Yra žinoma, kad svarbiausia savybė gėlo vandens yra jo standumas. Kietumas reiškia kalcio arba magnio jonų miligramų ekvivalentų skaičių 1 litre vandens. 1 mEq/L kietumo atitinka 20,04 mg Ca 2+ arba 12,16 mg Mg 2+. Pagal kietumo laipsnį geriamasis vanduo skirstomas į labai minkštą (0-1,5 mEq/l), minkštą (1,5-3 mEq/l), vidutinio sunkumo(3-6 mEq/l), kietas (6-9 mEq/l) ir labai kietas (daugiau nei 9 mEq/l). Geriausias skonio savybes vandens kietumas yra 1,6-3,0 mg-ekv/l, o pagal SanPiN 2.1.4.1116-02 fiziologiškai pilname vandenyje turi būti 1,5-7 mg-ekv/l kietumo druskų. Tačiau kai vandens kietumas didesnis nei 4,5 mEq/l, vandentiekyje ir ant santechnikos įrenginių intensyviai kaupiasi nuosėdos, sutrinka darbas. buitine technika. Paprastai minkštinimas atliekamas iki 1,0–1,5 mEq/l likutinio kietumo, kuris atitinka užsienio eksploatavimo standartus. buitine technika. Vanduo, kurio kietumas mažesnis nei 0,5 mEq/l, ėsdina vamzdžius ir katilus ir gali nuplauti vamzdžiuose esančias nuosėdas, kurios susikaupia, kai vanduo ilgą laiką stovi vandens tiekimo sistemoje. Tai reiškia išvaizdą nemalonus kvapas ir vandens skonį.
Vandens minkštinimas atliekamas šiais būdais:
- terminis, pagrįstas vandens šildymu, jo distiliavimu arba užšaldymu;
- reagentas, kuriame vandenyje esantys Ca (II) ir Mg (II) jonai įvairiais reagentais surišami į praktiškai netirpius junginius;
- jonų mainai, pagrįsti suminkštinto vandens filtravimu per specialias medžiagas, kurios pakeičia savo sudedamąsias Na (I) arba H (I) jonus į Ca (II) ir Mg (II) jonus, esančius vandenyje;
- dializė; kombinuotas, o tai yra įvairūs deriniai išvardytus metodus.
Minkštinimo būdo pasirinkimą lemia vandens kokybė, reikalingas minkštinimo gylis ir techniniai bei ekonominiai sumetimai.
Vandens minkštinimas katijonais grindžiamas jonų mainų reiškiniu, kurio esmė – jonų mainų medžiagų arba jonų keitiklių gebėjimas sugerti teigiamus jonus iš vandens mainais į lygiavertį kiekį katijonų jonų. Kiekvienas katijonų keitiklis turi tam tikrą mainų pajėgumą, išreikštą katijonų skaičiumi, kurį katijonų keitiklis gali pakeisti filtro ciklo metu. Katijono keitimo pajėgumas matuojamas sulaikytų katijonų gramų ekvivalentais 1 m 3 išbrinkusio (darbinio) katijono būsenoje po buvimo vandenyje, t.y. tokioje būsenoje, kai katijonų keitiklis yra filtrate. Skiriamas visiškas ir darbinis katijonų mainų pajėgumas. Bendras mainų pajėgumas yra kalcio ir magnio katijonų kiekis, galintis išlaikyti 1 m 3 katijonų mainų dervos darbinėje būsenoje, kol filtrato kietumas bus lyginamas su šaltinio vandens kietumu. Katijono darbinė mainų talpa yra Ca +2 ir Mg +2 katijonų kiekis, kuris sulaiko 1 m 3 katijono, kol kietumo druskų katijonai „prasiskverbia“ į filtratą. Keitimo pajėgumas, susijęs su visu į filtrą įdėto katijonito tūriu, vadinamas sugerties pajėgumu.
Kai vanduo iš viršaus į apačią teka per katijonų mainų dervos sluoksnį, jis suminkštėja ir baigiasi tam tikrame gylyje. Vandenį minkštinantis katijonitų sluoksnis vadinamas darbiniu sluoksniu arba minkštinimo zona. Toliau filtruojant vandenį, viršutiniai katijonito sluoksniai išsenka ir praranda mainų galimybes. IN jonų mainaiįeina apatiniai katijonų keitiklio sluoksniai ir minkštėjimo zona palaipsniui nusileidžia. Po kurio laiko stebimos trys zonos: veikiantis, išeikvotas ir šviežias katijonų keitiklis. Filtrato kietumas bus pastovus, kol apatinė minkštėjimo zonos riba sutaps su apatinis sluoksnis kationitas. Sujungimo momentu prasideda Ca +2 ir Mg +2 katijonų „proveržis“, o liekamasis kietumas didėja, kol tampa lygus šaltinio vandens kietumui, o tai rodo visišką katijonų keitiklio išeikvojimą. Filtro darbinė mainų talpa Er g÷eq/m 3 gali būti išreikšta taip: Er = QLi; Ep = Ep Vk.
Katijonų mainų dervos tūris, įpiltas į filtrą išbrinkusios būsenos Vк = ахк.
Formulė katijonų mainų darbinei galiai nustatyti, g÷eq/m3: e = QLi /ahk; kur Zhi yra šaltinio vandens kietumas, g÷eq/m 3; Q - suminkštinto vandens kiekis, m 3; a yra katijonų mainų filtro plotas, m2; hк – katijonų keitiklio sluoksnio aukštis, m.
Paskyrus vandens filtravimo greitį katijonų mainų filtre kaip vk, suminkštinto vandens kiekį galima rasti pagal formulę: Q = vk aTk = eahk /Zhi; iš kur randame katijonų mainų filtro veikimo trukmę (tarpregeneravimo periodą) naudodami formulę: Tk = ерhк /vк Ж.
Išnaudojus katijono keitiklio darbinę galią, jis yra regeneruojamas, t.y. išeikvoto jonų mainų pajėgumo atkūrimas praleidžiant valgomosios druskos tirpalą.
Vandens minkštinimo technologijoje plačiai naudojamos jonų mainų dervos, kurios yra specialiai susintetintos polimerinės vandenyje netirpios medžiagos, kurių struktūroje yra rūgštinio pobūdžio jonogeninių grupių NaSO 3 - (stiprių rūgščių katijonai). Jonų mainų dervos skirstomos į heteroporines, makroporines ir izoporines. Heteroporinės dervos, kurių pagrindą sudaro divinilbenzenas, pasižymi nevienalyte gelio pavidalo struktūra ir mažo dydžio por. Makroporos turi kempinę struktūrą ir poras, viršijančias molekulinį dydį. Izoporinės turi vienalytę struktūrą ir susideda tik iš dervos, todėl jų mainų pajėgumas yra didesnis nei ankstesnių dervų.
Katijonų keitiklių kokybę apibūdina jų fizinės savybės, cheminė ir šiluminė varža, darbinė mainų talpa ir kt. Fizinės savybės katijonai priklauso nuo jų dalinės sudėties, mechaninio stiprumo ir tūrinio tankio (brinkimo gebėjimo). Būdinga trupmeninė (arba grūdų) sudėtis eksploatacinės savybės katijonų keitikliai. Jis nustatomas sieto analize. Taip atsižvelgiama vidutinio dydžio grūdeliai, vienodumo laipsnis ir netinkamų naudoti dulkių dalelių kiekis.
Smulkiagrūdis katijonitas, turintis labiau išvystytą paviršių, turi šiek tiek didesnį mainų pajėgumą nei stambiagrūdis. Tačiau mažėjant katijonų keitiklio grūdelių kiekiui, didėja hidraulinis pasipriešinimas ir energijos sąnaudos vandens filtravimui. Optimalūs dydžiai katijonitų grūdeliai, remiantis šiais samprotavimais, paimami 0,3...1,5 mm intervale. Rekomenduojama naudoti katijonų keitiklius, kurių heterogeniškumo koeficientas Kn = 2.
Pateiksime kai kurių katijonų keitiklių charakteristikas. Tarp stiprių rūgščių katijonų keitiklių vidaus produkcijos patvirtintas naudoti buitiniam ir geriamojo vandens tiekimui, galime išskirti KU-2-8chS. Jis gaunamas sulfonuojant granuliuotą stireno kopolimerą su 8% divinilbenzenu. KU-2-8chS savo struktūra ir savybėmis yra artimas šiems užsienio ypatingo grynumo sulfoninių katijonų mainams: amberlight IRN-77 (JAV), zerolit 325 NG (Anglija), dauex HCR-S-H (JAV), duolight ARC-351 ( Prancūzija), Wofatitu RH (Vokietija). Autorius išvaizda- sferiniai grūdeliai nuo geltonos iki rudas, dydis 0,4-1,25 mm, savitasis tūris ne didesnis kaip 2,7 cm 3 /g. Pilnas statinis mainų pajėgumas ne mažesnis kaip 1,8 g÷eq/l, min., dinaminis mainų pajėgumas pilnai regeneruojant ne mažiau 1,6 g÷eq/l.
Šiuo metu rasta platus pritaikymas stiprių rūgščių katijonų keitikliai iš Purolight: C100, C100E, C120E (buitinių dervų KU-2-8, KU-2-8chS analogai). Naudojama firmos Purolight C100E Ag jonų mainų derva (keitimo galia 1,9 g÷eq/l, tūrinė masė 800-840 g/l), kuri yra sidabro turintis katijonų keitiklis vandeniui minkštinti, pasižymintis baktericidiniu poveikiu. Yra buitinis KU-23S analogas - makroporinis katijonų keitiklis, pasižymintis baktericidiniu poveikiu (statinis mainų pajėgumas 1,25 g÷eq/l, tūrinis tankis 830-930 g/l).
Naudojamas minkštinimui geriamojo vandens tiek pramonėje, tiek kasdieniame gyvenime Purofine C100EF katijonų keitiklis turi nemažai pranašumų, palyginti su įprastomis vandenį minkštinančiomis dervomis. Turi daug didesnį darbingumą esant normaliam srautui, padidintas darbingumas esant dideliu greičiu srautas, su besikeičiančiu ir pertraukiamu srautu. Minimalus bendras mainų pajėgumas yra 2,0 g÷eq/l. Katijono keitiklio C100EF ypatumas yra tas, kad jam reikia mažiau regeneranto (NaCl) tūrio ir kiekio.
Stipriai rūgštus katijonų keitiklis IONAC/C 249 naudojamas buitiniam ir komunaliniam vandeniui minkštinti. Mainų našumas 1,9 g÷ekv/l.
Vandens minkštinimas natrio katijonų mainų metodu naudojant nurodytas dervas: vandens kietumas sumažinamas naudojant vienpakopį natrio katijonų mainą iki 0,05...0,1, dviejų pakopų - iki 0,01 mEq/l.
Išnaudojus katijono keitiklio darbinę galią, jis praranda gebėjimą minkštinti vandenį ir turi būti regeneruojamas. Vandens minkštinimo procesas naudojant katijonitų filtrus susideda iš šių nuoseklių operacijų: vandens filtravimas per katijonio sluoksnį, kol pasiekiamas didžiausias leistinas filtrate kietumas (filtravimo greitis 10...25 m/h ribose); suminkštinto vandens, panaudoto regenerato ar plovimo vandens (tėkmės intensyvumas 3...4 l/(cm 2)) atlaisvinimas katijonitų sluoksnio srove; vandens pagalvėlės nuleidimas, kad regeneruojantis tirpalas nepraskiestų; katijoniuko regeneravimas filtruojant atitinkamą tirpalą (filtravimo greitis 8... 10 m/h. Regeneracija paprastai trunka apie 2 val., iš kurių 10...15 min. purenimui, 25...40 min. regeneruojamojo tirpalo filtravimui, 30). ..60 minučių plovimui.
Regeneravimo procesas praktiškai apsiriboja vienu druskos pravedimu, kai suminkštinto vandens kietumas yra iki 0,20 mEq/l arba du kartus, kai kietumas mažesnis nei 0,05 mEq/l.
Vandens minkštinimas– procesas, kurio tikslas – pašalinti iš jo kalcio ir magnio katijonus, t.y. sumažinti jo standumą.
Pagal SANPiN reikalavimus, geriamojo vandens kietumas neturi viršyti 7 mEq/l, o giluminio minkštinimo reikalavimai keliami šilumos mainų procesuose dalyvaujančiam vandeniui, t.y. iki 0,05...0,01 mEkv/l. Šiluminių elektrinių būgniniams katilams tiekti naudojamo vandens kietumas neturi viršyti 0,005 mEq/l, arba 5 mcg-ekv/l.
Mažinant bendrą Mg(II), Ca(II) katijonų ir anijonų, su kuriais tam tikromis sąlygomis jie gali susidaryti tankias netirpias nuosėdas ant vamzdžių ir aparatų sienelių, koncentraciją, atsiranda vandens valymo ir vandens valymo sistemose, naudojant įvairius metodus, kurio pasirinkimas priklauso nuo vandens šaltinio kokybės, jo valymo reikalavimų ir techninių bei ekonominių aplinkybių.
Jonų mainų metodas.
Šis metodas pagrįstas tam tikrų medžiagų (katijonų ir anijonų keitiklių) gebėjimu absorbuoti jonus (katijonus ir anijonus) iš vandens mainais į lygiavertį jonų (katijonų ir anijonų) kiekį.
Katijonizacijos procesas yra procesas, kurio metu katijonai keičiasi. Vandens valymui minkštinimo metu - su katijonų mainų katijonais Ca 2+ ir Mg 2+ jonams iš vandens.
Anijonizavimo procesas – atitinkamai su anijonais, daugiausia nusūdant ir giliai nusūdant.
Magnetinis vandens apdorojimas.
Esant dideliam kalcio-karbonato kietumui, patartina naudoti magnetinį vandens apdorojimą.
Vandeniui einant per magnetinį lauką, jame susidaro kristalizacijos centrai, kurie didėja ir patenka į nelipnų dumblą, kuris pašalinamas pučiant. Tie. Krituliai susidaro ne ant šildymo paviršiaus sienelių, o vandens tūryje.
Apsaugos nuo apnašų poveikį įtakoja tokie veiksniai kaip kokybinė ir kiekybinė vandens sudėtis, skysčio judėjimo greitis magnetinėmis jėgos linijomis, įtampa. magnetinis laukas ir vandens buvimo joje laikas.
Sėkmingo vandens magnetinio apdorojimo sąlygos turi būti didelis kalcio karbonato ir sulfato kiekis, o laisvojo anglies oksido IV koncentracija turi būti mažesnė nei pusiausvyrinė. Geležies oksidų ir kitų priemaišų, esančių vandenyje, taip pat padidina nuosėdų šalinimo poveikį.
Magnetiniai vandens valymo įrenginiai veikia tiek nuolatinių magnetų, tiek elektromagnetų pagrindu. Prietaisų su nuolatiniais magnetais trūkumas yra tas, kad karts nuo karto juos tenka išvalyti nuo feromagnetinių priemaišų. Elektromagnetai valomi nuo geležies oksidų atjungiant juos nuo tinklo.
Vandens greitis magnetiniame lauke jo apdorojimo metu neturi viršyti 1 m/s. Norint padidinti išvalyto vandens kiekį per laiko vienetą, naudojami prietaisai su sluoksnio magnetiniu apdorojimu.
Magnetinio apdorojimo metodas buvo pritaikytas karšto vandens tiekimo šildymo tinkluose, šiluminėse elektrinėse ir šilumokaičiuose.
Šio metodo pasirinkimas sprendžiant vandens minkštinimo problemą turėtų būti daugiausia grindžiamas jo veiksmingumu valant tam tikros kokybės vandenį - naudojamas kaip pagrindinis, vėlesnis arba kaip papildomas etapas.
Atvirkštinis osmosas.
Šiuo metu labiausiai plačiai paplitęs vandens valyme gavo metodą atvirkštinis osmosas.
Metodo esmė ta, kad esant aukštam slėgiui, nuo 10 iki 25 atmosferų, į membranas tiekiamas vanduo. Membranos, būdamos selektyvi medžiaga per jas prasiskverbiančių priemaišų atžvilgiu, praleidžia vandens molekules ir nepraleidžia vandenyje ištirpusių jonų.
Taigi, išvestyje įdiegus atvirkštinį osmosą gauname du srautus - pirmąjį srautą švarus vanduo praėjo per membraną, vadinamasis permeatas, o antrasis srautas - vanduo su priemaišomis, kurios nepraėjo pro membraną, vadinamas koncentratu.
Permeatas siunčiamas vartotojui ir sudaro nuo 50 iki 80% tiekiamo vandens tūrio. Jo kiekis priklauso nuo membranos savybių ir jos būklės, šaltinio vandens kokybės ir norimo valymo rezultato. Dažniausiai tai yra apie 70 proc.
Koncentruoti atitinkamai nuo 50 iki 20 proc.
Padidėjus membranos apkrovai, t.y. padidinus praleidžiamo vandens ir vandens su priemaišomis procentinį santykį, membranos selektyvumas mažėja ir pasiekia minimumą, kai nėra koncentrato, t.y. kai visas į atvirkštinio osmoso įrenginį tiekiamas vanduo praeina per membraną.
Atvirkštinio osmoso membranos yra pagamintos iš kompozito polimerinė medžiaga speciali struktūra, kuri leidžia aukšto slėgio leisti vandeniui prasiskverbti ir neleisti prasiskverbti ištirpusiems jonams ir kitoms priemaišoms. Didėjant membranos apkrovai, jos tarnavimo laikas trumpėja, o pasiekus kritinius parametrus, kai išsiskiriantis skystis su priemaišomis visiškai praeina pro membraną, jis sunaikinamas. Vidutinis terminas membranos tarnavimo laikas - 5 metai.
Laikui bėgant membranos paviršius gali apaugti mikroorganizmais ir pasidengti sunkiai tirpių junginių sluoksniu. Atvirkštinio osmoso membranoms valyti naudojami rūgščių ir šarmų tirpalai, pridedant biocidų.
Plaunant atvirkštiniu osmosu, reikia nepamiršti, kad pusiau pralaidi membrana nėra filtras. Skalavimas turi būti atliekamas tik skysčio judėjimo kryptimi. Atbulinė srovė vandens tirpalas suges membrana.
Vandens valymo reagentiniai metodai.
Vandens valymo reagentais metodai daugiausia skirti sekliam vandens minkštinimui, pridedant reagentų ir paverčiant kietumo druskas į sunkiai tirpius junginius, o vėliau nusodinant.
Kaip reagentai naudojamos kalkės, soda, kaustinė soda ir kt., tačiau, norint bendrai suprasti kalcio ir magnio pavertimo sunkiai tirpiais junginiais ir tolesnio jų nusodinimo procesus, panagrinėkime juos. .
Apnašų mažinimas kalkinant.
Metodas taikomas vandeniui, kurio kietumas yra didelis ir nekarbonatinis.
Pridedant kalkių pienas Vandens pH pakyla, todėl ištirpęs anglies dioksidas ir bikarbonato jonai virsta karbonato jonais:
CO 2 + OH - = CO 3 2- + H 2 O,
HCO 3- + OH - = CO 3 2- + H 2 O.
Kai vanduo prisotinamas karbonato jonais, kalcis nusėda:
Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 ↓.
Be to, padidėjus pH, magnis taip pat nusėda:
Mg 2+ + OH - = Mg(OH) 2 ↓.
Jei karbonato kietumo perteklius yra nereikšmingas, tada kartu su kalkėmis dozuojama soda, kurių buvimas sumažina nekarbonatinį kietumą:
CaSO 4 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4.
Norint visapusiškiau nusodinti magnio ir kalcio katijonus, vandenį rekomenduojama pašildyti iki 30 - 40 laipsnių temperatūros. Jam didėjant, mažėja CaCO 3 ir Mg(OH) 2 tirpumas. Tai leidžia sumažinti vandens kietumą iki 1 mEq/L arba mažiau.
Soda-natrio vandens minkštinimo metodas.
Įpilti sodos būtina, jei nekarbonatinis kietumas yra didesnis nei karbonatinis. Jei šie parametrai yra vienodi, sodos dėti gali ir visai nebūtina.
Kalcio ir magnio bikarbonatai reaguoja su šarmais, sudarydami blogai tirpius kalcio ir magnio junginius, soda, vandenį ir anglies dvideginio:
Ca(HCO 3) 2 + 2NaOH = CaCO 3 ↓ + Na 2 CO 3 + 2H 2 O,
Mg(HCO 3) 2 + 2NaOH = Mg(OH) 2 ↓ + Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2.
Magnio bikarbonato reakcijos su šarmu metu susidaręs anglies dioksidas vėl reaguoja su šarmu ir susidaro soda ir vanduo:
CO 2 + NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.
Nekarbonatinis kietumas.
Kalcio sulfatas ir chloridas reaguoja su soda ir pridėta soda, susidariusia vykstant karbonato kietumo ir šarmų reakcijoms, kad susidarytų nelipnus tirpalas. šarminės sąlygos kalcio karbonatas:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaCl,
CaSO 4 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4
Magnio sulfatas ir chloridas reaguoja su šarmu ir susidaro nusodintas magnio hidroksidas:
MgSO 4 + 2NaOH = Mg(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4,
MgCl 2 + 2NaOH = Mg(OH) 2 ↓ + 2NaCl.
Dėl to, kad bikarbonato reakcijose su šarmu susidaro soda, kuri vėliau reaguoja su nekarbonatiniu kietumu, jos kiekis turi būti koreliuojamas karbonato ir nekarbonato kietumo santykiu: jei jie yra vienodi, soda negali Pridedama, esant sąlygai J į > Jn, susidaro sodos perteklius, o atvirkštinis santykis J su
Kombinuoti metodai.
Derinys įvairių metodų Vandens apdorojimas siekiant sumažinti jo kietumą kartais duoda gana aukštų rezultatų. Dažniausiai taip nutinka dėl aukštų reikalavimų vandens ir garų kokybei.
Pavyzdys galėtų būti atvirkštinio osmoso ir natrio katijonizavimo derinys. Pagrindinis vandens kietumas sumažinamas naudojant katijonų keitiklio filtrus;
Kitu atveju magnetinis vandens valymas gali pasitarnauti kaip papildomas valymo etapas – instaliacija yra po minkštinimo sistemos ant karšto vandens cirkuliacinio vamzdyno.
Vandens minkštinimas reiškia kalcio ir magnio pašalinimą iš jo. Vandentiekio vamzdžiais tiekiamo buities ir geriamojo vandens suminis kietumas neturi viršyti 7 mEq/dm3, o ypatingais atvejais, susitarus su sanitarinės ir epidemiologinės tarnybos institucijomis, ne daugiau kaip 10 mEq/dm3. Garo generatoriaus tiekiamo vandens kietumo lygis gali siekti 0,05 mEq/dm3. Atsižvelgiant į šaltinio vandens kokybę ir norimą kietumo mažinimo efektą, naudojami reagentiniai, termocheminiai, jonų mainų minkštinimo būdai arba įvairūs jų deriniai.
Reagento minkštinimas. Reagentų metodai paremti Ca2+ ir Mg2+ katijonų gebėjimu sudaryti netirpius ir mažai tirpius junginius, apdorojant vandenį reagentais. Dažniausiai naudojami reagentai yra kalkės ir soda.
Vandens dekarbonizavimas tik kalkinant naudojamas tais atvejais, kai reikia vienu metu sumažinti vandens kietumą ir šarmingumą.
Kalkės kartu su soda naudojamos vandeniui suminkštinti, kuriame yra kalcio ir magnio kartu su stiprių rūgščių anijonais.
Teorinė vandens minkštėjimo riba nustatoma pagal kalcio karbonato ir magnio hidroksido tirpumą. Kalcio karbonato tirpumas monotirpoje 0°C temperatūroje yra 0,15 mEq/dm3, o 80°C temperatūroje - 0,03 mEq/dm3; magnio hidroksidui - atitinkamai 0,4 ir 0,2 mEq/dm3.
Tiek CaCO3, tiek Mg (OH) 2 gali sudaryti persotintus tirpalus, kurie tik labai lėtai artėja prie pusiausvyros būsenos, net kai liečiasi su susidariusių nuosėdų kietąja faze. Praktiškai nepatartina ilgai laikyti vandens vandens minkštikliuose, kol susidaro pusiausvyros būsena. Todėl kalkinant (jei kietumas visas karbonatinis) arba kalkių-sodos metodu suminkštinto vandens liekamasis kietumas paprastai yra ne mažesnis kaip 0,5-1 mEq/dm3.
Minkštėjimo gylis priklauso nuo to, ar apdorotame vandenyje yra nusodintų jonų ir nusodinančių reagentų pertekliaus. Taigi, esant 40°C, vandens druskų kiekis yra iki 800 mg/dm3, Ca2+ jonų buvimas jame 0,7-1,0; 1-3 ir > 3 mEq/dm3, liekamasis karbonatinis kietumas, kai nėra kristalizaciją lėtinančių medžiagų, paprastai neviršija 0,5-0,8; atitinkamai 0,6–0,7 ir 0,5–0,6 mg-ekv/dm3 ir< 1,2; Щгидр < 0,4 и Жо6щ < 1,0 мг-экв/дм3. При солесодержании 800-2000 мг/дм3 Щ0бЩ = 2,0-2,2 мг-экв/дм3, Щгидр < 0,5-0,8 мг-экв/дм3 и Жобщ < 2,0 мг-экв/дм3. Здесь в подстрочнике «общ» и «гидр» обозначают соответственно «общая» и «гидратная».
Pažymėtina, kad kalkinant arba kalkių-sodos metodu suminkštintas vanduo dažniausiai būna persotintas kalcio karbonato ir turi labai aukštą pH. Todėl, siekiant padidinti reagento dozavimo tikslumą, be automatinio valdymo proporcingai išvalyto vandens srautui, dozę reikia reguliuoti ir pagal pH. Taip pat galima reguliuoti dozę priklausomai nuo išvalyto vandens elektrinio laidumo, jei SO^, SG ir NO3 kiekis yra stabilus ir mažas. Esant nedideliems kalkių dozės svyravimams, Mg2+ vaidina buferinį vaidmenį: padidėjus kalkių dozei, didėja į nuosėdas patenkančio Mg2+ kiekis (todėl pablogėja jo savybės), išlaikomas suminkštinto vandens šarmingumas. maždaug pastovus lygis.
Minkštėjimo procesą kontroliuoja pH vertė, kuri turėtų būti > 10, nes reikia pašalinti Mg2+ iš vandens, arba, kiek ne taip tiksliai, hidrato šarmingumo vertė, apskaičiuota remiantis vandens mėginių titravimu rūgštimi, esant fenolftaleino ir metilo oranžinės spalvos indikatoriai.
Reikėtų pažymėti, kad reagento vandens minkštinimo procesą galima stebėti pagal jo elektrinį laidumą. Kai į vandenį įpilama kalkių ir bikarbonatai virsta karbonatais, kurie nusėda, keičiasi išvalyto vandens elektrinis laidumas. Pagal konduktometrinę titravimo kreivę, visiškai neutralizuojant karbonato kietumo druskas, elektrinis laidumas pasiekia minimalią vertę. Toliau didėjant reagentų kiekiui, elektros laidumas didėja dėl reagento pertekliaus. Taigi optimali kalkių pieno dozė, įleidžiama į suminkštintą vandenį, apibūdinama mažiausia vandens elektrinio laidumo verte.
Kylant vandens temperatūrai, greitėja cheminės reakcijos ir CaCO3 bei Mg(OH)2 nuosėdų kristalizacija. Temperatūros svyravimai pablogina nusėdimo sąlygas.
Koaguliacija pagerina CaCO3 + Mg(OH)2 nusodinimą. Dėl aukšto minkštiklio pH naudojami tik geležies pagrindu pagaminti koaguliantai ir natrio aliuminatas. 1 moliui FeS04 reikia 4 mg 02 vandenyje.
Į skaidrintuvą patekęs oras nusėda ir nuosėdos pašalinamos su minkštu vandeniu. Vandens perpildymą oru galima nustatyti jodometriniu metodu nustačius deguonies kiekį vandenyje po oro separatoriaus ir palyginus gautus rezultatus su lentelėse pateiktomis nurodytoms temperatūroms.
Termocheminis minkštinimas susideda iš vandens kaitinimo virš 100°C ir naudojant kalkes bei sodą, rečiau natrio hidroksidą ir sodą. Dėl termocheminio minkštinimo kalcio kietumas gali sumažėti iki 0,2 mEq/dm3, o magnio – iki 0,1 mEq/dm3. Termocheminis metodas dažnai derinamas su vandens minkštinimu fosfatu. Di- arba trinatrio fosfatas naudojamas kaip fosfatinis reagentas. Dėl fosfato minkštinimo galima gauti vandens, kurio liekamasis kietumas yra 0,04-0,05 mEq/dm3.
Sulfatinis kietumas pašalinamas bario karbonatu, hidroksidu arba bario aliuminatu.
Norint užtikrinti, kad aukščiau aprašyti vandens minkštinimo procesai būtų tinkamai atliekami, reikia atlikti atitinkamą analitinę kontrolę. Rekomenduojami bandymai ir jų atlikimo dažnumas pateikti lentelėje. 1.7.
Naudingas vadovas geras efektas minkštinimas gali pasitarnauti laikantis taisyklių: 1) hidrato šarmingumas turėtų viršyti magnio kietumą maždaug 0,4 mEq/dm3 procese nekaitinant ir 0,2 mEq/dm3 kaitinant; 2) karbonato šarmingumas turėtų viršyti kalcio kietumą maždaug 1,2 mEq/dm3 nekaitintame procese ir maždaug 0,8 mEq/dm3 kaitinant.
Kadangi kai kurios sunkiai tirpios druskos ilgalaikis saugojimas gali iškristi nuosėdos, o NaOH virsta Na2C03, tuomet neturėtumėte naudoti vidutinių suminkštinto vandens mėginių duomenų.
Be to, dėl CaCO3 ir Mg(OH)2 suspensijos nutekėjimo į suminkštintą vandenį, ji turi būti papildomai filtruojama per susmulkintą antracitą. Kvarcinis smėlisšiuo atveju tai yra nepageidautina medžiaga dėl to, kad ji gali praturtinti vandenį silicio rūgšties junginiais.
Jonitų minkštinimas. Tai atliekama daugiausia naudojant Na+-, H+- ir NHj formas.
Vandenį minkštinant Na-katijonu, kalcio ir magnio kiekis vandenyje gali būti sumažintas iki labai mažų verčių. Bendras šarmingumas nepasikeis, sausos liekanos šiek tiek padidėja pakeitus vieną kalcio joną, kurio molekulinė masė 40,08, dviem natrio jonais (masė 2 x 22,99 = 45,98).
|
Filtruojant per H formos katijonų mainų dervą, visi ištirpusių druskų katijonai (įskaitant kietumo druskų katijonus) bus sorbuojami ant jo grūdelių; lygiavertis kiekis H+ jonų pateks į vandenį; vandenyje ištirpusios druskos virs atitinkamomis rūgštimis. Vandens, einančio per H-katijono filtrą, kuris yra pakrautas stipriu baziniu katijonitu, rūgštingumas bus lygus stiprių rūgščių druskų koncentracijų šaltinio vandenyje sumai.
H-katijonų filtrų regeneravimas rūgštimi tokiu kiekiu, kurio nepakanka visiškai išstumti kietumo katijonus iš katijono keitiklio ("alkanas" regeneravimas), leidžia darbo cikle sumažinti vandens šarmingumą iki 0,4-0,5 mEq/dm3, nesumažinant. jo nekarbonatinis kietumas .
Jei natrio ir kalio karbonatų buvimas suminkštintame vandenyje neleidžiamas, bet amonio jonų buvimas leidžiamas, tai vietoj H-Na katijonizacijos galima naudoti NH4-Na-Ka jonizaciją.
Vanduo, suminkštintas katijonizuojant, yra labiau ėsdinantis nei pirminis vanduo, nes jame visiškai nėra kalcio bikarbonato, kuris tam tikromis sąlygomis gali susidaryti apsauginis sluoksnis kalcio karbonatas ant metalo, besiliečiančio su vandeniu, paviršiaus.
Stebint katijonų mainų gamyklų filtrato kokybę, ypatingas dėmesys skiriamas rodikliams, vienaip ar kitaip susijusiems su vandens kietumo ir šarmingumo samprata, nustatymui: bendras ir karbonatinis kietumas, karbonatinis ir hidratinis šarmingumas, kalcio kiekis ir šarmingumas. magnio druskos, bendras druskų kiekis, pH vertė, anijonų kiekis.
Veikiant katijonitui, papildomai reikia periodiškai tikrinti absorbciją ar pašalinimą iš jų filtratu. organinės medžiagos.
Vandens gėlinimas – tai jame ištirpusių druskų sumažinimo iki reikiamos vertės procesas. Skiriamas dalinis ir visiškas druskos pašalinimas. Ypatingas vandens gėlinimo atvejis yra gėlinimas, dėl kurio druskos kiekis išvalytame vandenyje neviršija 1000 mg/dm3 – didžiausios leistinos visų druskų koncentracijos geriamajame vandenyje.
Dažniausiai naudojami vandens gėlinimo būdai yra jonų mainai, elektrodializė, atvirkštinė osmosas ir distiliavimas.
Druskos pašalinimas leidžia beveik visiškai pašalinti iš vandens medžiagas, kurios gali visiškai arba iš dalies disocijuoti (pavyzdžiui, druskas ir silicio rūgštį); Vandenyje gali likti ne elektrolitų. Kartais taip pat šiek tiek sumažėja spalva, susijusi su rūgščių organinių medžiagų absorbcija jonų mainais ir membranomis. Kadangi pašalinus druską pašalinamos tos medžiagos, kurios laidi elektrinių medžiagų, išvalyto vandens kokybės rodiklis paprastai yra jo elektrinis laidumas, išreiškiamas µS/cm. Apskaičiuota šio parametro vertė esant 18°C „ypač gryname“ vandenyje yra 0,037 µS/cm. Tačiau gamybos sąlygomis vis dar galima gauti „itin gryno“ vandens, kurio savitasis elektros laidumas yra 0,1–1,0 µS/cm.
Pagrindiniu vandens valymo kokybės ir filtrų jonų mainų galios vertinimo kriterijumi dažnai laikomas vandens elektrinis laidumas, kurio slenkstinė vertė nustatoma remiantis eksperimentiniais duomenimis. Pavyzdžiui, vandens elektrinis laidumas po katijono keitiklio turi būti mažesnis nei 240, po silpnai bazinio anijonito - 50-220 ir po stipriai bazinio anijonito.< 20 мкСм/см. Превышение этих значений указывает на истощение ионообменных смол до контрольного уровня и на необходимость их регенерации.
Kadangi esamus standartus Kadangi geriamojo vandens kokybę dažniausiai reguliuoja didžiausios leistinos jo sudėties makro- ir mikrokomponentų koncentracijos, gėlintas vanduo iš esmės atitinka galiojančius norminius reikalavimus. Tačiau dėl nuolat didėjančio gėlintų vandenų įtraukimo į centralizuotos sistemos buitiniam ir geriamojo vandens tiekimui, reikia papildomai standartizuoti minimalias reikiamas svarbiausių higienos kokybės rodiklių koncentracijas: kalcio kiekį, bikarbonatus, bendrą druskų kiekį, natrio, kalio ir kt. Kaip rodo šiuolaikiniai medicinos ir fiziologiniai tyrimai, Nepakankamas kietumo druskų kiekis nudruskintame vandenyje (mažiau nei 1,5 mEq/dm3) gali sukelti medžiagų apykaitos sutrikimus ir širdies ir kraujagyslių ligųžmogaus kūne, ilgą laiką kurie geria tokį minkštą vandenį.
Plačiai paplitęs įsitikinimas, kad vandenį iš gilių vandeningųjų sluoksnių galima vartoti be jo preliminarus pasiruošimas. Iš tiesų vanduo iš jų yra daug švaresnis nei iš šaltinio vandens, tačiau jame taip pat yra priemaišų, kurių buvimas gali neigiamai paveikti žmonių sveikatą ir įrangos veikimą. Norėdami išsamiai suprasti problemą, susisiekite su BIICS įmonės vandens gerinimo sistemų skyriaus specialistais.
Vanduo yra puikus tirpiklis. Nuolatinis kontaktas su akmenys, jis yra prisotintas medžiagų, iš kurių sudarytos šios uolienos. Laikui bėgant kaupiasi didžiulė suma jungtys. Vandens sudėtis priklauso nuo uolienų, per kurias praeina vandeningasis sluoksnis, tipo. Maskvai ir Maskvos regionui būdingas didelis karbonatinio kietumo druskų ir geležies junginių kiekis.
Ilgai vartojant padidinto kietumo vandenį, inkstuose kaupiasi akmenys, susilietus oda ir plaukai išsausėja. Kaitinant junginiai nusėda, sudarydami kietą dangą, kurią sunku pašalinti. Netinkami naudoti kaitinimo elementai, užsikemša vamzdžiai ir žarnos, didėja judančių įrangos dalių susidėvėjimo greitis.
Galima nustatyti didesnį kietumą:
- vizualiai: apnašų susidarymas ant santechnikos ir šildymo elementų (virdulyje, ant plovimo ir šildymo elementų indaploves, boileriai);
- paragauti: lyginant su žinomo kietumo vandeniu buteliuose;
- ant putojimo: Kietas vanduo gamina mažiau putų ir sunaudoja mažiau plovikliai aukštesnis;
- laboratorijoje.
Vandens minkštinimas – tai kietumo druskų koncentracijos sumažinimas ir šių rodiklių padidinimas iki rekomenduojamų verčių.
Vandens kietumo standartai
Priklausomai nuo kietumo druskų koncentracijos, vanduo skirstomas į:
- minkštas - druskos kiekis ne didesnis kaip 2 mEq/l;
- normalus - druskos kiekis 2 - 4 mEq/l ribose;
- kietas - druskos kiekis 4 - 6 mEq/l intervale;
- didelis kietumas – druskos kiekis viršija 6 mEq/l.
Rusijos standartas, reglamentuojantis geriamojo vandens kokybę, nustato kietumo druskų koncentracijos ribinę vertę 7,0 mEq/l. Nors PSO nustato šį rodiklį 2,5 mekv/l, EEB priėmė 2,9 mekv/l standartą. Taigi, kaip geriamasis vanduo vandentiekio vanduo Rusijoje leidžiama tiekti labai kietą vandenį, dvigubai viršijantį PSO rekomendacijas.
Vandens minkštinimo būdai
Šiluminis
Kitaip tariant – verdant. Kylant temperatūrai, tirpus kalcio bikarbonatas (labiausiai paplitęs junginys, sukeliantis kietumą) skyla į netirpią kalcio karbonatą ir anglies dioksidą. Netirpi dalis nusėda, o dujos išgaruoja. Verdant iš dalies sumažėja kalcio sulfato koncentracija. Terminis metodasįperkamiausias gyvenimo sąlygas, bet ne pats patogiausias ir turi mažą našumą. Be to, jis netinka magnio junginiams.
Membrana
Norint tokiu būdu suminkštinti vandenį, naudojamos molekulinės membranos, kurios leidžia tik vandens dalelėms, pašalindamos dauguma priemaišų (iki 98%). Taip veikia atvirkštinio osmoso filtrai.
Nereikia gerti užteršto vandens dėl kai kurių tariamų sveikos druskos, kurio taip pat yra. Daug geriau maitinti savo organizmą tomis pačiomis medžiagomis, kurios yra įprastame maiste. Tiesą sakant, žmonija praleidžia visą savo gyvenimą vartodama juos iš duonos, pieno, mėsos, žuvies, daržovių ir vaisių. Pavyzdžiui, vien stiklinėje pieno yra šimtus kartų daugiau kalcio nei stiklinėje vandens iš čiaupo. Tam tikrais atvejais įrengiamas mineralizatorius tokiu būdu paruošti geriamąjį vandenį.
Cheminis (reagentas)
Metodo esmė – tirpius junginius paversti netirpiais. Tam naudojami įvairūs reagentai, priklausomai nuo vieno ar kitokio tipo druskų vyravimo vandenyje. Karbonato tipo druskoms naudojamos kalkės, natrio junginiai, soda ir sintetiniai junginiai, tokie kaip trinatrio fosfatas. Dėl to vanduo suminkštėja, tačiau dėl reagentų jo negalima vartoti kaip maistą.
Magnetinis
Vandenį veikia nuolatinio magnetinio lauko indukcija. Praeinant per magnetinį lauką, pasikeičia kietumo druskų struktūra. Kaitinant molekulės nustoja jungtis ir nesudaro nuosėdų, taip pat atpalaiduoja esamų apnašų sluoksnį, kuris ištirpsta vandenyje. Šis metodas nesumažina druskų koncentracijos, bet apsaugo nuo jų nusėdimo kaip nuosėdų. Buitiniams tikslams šis vanduo puikiai tinka: vamzdžiai, siurbimo įranga Ir šildymo elementai truks ilgiau. Vandenį galima efektyviai suminkštinti naudojant magnetus tik nedideliais kiekiais ir srauto greičiu ne didesniu kaip 0,5 m/s. Magnetinis minkštiklis taip pat sumažina geležies kiekį.
Elektromagnetinis
Tai patobulinta magnetinė versija, su skirtumu, kad druskų perteklius ne tik praranda galimybę nusodinti, bet ir per karterą pašalinamas į kanalizaciją.
Jonų mainai
Metodo esmė – kalcio ir magnio jonus pakeisti natrio jonais, kurių junginiai yra tirpūs ir neveikia neigiamą įtaką apie sveikatą ir įrangą.
Šiuolaikinės geriamojo vandens valymo sistemos dažnai derina kelis metodus, kurie priklauso nuo vandens iš gręžinio analizės. Vandens valymo specialistas gali padėti nustatyti, kokio tipo minkštiklis reikalingas jūsų situacijai. Už arteziniai šuliniai Maskvos srityje, kur vyrauja karbonatai, rekomenduojama įrengti jonų mainų tipo vandens minkštiklius.
Struktūriškai prietaisas yra plastikinis indas, į kurį granulių pavidalu pilama polimerinė jonų mainų derva, galinti išskirti natrio jonus ir sugerti kalcio ir magnio jonus. Į cilindrą patenkantis vanduo lėtai praeina per dervą, ant kurios vyksta pakeitimo reakcija. Sumažėjus natrio jonų koncentracijai dervoje, reikia atlikti praplovimo ir regeneracijos procesą. Prie cilindro šiems tikslams prijungtas druskos bakas, iš kurio tiekiamas natrio chlorido tirpalas. Procesas kontroliuojamas automatinis blokas valdymas. Skalavimo metu suminkštinto vandens tiekimas sustabdomas, todėl regeneracija užprogramuojama nakčiai. Jei vanduo renkamas nuolat, rekomenduojama sumontuoti du balionus ir pakaitomis pradėti regeneraciją. Periodiškai, vidutiniškai kas 3-4 metus, derva turi būti keičiama, nes jos atkūrimo ciklų skaičius yra ribotas. Sistemos našumas priklauso nuo apkrovos tūrio cilindre.
Straipsnis parengtas dalyvaujant aikštelės vandens gerinimo sistemų skyriaus specialistams
Savo valdoje iškasėte šulinį arba išgręžėte šulinį namų ūkio reikmėms namuose.
Ir mes susidūrėme su tokia problema:
- baltos dėmės ant santechnikos,
- svarstyklės virdulyje,
- sausos odos pojūtis,
- šiurkštūs plaukai po plovimo
- ant elektrinių šildymo prietaisų susidaro kalkių nuosėdos
Vandens analizė, kurią atlikote chemijos laboratorijoje, parodė: labai kietas vanduo! >25 mg/l.ekv. ir (arba) didelė bendra vandens mineralizacija, sausų likučių daugiau nei 1500 mg/l.
Įmonės siūlo jums brangius valymo būdus jonų mainų dervos jokios garantijos... Jūs gaunate tokius laiškus kaip atsakymą į jūsų prašymą dėl vandens valymo:
« Sveiki.
dėl daugkartinio didžiausios leistinos kietumo, taip pat druskos ir sulfatų koncentracijos viršijimo vandens valymo kompleksas su įrengimu kainuos nuo 300 tūkstančių rublių, kitu atveju mes nesuteikiame išvalyto vandens kokybės garantijos..
Jei būsite pasiruošę tokioms išlaidoms, atsiųsime pasiūlymą.“
Norėdami pašalinti kietumo druskas, galite suminkštinti vandenį naudodami arba sintetinį, tačiau, pirma, maksimalus kietumo druskų kiekis, kurį galima tvarkyti su minkštikliu, yra ne didesnis kaip 15 mg/l ekv., antra, tai nebus įmanoma. sumažinti bendrą vandens mineralizaciją minkštikliu, nes minkštinimas - tai ne pašalinimas, o vienų jonų pakeitimas kitais.
Minkštiklio kaina standartinis pašalinimas kietumo druskos prasideda nuo 23 000 RUB su geru. Norėdami pasirinkti minkštiklį, atsiųskite analizę el [apsaugotas el. paštas]– Pasiūlysiu jums tinkamą variantą.
Ką daryti, jei minkštiklis yra nenaudingas, o viso namo atvirkštinio osmoso sistema yra per brangi (> 2000 USD)? Sunku gyventi su tokiu vandeniu, nes ant santechnikos palieka baltai raudonos ataugos, kurių negalima nuimti, katilas, skalbimo mašinos ir indaplovės šildymo gyvatukas labai greitai užsikemša kietomis druskomis, o kas ten, geriau nežiūrėti. vyksta virdulyje!!!
Ypatinga tokio vandens problema susiduria ūkininkai, sodininkai, žuvų augintojai, nes toks vanduo netinkamas gyvuliams šerti, augalams laistyti, tvenkiniui šerti. Ir jums reikia daug šio vandens.
Esant didelei bendrai vandens mineralizacijai, minkštiklis nepadės ir lieka tik dvi galimybės:
- brangus atvirkštinis osmosas,
- pigu, bet reikalauja reguliaraus praktinio proceso cheminis valymas vanduo iš kietumo druskų - naudojant kalkių-sodos metodą.
Kalkių-sodos metodas susideda iš ištirpinimo mažas kiekis reagentas saugojimo talpa su vandeniu susidaro nuosėdos, vandenį paimame valymui, o nuosėdas supilame į kanalizaciją.
Kalkių-sodos vandens minkštinimo būdas:
Į indą pripilame viso, tarkime, 1 kubinio metro vandens.
Pasakyk draugams