‌دهد؛ که با نمک‌های کم محلول عناصر دیگر مانند آهن ، آلومینیوم ، سیلیسیم، پتاسیم و سدیم به درجه اشباعیت رسیده و در تبخیر کننده غلیظ می‌شود تا اسید فسفریک با درصد خلوص 74-70 بدست‌آید. در نتیجه رسوبات CaSO₄ مخلوط شده با فلوروسیلیکات‌ها به سرعت در لوله‌های تبخیرکننده رسوب می‌کند. که این کار نه تنها ضریب انتقال حرارت و میزان تولید را کاهش می‌دهد بلکه باعث کوتاهی طول عمر لوله‌ها نیز می‌شود. فرآیند رسوب‌گذاری به حدی سریع است که برای شستشوی لوله‌ها، تبخیرکننده تنها بعد از 200-60 ساعت برای رسوب‌زدایی باید خاموش شود.

رسوب‌گذاری همچنین در صورت عدم حرارت یا تبخیر نیز می‌تواند رخ دهد. به عنوان مثال ، حلالیت کلسیم‌ سولفات با كاهش فشار، کاهش می‌یابد و منجر به تشكيل رسوب در مخازن و چاه هاي ميادين نفتي و كاهش بهره‌وري آن‌ها مي‌شود. صنعت نفت و گاز به دلیل عوامل زمین شناسی، فیزیکی و شیمیایی با مشکلات رسوب‌گذاری روبرو هستند. گردش و ترکیب آب‌های زیرزمینی همچنین عوامل فیزیکی مانند سرعت پمپاژ و فشار چاه نیز می‌توانند باعث ایجاد رسوب شوند. اما عامل اصلی، ترکیب شیمیایی آب دریا و آب موجود در لایه‌های سنگی بستر چاه است.جلوگیری از تشکیل رسوبات معدنی به منظور حفظ کارایی و بازده سیستم و همچنین کاهش هزینه‌های عملیاتی برای تمیزکاری‌های دوره‌ای و خرابی‌های غیرقابل پیش‌بینی ضروری است.

رسوب ایجاد شده در خطوط تأمین آب آشامیدنی عمدتا به دلیل تجمع کلسیم‌ کربنات است. و این امکان وجود دارد که رسوب روی سطح لوله در دمای محیط و بدون انتقال حرارت ایجاد شود. که دو حالت برای رسوب وجود دارد :

حالت اول: رسوب ایجاد شده باعث كاهش ظرفيت لوله و ایجاد یک پوشش محافظ نازك می‌شود که روشی برای کنترل مشکل خوردگی در لوله های آهنی است. این حالت هنگامی اتفاق می‌افتد که آب با از بین رفتن دی‌اکسید کربن فوق اشباع شود (به عنوان مثال در نتیجه کاهش فشار).

حالت دوم: به عنوان یک روش ارزان برای مقابله با خوردگی لوله آهنی مطرح می‌شود؛ و به کنترل ترکیب آب متکی است که باید به طور جزیی از کلسیم‌کربنات، فوق اشباع شود. موفقیت در این روش متغیر است و مکانیسم محافظت از رسوب به روشنی مشخص نیست.

در زیر برخی رسوب‌های رایج تشکیل شده از محلول‌های آبی، در فرایندهای صنعتی آورده شده‌است.

کلسیم‌کربنات

کلسیم سولفات

کلسیم اگزالات

باریم سولفات

منیزیم هیدروکسید

منیزیم اکسید

سیلیکات‌ها

آلومینیوم اکسی هیدروکسید

آلومینوسیلیکات‌ها

مس

فسفات‌ها (هیدروکسی آپاتیت ، کلسیم فسفات آمورف)

مگنتیت یا نیکل فریت (NiFe₂O₄)

2- تئوری تشکیل رسوب

1-2- کریستال‌های جامد

یک جامد کریستالی واقعی شامل یک شبکه سخت از مولکول‌ها، اتم‌ها یا یون‌ها است؛ که مکان‌های آن‌ها مشخصه ماده است. کریستال ها به هفت دسته طبقه‌بندی می شوند: رگولار (regular)، تتراگونال (tetragonal)، اورتورومبیک (orthorhombic)، مونوکلینیک (monoclinic)، تری کلینیک (triclinic)، تری‌گونال (trigonal) و هگزاگونال (hexagonal).

تبلور سریع باعث تشکیل کریستال‌های درختی مانند به نام دندریت (Dendrite) می‌شود؛ که در آن ساقه اصلی به سرعت رشد کرده و بعداً با کندی همراه می‌شود؛ و از آن شاخه های ثانویه رشد می‌کنند. دندریت ها معمولاً در مراحل اولیه تبلور تشکیل شده و در مراحل بعدی رشد یکنواختی خواهند داشت که ممکن است مکان گزینی و الگوی آن از بین برود. دندریت‌ها برای تشکیل تمایل به آنتالپی تبلور زیاد و هدایت گرمایی کم، دارند.

معمولاً در بلورها نواقصی وجود دارد که می توان برخی از خصوصیات مهم شیمیایی و مکانیکی را به آن‌ها ربط داد. انواع نواقص اصلی شبکه: نقطه ، خط و سطح و حجم.

1-1-2- نقص نقطه‌ای: در نقص نقطه‌ای، یک واحد از شبکه مفقود و در جای خود در ساختار حفره ایجاد می‌کند؛ که می تواند به صورت حفره باقی بماند یا به وسیله ناخالصی‌ها پر شود، که این یون جایگزینی با سایر یون‌ها مغایر بوده و ایجاد نقص می کند؛ و بر ثبات ساختار بلوری اثر می‌گذارد. همچنین گاهی حضور اتم‌های اضافی در ساختار باعث ایجاد این نوع نقص می شوند.

اشکال مختلف نقص نقطه‌ای در شبکه بلور به صورت زیر است.

نقص خالی (Vacancy defect)

نقص بین نشینی(Interstitial defect)

نقص جانشینی (Substitutional defect)

نقص شاتکی (Schottky defect)

نقص فرنکل (Frenkel defect)

1-1-1-2- نقص خالی: فضاهای خالی است که یک اتم در آن قبلا قرار داشته‌است. این نوع نقص متداول بوده ، به خصوص در دماهای بالا هنگامی که اتم ها به‌طور مرتب و به طور تصادفی موقعیت خود را تغییر می‌دهند سایت‌های خالی پشت سر می‌گذارند. در بیشتر موارد انتشار (انتقال جرم با حرکت اتمی) فقط می‌تواند به دلیل جای خالی رخ دهد.

2-1-1-2- نقص بین‌نشینی: یک اتم اضافی خود را در خلاء مابین اتم‌های بلور جا می‌کند. این حالت فقط در غلظت های کم در فلزات رخ می‌دهد زیرا آن‌ها به ساختار محکم شبکه استرس وارد می‌کنند.

3-1-1-2- نقص جانشینی: یک اتم ناخالصی متفاوت با اتم‌های بلور، جایگزین یکی از اتم‌های شبکه می‌شود. اتم‌های ناخالصی معمولاً از نظر اندازه نزدیک به اتم‌های شبکه بلور هستند. به عنوان مثال اتم‌های روی در برنج که با شعاع 0.133 نانومتر جایگزین برخی از اتم های مس با شعاع 0.128 نانومتر شده‌اند.

4-1-1-2- نقص شاتکی: نوعی جای خالی است که در آن یک اتم عاری از مکان معین بوده که پی‌در‌پی مهاجرت کرده و در نهایت در سطح کریستال مستقر می شود.

این عیب در اثر حرکت یک کاتیون و آنیون از داخل بلور و سپس قرار گرفتن هر دوی آن‌ها در یک سطح خارجی ایجاد شود که می‌تواند بدین طریق به وجود بیاید که یک اتم باردار شبکه به وسیله یک اتم با بار (ظرفیت) کمتر یا بیشتر جایگزین شود.

5-1-1-2- نقص فرانکل: هنگامی که یک کاتیون موقعیت عادی خود را ترک کرده و به یک مکان بین‌نشینی برود ایجاد می‌شود (یک آنیون نمی‌تواند به مکان بین نشینی برود به دلیل بزرگتر بودن حجمش).

در شکل زیر انواع نقص نقطه‌ای را مشاهده می‌کنید.

2-1-2- نقص خطی: هر گونه انحراف از نظم اتم‌ها در طول یک خط نقص خطی نام دارد. این نوع نقص در صفحه‌ای از اتم‌های شبکه اتفاق می‌افتد. و ناشی از عدم توانایی حفظ ساختار کریستالی منظم در کل جامد است. و دارای دو نوع اصلی لبه و پیچ می‌باشد.

3-1-2- نقص سطحی: این عیوب در یک صفحه مشخص و دو بعدی شامل سطوح خارجی، مرز دانه‌ها، مرز دوقلویی، نقص در چینش و مرزهای فازی می‌باشند.

نقص سطحی مرز دوقلویی

4-1-2- نقص حجمی یا بالکی: این نقص مربوط به دو دانه مجاور بوده که تشکیل مرز دانه مربوط به آن‌ها می‌تواند نامنظم باشد. مثلاً یکی از عیوب حجمی، آمورف‌ها هستند که به دلیل سرد شدن سریع مایع نمی‌تواند ساختار کریستالی منظم تشکیل دهند و از عیوب حجمی به حساب می‌آیند.

2-2- محلول‌های فوق اشباع

فوق اشباعیت، نیرو محرکه یا شرط اصلی فرایند تبلور است. این حالت زمانی اتفاق می‌افتد که محلول غلظتی بیشتر از حالت اشباع داشته باشد. چون محلول فوق اشباع از لحاظ ترمودینامیکی ناپایدار است فرایند هسته‌زایی و رشد هسته برای بازگرداندن محلول به حالت تعادل انجام می‌شود. با توجه به رابطه بین انحلال‌پذیری و دما دو نوع نمک وجود دارد:

1) نمک‌هایی که انحلال‌پذیری آن‌ها همراه با دما زیاد می‌شود؛ که به آن‌ها نمک‌های نرمال می گویند و با خنک کردن متبلور می‌شوند.

2) نمک‌هایی که با افزایش دما حلالیت آن‌ها کاهش می‌یابد؛ و در صورت گرم شدن محلول اشباع، رسوب می‌دهند.

برای متوجه شدن اثر دما در انحلال‌پذیری نمک‌های نرمال به نمودار زیر توجه نمایید. محلول در نقطه A غیراشباع است و خطs  منحنی انحلال‌پذیری را نشان می‌دهد. در اثر خنک شدن به نقطه B  در دمای T₂ می‌رسیم که محلول اشباع می‌شود با خنک کردن تا نقطه C هسته‌زایی کریستال‌ها به دلیل فوق اشباع شدن شروع می‌شود و غلظت محلول افت کرده و به سمت نقطه D می‌رود. ناحیه بین B وC  ناپایدار است.

3-2- فرایند رسوب گذاری

از یک دیدگاه اساسی فرایند رسوب‌گذاری روی سطوح طی پنج مرحله انجام می‌شود: شروع، حمل و نقل، پیوستن، حذف، کهنه شدن.

شروع: این دوره به چندین فاکتور مرتبط با سطح از جمله دما، جنس، پرداخت‌کاری، زبری، پوشش سطح و همچنین محلول در تماس با سطح از جمله غلظت، سرعت جریان و... وابسته است. در مرحله شروع هسته‌ها برای تشکیل رسوب شکل می‌گیرند. این دوره می‌تواند به بلندی چندین هفته و یاکوتاهی چندین ساعت یا دقیقه ویا ثانیه باشد. با افزایش درجه فوق اشباعیت یا افزایش دمای سطح این دوره کاهش می‌یابد. دمای بالا انرژی لازم برای غلبه ‌بر انرژی فعال‌سازی واکنش رسوب‌گذاری و همچنین افزایش سرعت انتقال اجزا رسوب از بالک محلول به سطح را فراهم می‌کند. افزایش زبری سطح زمان مرحله شروع را کمتر می‌کندو علاوه‌بر این ایجاد شیار باعث افزایش سرعت تبلور می‌شود.

حمل و نقل: در این قسمت رسوب‌گذاری، رسوبات از بالک به سطح منتقل می‌شوند. این وابسته به ویژگی‌های فیزیکی سیستم و اختلاف  غلظت بین بالک و سیال اطراف سطح است. انتقال رسوبات توسط نفوذ، ته‌نشینی و مهاجرت گرمایی (thermophoresis) انجام می‌شود.

پیوستن: در این مرحله رسوبات به یکدیگر و سطح می‌چسبند. یون‌های نمکی که به سطح نزدیک می‌شوند به دلیل نیروهای الکترومغناطیسی جذب آن شده و به سطح می‌چسبند. و به تدریج با گذشت زمان رشد می‌کنند تا یک لایه رسوب تشکیل دهند. جنس سطح در تعیین چسبندگی رسوب مهم است.

ویژگی مواد از جمله اندازه و تراکم و همچنین شرایط سطح بر میزان چسبندگی رسوب حاکم است.

حذف: بین حذف و رسوب‌گذاری رقابت وجود دارد. نیروهای برشی بین سیال و رسوب مسئول حذف هستند. گرادیان سرعت، ویسکوزیته سیال و زبری سطح باعث هدایت نیروی برشی می‌شوند. حذف رسوب از سطح از طریق مکانیسم انحلال، فرسایش و پاشش انجام می‌شود.

کهنه شدن: با شروع رسوب‌گذاری، پیری شروع می‌شود. در طی این فرایند، ممکن است تغییر شکل کریستال انجام ‌شود تا با گذشت زمان قدرت رسوب را کاهش یا افزایش دهد. خواص مکانیکی رسوب به دلیل تغییر در کریستال یا ساختار شیمیایی می‌تواند تغییر کند. تغییر ترکیب شیمیایی رسوب در طی واکنش‌های شیمیایی نیز ممکن است قدرت مکانیکی آن را تغییر دهد.

4-2- مکانیسم تشکیل رسوب

ته‌نشین شدن یک ماده کریستالی از یک محلول روی سطح نیازمند سه فاکتور به طور همزمان می‌باشد: فوق اشباعیت، هسته‌زایی، زمان تماس کافی

1-4-2- فوق اشباعیت: فوق اشباع شدن از چندین راه حاصل می‌شود:

الف) گرما کردن / سرد کردن

خنک کردن یک محلول نمک نرمال یا گرم کردن محلول نمک معکوس ممکن است منجر به فوق اشباعیت شود.

ب) تبخیر آب

با تبخیر آب محلول غلیظ‌تر شده و پس از مدت زمان کافی، اشباع و سپس فوق اشباع می‌شود. تماس محلول تقریبا اشباع شده با سطح گرم منجر به تشکیل رسوب مستقیم روی سطح خواهد شد.

ج) مخلوط کردن محلول

وقتی یک نمک محلول به محلول نمک دیگری اضافه شود؛ که یون مشترک دارند یا یک نمک نسبتا نامحلول تولید کند فوق اشباعیت خواهیم داشت.

د) مخلوط کردن محلول های اشباع یا نزدیک اشباع

این روش ممکن است باعث فوق اشباعیت شود.

ﻫ) تعادل گاز / مایع

مطابق معادله زیر تعادلی بین کربن دی اکسید موجود در هوا و حل شده در محلول وجود دارد. کربن دی‌اکسید موجود در محلول بر انحلال‌پذیری یون‌ها از جمله  ⁺² Ca اثر می‌گذارد.

2-4-2- هسته زایی:

هسته‌زایی فرآیندی است که در آن کوچکترین ذرات پایدار یک فاز کریستالی در یک تبلور تشکیل می‌شوند.

هسته‌زایی مرحله شروع تشکیل رسوب است. با ایجاد خراش توسط یک میله در ته ظرف می‌توان مکان‌هایی برای تشکیل هسته ایجاد کرد.

 برای هسته‌زایی دو نوع مکانیزم وجود دارد: اولیه و ثانویه

3-4-2- دوره القایی

دوره القایی دوره زمانی بین فوق اشباع شدن و مشاهده اولین رسوب است. که توسط فاکتورهای زیادی مانند درجه اشباع شدن بیش از حد ، دما ، شدت اختلاط و حضور ناخالصی‌ها یا بازدارنده‌ها کنترل می شود.

4-4-2- رشد کریستال

هسته‌های پایدار ، شروع به رشد کرده و کریستال هایی قابل مشاهده ایجاد می‌کنند. این رسوبات در سیستم‌های فوق اشباع تولید می‌شوند. این فرایند توسط چندین تئوری توضیح داده شده است: تئوری انرژی سطح، نظریه لایه جذب، نظریه سینماتیک و نظریه انتشار-واکنش.

3- جلوگیری از تشکیل رسوب به وسیله افزودنی‌های شیمیایی

1-3- تأثیر مواد افزودنی بر تشکیل رسوب

ناخالصی ها در حلالیت نمک‌های کم محلول اثر می‌گذارند. به عنوان مثال، افزایش حلالیت کربنات کلسیم توسط نمک‌های منیزیم و استرانسیوم. مواد افزودنی معدنی یا آلی اغلب میزان رشد کریستال و مورفولوژی کریستال‌ها را به طرز چشمگیری تغییر می‌دهند. آنها ممکن است به یک یا چند روش مختلف عمل کنند از جمله:

• واکنش شیمیایی با رسوب

• اثر فیزیکی بر فرایند رسوب‌گذاری از طریق تغییر فعل و انفعالات بین سطح و رسوب

• اصلاح رسوب به منظور حساس کردن آن نسبت به نیروهای حذف رسوب

• متوقف کردن فعالیت رسوب

مواد افزودنی معمولاً به عنوان مهارکننده، جهت جلوگیری از تشکیل رسوب ناخواسته مواد معدنی در فرآیندهای رسوب‌گذاری استفاده می‌شوند. یک بازدارنده باید استاندادهای بالایی در زمینه تاخیر هسته‌زایی و رشد هسته، پراکنده کردن و عدم چسباندن رسوبات به دیواره‌ها داشته باشد.

اثر پراکندگی افزودنی‌ها معمولا به دلیل افزایش بار لایه دوگانه الکتریکی است، در حالی‌که تراکم، حاصل اتصال بین هسته‌های ملکول‌ها یا یون‌هاست. افزودنی‌ها حتی در غلظت‌های کم به دلیل جذب روی سطوح شبکه، اشغال کردن سایت‌های شبکه، جلوگیری از هسته‌زایی و کاهش سرعت رشد شدیدا موثرند. و روی رسوب‌گذاری و ته‌نشینی اثر می‌گذارند.

بسیاری از محققان گزارش کرده‌اند که غلظت افزودنی‌ها در محدوده ^5-10-^8-10  مولار به اندازه کافی موثر هستند. برای نمک‌های کم محلول، افزودنی در غلظت بالاتر باعث تغییر خواص محلول و فوق اشباع شدن می‌شود.

2-3- اثر افزودنی‌ها بر مورفولوژی رسوب

حلال، دما و فوق اشباعیت روی مورفولوژی رسوب اثر می‌گذارند. بازدارنده‌ها می‌توانند خواص سطحی رسوب را تغییر داده و از طریق تاثیر روی لایه دوگانه الکتریکی باعث تغییر در هسته‌زایی، تاخیر در رشد و تراکم و مورفولوژی شوند.

3-3- اثر بازدارندگی

درصد بازدارندگی توسط معادله زیر تعیین می‌شود

m₀ = جرم رسوب در غیاب بازدارنده

m_a =جرم رسوب در حضور بازدارنده

4-3- عوامل موثر در بازداری رسوب

1-4-3- زمان نگهداری

افزایش زمان تماس به طور کلی منجر به افزایش تولید رسوب در صورت عدم وجود مهارکننده ها می‌شود. همین روند برای تشکیل رسوب در حضور مهارکننده‌ها نیز گزارش شده است. مطابق شکل زیر افزایش سرعت رسوب‌گذاری حتی در حضور بازدارنده بیانگر این است که راندمان بازداری بیشتر افزودنی‌های موثر، نسبت به زمان کاهش می‌یابد.

EDTP =  Ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid

NTMP =  Nitrilotrimethylenephosphonic acid

NDPA =  Nitrilomethylenephosphonicdiacetic acid

HEDP = 1- Hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid

NPDA = Nitrilodimethylenephosphonicacetic acid

EDTA = Ethylenediaminetetraacetic acid

NIA = Nitrilotriacetic acid

دلیل این امر کاهش پوشش سطحی بازدارنده‌ها نسبت به زمان است که در این صورت  وظیفه اصلی خود یعنی قفل کردن سایت‌های فعال سطح کریستال، جهت به تاخیر انداختن فرایند رشد را به خوبی انجام نمی‌دهند.

2-4-3- دما

اثرات قابل توجه دما بر بازداری چهار مهارکننده که از آ‌ن‌ها جهت جلوگیری از تشکیل رسوب کلسیم سولفات استفاده می‌شود شامل آمینوتری متیلن فسفونات، سدیم تری پلی فسفات (TPP) ، مخلوط پلی کربوکسیلات و فسفونات، و پلی آکریلات نشان می‌دهد که در دمای کمتر از 30درجه سانتیگراد به‌طور کامل از تشکیل هسته جلوگیری می‌کنند. در حالی‌که در دماهای بالاتر (90 درجه سانتی‌گراد) این اثر کمتر می‌شود. محققان افت دمایی یا افزایش مقدار ماده ضدرسوب را جهت جلوگیری از تشکیل رسوب پیشنهاد می‌کنند. به عنوان مثال راندمان بازدهی دی‌اتیلن تری‌آمین پنتا‌متیلن فسفونیک‌اسید (DETPMP) جهت عدم تشکیل رسوب باریوم‌سولفات با افزایش دما از 25 درجه به 60 به شدت کاهش می‌یابد. با افزایش دما از 60 تا 95 کارایی DETPMP  تقریبا ثابت می شود.

3-4-3- pH

بررسی بازداری رسوب باریم سولفات به وسیله بسیاری از بازدارنده‌ها نشان می‌دهد که کارایی آن‌ها با افزایش pH از 3 به 8 بیشتر می‌شود. به‌طوری که ماکسیمم بازداری برای همه مواد افزودنی حاصل در 8=pH دیده می‌شود. حتی دی‌نیتریلو دی‌متیلن فسفونیک‌اسید که در pH پایین هیچ اثر بازداری برای باریم سولفات نشان نمی دهد، اندک فعالیت بازداری در 8=pH دارد. به‌علاوه افزایش pH از 8 تا 12 فقط به وخامت فعالیت مهاری منجر می‌شود. چون مواد افزودنی از pH بین ، 8 تا 12 بدون تغییر هستند. می‌توان نتیجه گرفت که این تغییر کارآیی با حالت پروتونه شدن ترکیبات فسفونیکی مرتبط است. که دو احتمال وجود دارد:

1. سطح شدیدا منفی می‌شود و به دلیل نیروی الکترواستاتیک، مولکول‌های بازدارنده یونیزه شده را دفع می‌کند.

2. سطح شدیدا منفی شده و پروتون های روی سطح (ناشی از آب) از بین رفته و ظرفیت تشکیل پیوند هیدروژنی‌اش با ملکول‌های بازدارنده را از دست می‌دهد.

4-4-3 غلظت افزودنی

تأثیر غلظت مواد افزودنی در رسوب‌گذاری توسط بسیاری از محققان مورد بررسی قرار گرفته است.اثرات چهار مهارکننده تجاری، از جمله سه پلیمر و یک ماده آلی در کنترل رسوب‌گذاری کلسیم سولفات در شرایط آزمایشگاهی نشان می‌دهد که برای همه مهارکننده‌ها افزایش غلظت مهار کننده منجر به کاهش رسوب می‌شود. تأثیر غلظت افزودنی در تشکیل رسوب کلسیم فسفات در شکل زیر نشان داده شده است. منحنی رسوب‌گذاری گچ در برابر غلظت افزودنی در دامنه غلظتی 0 تا ^5- 10 M باید یک تابع نمایی باشد ، به استثنای تمام نقاطی که مقادیر جرم رسوب در آن صفر است.

a= EDTP (ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid)

b= NTMP ( nitrilotrimethylenephosphonic acid)

c= NDPA ( nitrilodimethylenephosphonicacetic acid)

5-4-3- ساختار شیمیایی

ساختار شیمیایی بازدارنده به دلیل توانایی در غیرفعال کردن سایت‌های رسوب جهت جلوگیری از رشد آن بسیار مهم است.

برای تعیین تاثیر مواد بر سرعت رشد کریستال‌های کلسیم سولفات آن‌ها را به سه دسته تقسیم می‌کنیم.

1- آن‌هایی که هیچ تاثیری در میزان رشد کریستال ندارند (بنزوات سدیم ، EDTA ، مولیبدات آمونیوم ، ستیل تری متیل آمونیوم برومید).

2- آن‌هایی که به‌طور متوسط ​​میزان تبلور را مهار می‌کنند (سدیم دودسیل سولفات ، ژلاتین و نبتریلوتری‌متیلن فسفونیک اسید (NTMP)).

3- آن‌هایی كه به‌طور كامل واكنش را مهار مي‌كنند (, N , N , N , N تری‌اتیلن دی آمین‌تترامتیلن فسفونیک اسید (TDTP) و اتیلن‌دی‌آمین تترامتیلن فسفونیک اسید (EDTP)).

در غلظت بالاتر از  TDTP    1*10^-6 M و EDTP به طور کاملا موثر کلیه سایت‌های فعال رسوب را مسدود و رشد آن را متوقف می‌کنند.

واحد تحقیق و توسعه شرکت پویا شیمی شکوفا