Zmiękczanie wody przez dializę
Magnetyczne uzdatnianie wody
Literatura
Zmiękczanie wody odnosi się do procesu usuwania z niej kationów twardości, tj. wapń i magnez. Zgodnie z GOST 2874-82 „Woda pitna” twardość wody nie powinna przekraczać 7 mg-eq / l. Odrębne rodzaje przemysłu nakładają wymagania na wodę procesową do jej głębokiego zmiękczania, tj. do 0,05.0.01 mg-eq / l. Powszechnie stosowane źródła wody mają twardość odpowiadającą normom wody użytkowej i pitnej oraz nie wymagają zmiękczania. Zmiękczanie wody odbywa się głównie podczas jej przygotowania do celów technicznych. Tak więc twardość wody do zasilania kotłów bębnowych nie powinna przekraczać 0,005 mg-eq / l. Zmiękczanie wody odbywa się metodami: termicznymi, opartymi na ogrzewaniu wody, jej destylacji lub zamrażaniu; odczynnik, w którym jony w wodzie Ca ( II ) oraz mg ( II ) wiążą się z różnymi odczynnikami w praktycznie nierozpuszczalne związki; wymiana jonowa, polegająca na filtracji zmiękczonej wody przez specjalne materiały, które wymieniają zawarte w ich składzie jony Na ( I) lub H (1) na jony Ca (II) i mg ( II ) zawarty w wodzie dializacyjnej; połączone, reprezentujące różne kombinacje powyższych metod.
O wyborze metody zmiękczania wody decyduje jej jakość, wymagana głębokość zmiękczania oraz względy techniczne i ekonomiczne. Zgodnie z zaleceniami SNiP przy zmiękczaniu wód gruntowych należy stosować metody wymiany jonowej; przy zmiękczaniu wód powierzchniowych, gdy wymagane jest również klarowanie wody, stosuje się metodę wapienną lub wapienno-sodową, a przy głębokim zmiękczeniu wody późniejszą kationizację. Główne cechy i warunki stosowania metod zmiękczania wody podano w tabeli. 20.1.
zmiękczanie wody do dializy termicznej
Aby uzyskać wodę na potrzeby gospodarstwa domowego i do picia, zwykle tylko pewna jej część jest zmiękczana, a następnie mieszana z wodą źródłową, natomiast ilość wody zmiękczonej Q y określony przez formułę
gdzie Jo. oraz. - całkowita twardość wody źródłowej, mg-eq/l; F 0. s. - całkowita twardość wody wchodzącej do sieci, mg-eq / l; J 0. tak. - twardość wody zmiękczonej, mg-eq/l.
Metody zmiękczania wody
| Wskaźnik | termiczny | odczynnik | wymiana jonów | dializa |
| Charakterystyka procesu | Woda jest podgrzewana do temperatury powyżej 100°C, natomiast usuwana jest twardość węglanowa i niewęglanowa (w postaci węglanu wapnia, wodorotlenku oraz magnezu i gipsu) | Do wody dodaje się wapno, które eliminuje twardość węglanową i magnezową, a także sodę, która eliminuje twardość niewęglanową - drugą twardość. | Zmiękczona woda przechodzi przez filtry kationitowe | Surowa woda jest filtrowana przez półprzepuszczalną membranę |
| Cel metody | Eliminacja twardości węglanowej z wody stosowanej do zasilania kotłów nisko i średniociśnieniowych | Płytkie zmiękczanie z jednoczesnym klarowaniem wody z zawiesiny | Głębokie zmiękczanie wody zawierającej niewielką ilość zawieszonych ciał stałych | Głębokie zmiękczanie wody |
| Zużycie wody na własne potrzeby | - | Nie więcej niż 10% | Do 30% lub więcej w zależności od twardości wody źródłowej | 10 |
| Warunki efektywnego stosowania: zmętnienie wody źródłowej, mg/l | Do 50 | Do 500 | Nie więcej niż 8 | Do 2,0 |
| Twardość wody, mg-eq/l | Twardość węglanowa z przewagą Ca (HC03) 2, twardość niewęglanowa w postaci gipsu | 5.30 | Nie wyższy niż 15 | Do 10,0 |
| Twardość resztkowa wody, mg-eq/l | Twardość węglanowa do 0,035, CaS04 do 0,70 | Do 0,70 | 0.03.0.05 prn dla jednostopniowej i do 0.01 dla dwustopniowej kationizacji | 0,01 i poniżej |
| Temperatura wody, ° С | Do 270 | Do 90 | Do 30 (glaukonit), do 60 (węgiel sulfonowany) | Do 60 |
W przypadku stosowania wód węglanowych do zasilania kotłów zaleca się stosowanie termicznej metody zmiękczania wody. niskie ciśnienie, a także w połączeniu z odczynnikowymi metodami zmiękczania wody. Opiera się na przesunięciu równowagi dwutlenku węgla po podgrzaniu w kierunku powstania węglanu wapnia, co opisuje reakcja
Ca (HC0 3) 2 -\u003e CaCO 3 + C0 2 + H 2 0.
Równowaga zostaje przesunięta przez spadek rozpuszczalności tlenku węgla (IV), spowodowany wzrostem temperatury i ciśnienia. Gotowanie może całkowicie usunąć tlenek węgla (IV), a tym samym znacznie zmniejszyć twardość węglanu wapnia. Twardości tej nie da się jednak całkowicie wyeliminować, ponieważ węglan wapnia, choć nieznacznie (13 mg/lw temperaturze 18°C), nadal jest rozpuszczalny w wodzie.
W obecności wodorowęglanu magnezu w wodzie proces jego wytrącania zachodzi w następujący sposób: najpierw powstaje stosunkowo dobrze rozpuszczalny (110 mg / l w temperaturze 18 ° C) węglan magnezu
Mg (HCO3) → MgCO 3 + C0 2 + H 2 0,
który ulega hydrolizie podczas przedłużonego wrzenia, w wyniku czego wytrąca się osad słabo rozpuszczalnych osadów (8,4 mg / l). wodorotlenek magnezu
MgC0 3 + H 2 0 → Mg (0H) 2 + C0 2.
W konsekwencji, gdy woda jest gotowana, zmniejsza się twardość spowodowana wodorowęglanami wapnia i magnezu. Wrząca woda zmniejsza również twardość określaną przez siarczan wapnia, którego rozpuszczalność spada do 0,65 g/l.
Na ryc. 1 przedstawia zmiękczacz termiczny zaprojektowany przez Kopieva, który charakteryzuje się względną prostotą urządzenia i niezawodnością działania. Oczyszczona woda, wstępnie podgrzana w aparacie, wchodzi przez wyrzutnik do wylotu nagrzewnicy folii i jest rozpylana na pionowo ułożone rury i spływa nimi w dół w kierunku gorącej pary. Następnie wraz z wodą odsolin z kotłów trafia do osadnika z zawieszonym osadem przez centralną rurę zasilającą przez perforowane dno.
Uwalniany z wody dwutlenek węgla i tlen wraz z nadmiarem pary są odprowadzane do atmosfery. Sole wapnia i magnezu powstałe podczas ogrzewania wody są zatrzymywane w warstwie zawieszonej. Po przejściu przez warstwę zawieszoną zmiękczona woda dostaje się do kolektora i jest odprowadzana na zewnątrz aparatu.
Czas przebywania wody w zmiękczaczu termicznym wynosi 30,45 min, prędkość jej ruchu w górę w warstwie zawieszonej 7,10 m/h, aw otworach dna fałszywego 0,1,0,25 m/s.
Ryż. 1. Zmiękczacz termiczny zaprojektowany przez Kopieva.
15 - Resetowanie woda drenażowa; 12 - centralna rura zasilająca; 13 - fałszywe perforowane dna; 11 - zawieszona warstwa; 14 - odprowadzanie osadów; 9 - zbieranie zmiękczonej wody; 1, 10 2 - czyszczenie kotłów; 3 - wyrzutnik; 4 - parowanie; 5 - podgrzewacz folii; 6 - wyładowanie pary; 7 - pierścieniowy perforowany rurociąg do odprowadzania wody do eżektora; 8 - nachylone przegrody oddzielające
Zmiękczanie wody metodami odczynnikowymi polega na obróbce odczynnikami, które tworzą trudno rozpuszczalne związki z wapniem i magnezem: Mg (OH) 2, CaCO 3, Ca 3 (P0 4) 2, Mg 3 (P0 4) 2 i inne, a następnie poprzez ich separację w osadnikach, osadnikach cienkowarstwowych i filtrach klarujących. Wapno jest używane jako odczynnik soda kalcynowana, wodorotlenki sodu i baru oraz inne substancje.
Zmiękczanie wody przez wapnowanie stosowany ze względu na wysoką twardość węglanową i niską twardość niewęglanową, a także w przypadku, gdy nie jest wymagane usuwanie soli o twardości niewęglanowej z wody. Jako odczynnik stosuje się wapno, które w postaci roztworu lub zawiesiny (mleka) wprowadza się do wstępnie ogrzanej uzdatnionej wody. Rozpuszczając się, wapno wzbogaca wodę w jony OH - i Ca 2+, co prowadzi do wiązania wolnego tlenku węgla (IV) rozpuszczonego w wodzie z utworzeniem jonów węglanowych i przejściem jonów wodorowęglanowych w węglanowe:
C0 2 + 20H - → CO 3 + H 2 0, HCO 3 - + OH - → CO 3 - + H 2 O.
Wzrost stężenia jonów CO 3 2 - w uzdatnionej wodzie i obecność w niej jonów Ca 2+, z uwzględnieniem wprowadzonych z wapnem, prowadzi do wzrostu produktu rozpuszczalności i wytrącenia słabo rozpuszczalnego węglanu wapnia:
Ca 2+ + C0 3 - → CaC0 3.
Z nadmiarem wapna wytrąca się również wodorotlenek magnezu.
Mg 2+ + 20Н - → Mg (OH) 2
W celu przyspieszenia usuwania zanieczyszczeń rozproszonych i koloidalnych oraz zmniejszenia zasadowości wody stosuje się koagulację tych zanieczyszczeń siarczanem żelaza(II) jednocześnie z wapnowaniem. FeS0 4 * 7 H 2 0. Twardość resztkową zmiękczonej wody podczas dekarbonizacji można uzyskać o 0,4,0,8 mg-eq / l więcej niż twardość niewęglanową, a zasadowość wynosi 0,81,2 mg-eq / l. Dawkę wapna określa stosunek stężenia jonów wapnia w wodzie do twardości węglanowej: a) w stosunku [Ca 2+ ] /20<Ж к,
b) o stosunku [Ca 2+] / 20 > W do,
gdzie [СО 2 ] to stężenie wolnego tlenku węgla (IV) w wodzie, mg/l; [Ca 2+ ] - stężenie jonów wapnia, mg/l; Zhk - twardość węglanowa wody, mg-eq / l; D do - dawka koagulantu (FeSO 4 lub FeCl 3 w przeliczeniu na produkty bezwodne), mg/l; e do- odpowiadająca waga substancja aktywna koagulant, mg/mg-eq (dla FeSO 4 mi k = 76, dla FeCl3 ek = 54); 0,5 i 0,3 - nadmiar wapna zapewniający większą kompletność reakcji, mg-eq / l.
Wyrażenie D do /e to przyjmuje się ze znakiem minus, jeśli koagulant jest wprowadzony przed wapnem, i ze znakiem plus, jeśli razem lub po.
W przypadku braku danych doświadczalnych, dawkę koagulantu określa się na podstawie wyrażenia
D c \u003d 3 (C) 1/3, (20,4)
gdzie C to ilość zawiesiny powstałej podczas zmiękczania wody (w przeliczeniu na sucha materia), mg/l.
Z kolei C wyznacza się za pomocą zależności
gdzie M i - zawartość zawiesiny w wodzie źródłowej, mg/l; m- Zawartość CaO w wapnie handlowym, %.
Metoda zmiękczania wody wapienno-sodowej opisane przez następujące główne reakcje:
Według tej metody twardość resztkową można zwiększyć do 0,5,1 a zasadowość z 7 do 0,81,2 meq/l.
Dawki wapna D i i sody D s (w przeliczeniu na Na 2 C0 3), mg / l, określają wzory
(20.7)
gdzie jest zawartość magnezu w wodzie, mg/l; Zh rz. k. - niewęglanowa twardość wody, mg-eq / l.
W metodzie zmiękczania wody wapniowo-sodowej powstały węglan wapnia i wodorotlenek magnezu mogą przesycić roztwory i pozostawać w stanie zdyspergowanym koloidalnie przez długi czas. Ich przejście do osadów gruboziarnistych trwa długo, zwłaszcza w niskich temperaturach i obecności w wodzie zanieczyszczeń organicznych, które działają jak koloidy ochronne. Przy dużej ich liczbie twardość wody ze zmiękczaniem wody odczynnikowej można zmniejszyć tylko o 15,20%. W takich przypadkach przed lub w trakcie zmiękczania usuwa się z wody zanieczyszczenia organiczne środkami utleniającymi i koagulantami. W przypadku metody wapienno-sodowej proces często przebiega dwuetapowo. Początkowo z wody usuwane są zanieczyszczenia organiczne oraz znaczna część twardości węglanowej, za pomocą soli glinu lub żelaza z wapnem, przeprowadzając proces w optymalne warunki koagulacja. Następnie wprowadza się sodę i resztę wapna, a wodę zmiękcza. Przy usuwaniu zanieczyszczeń organicznych jednocześnie ze zmiękczaniem wody jako koagulanty stosuje się wyłącznie sole żelaza, ponieważ przy wysokim pH wody niezbędnym do usunięcia twardości magnezu sole glinu nie tworzą wodorotlenku sorpcyjnego. Dawkę koagulantu w przypadku braku danych doświadczalnych oblicza się według wzoru (20,4). Ilość zawiesiny określa wzór
gdzie W o to całkowita twardość wody, mg-eq / l.
Głębsze zmiękczenie wody można osiągnąć poprzez jej podgrzanie, dodanie nadmiaru osadu i nawiązanie kontaktu zmiękczonej wody z wcześniej powstałymi opadami. Gdy woda jest podgrzewana, rozpuszczalność CaCO 3 i Mg (OH) 2 spada, a reakcje zmiękczania przebiegają pełniej.
Z wykresu (ryc. 2, a) widać, że twardość resztkową, zbliżoną do teoretycznie możliwej, można uzyskać tylko przy znacznym podgrzaniu wody. W 35,40°C obserwuje się znaczny efekt zmiękczania, dalsze ogrzewanie jest mniej skuteczne. Głębokie zmiękczanie przeprowadza się w temperaturach powyżej 100°C. Nie zaleca się dodawania dużego nadmiaru osadu podczas dekarbonizacji, ponieważ twardość resztkowa wzrasta z powodu nieprzereagowanego wapna lub jeśli w wodzie występuje twardość niewęglanowa magnezu z powodu jego przejście do twardości wapniowej:
MgSO 4 + Ca (OH) 2 \u003d Mg (OH) 2 + CaSO 4
Ryż. Rys. 2. Wpływ temperatury (a) i dawki wapna (b) na głębokość zmiękczania wody sodą wapniową i metoda wapna
Ca (0H) 2 + Na 2 C0 3 \u003d CaC0 3 + 2NaOH,
ale nadmiar wapna prowadzi do nieefektywnego marnowania sody, wzrostu kosztów zmiękczania wody i wzrostu zasadowości uwodnionej. Dlatego przyjmuje się nadmiar sody około 1 mg-eq / l. Twardość wody w wyniku kontaktu z wcześniej wytrąconym osadem zmniejsza się o 0,3-0,5 mg-eq/l w porównaniu z procesem bez kontaktu z osadem.
Kontrolę procesu zmiękczania wody należy przeprowadzić poprzez dostosowanie pH zmiękczonej wody. Gdy nie jest to możliwe, kontrolowana jest przez wartość alkaliczności uwodnionej, która utrzymuje się w granicach 0,1,0,2 mq/l podczas dekarbonizacji i 0,3,0,5 mq/l podczas zmiękczania wapniowo-sodowego.
Metodą zmiękczania wody sodowo-sodowej poddaje się ją obróbce sodą i wodorotlenkiem sodu:
Ze względu na fakt, że soda powstaje w wyniku reakcji wodorotlenku sodu z wodorowęglanem, dawka wymagana do dodania jej do wody jest znacznie zmniejszona. Przy wysokim stężeniu wodorowęglanów w wodzie i niskiej twardości niewęglanowej nadmiar sody może pozostać w wodzie zmiękczonej. Dlatego ta metoda jest stosowana tylko z uwzględnieniem stosunku twardości węglanowej i niewęglanowej.
Metoda sodowo-sodowa zwykle używany do zmiękczania wody, której twardość węglanowa jest nieco wyższa niż niewęglanowej. Jeśli twardość węglanowa jest w przybliżeniu równa niewęglanowi, sodę można całkowicie pominąć, ponieważ ilość niezbędna do zmiękczenia takiej wody powstaje w wyniku oddziaływania wodorowęglanów z sodą kaustyczną. Dawka sody kalcynowanej wzrasta wraz ze wzrostem niewęglanowej twardości wody.
Regeneracyjna metoda sodowa, polegająca na odnowie sody podczas procesu zmiękczania, stosowana jest w przygotowaniu wody do zasilania kotłów parowych niskociśnieniowych
Ca (HC0 3) 2 + Na 2 C0 3 \u003d CaC0 3 + 2NaHC0 3.
Wodorowęglan sodu dostając się do kotła ze zmiękczoną wodą, rozkłada się pod wpływem wysoka temperatura
2NaHC0 3 \u003d Na 2 C0 3 + H 2 0 + C0 2.
Powstała soda wraz z nadmiarem, wprowadzonym najpierw do zmiękczacza wody, natychmiast hydrolizuje w kotle z wytworzeniem wodorotlenku sodu i tlenku węgla (IV), który wraz z wodą płuczącą trafia do zmiękczacza wody, gdzie służy do usuwania wapnia oraz wodorowęglany magnezu ze zmiękczonej wody. Wadą tej metody jest to, że powstawanie znacznej ilości CO 2 podczas procesu zmiękczania powoduje korozję metalu i wzrost suchej pozostałości w wodzie kotłowej.
Metoda zmiękczania wody barowej stosowane w połączeniu z innymi metodami. Najpierw do wody wprowadza się odczynniki zawierające bar (Ba (OH) 2, BaCO 3, BaA1 2 0 4) w celu wyeliminowania twardości siarczanowej, a następnie po oczyszczeniu wody poddaje się działaniu wapna i sody w celu dodatkowego zmiękczenia. Chemię procesu opisują reakcje:
Z powodu wysoki koszt odczynniki metoda barowa jest stosowana bardzo rzadko. Ze względu na toksyczność odczynników barowych nie nadaje się do przygotowania wody pitnej. Powstały siarczan baru wytrąca się bardzo powoli, więc potrzebne są osadniki lub odstojniki duże rozmiary. Aby wprowadzić BaCO3, należy zastosować flokulatory z mieszadłem mechanicznym, ponieważ BaCO3 tworzy ciężką, szybko osadzającą się zawiesinę.
Wymagane dawki soli baru, mg / l, można znaleźć za pomocą wyrażeń: wodorotlenek baru (produkt o 100% aktywności) D b \u003d 1,8 (SO 4 2-), glinian baru D b \u003d 128 W 0; węglan baru D w \u003d 2,07γ (S0 4 2-);
Węglan baru jest używany z wapnem. Poprzez działanie dwutlenku węgla na węglan baru otrzymuje się wodorowęglan baru, który dozowany jest do zmiękczonej wody. W tym przypadku dawkę dwutlenku węgla, mg/l, określa się z wyrażenia: D ang. = 0,46 (SO 4 2-); gdzie (S0 4 2-) to zawartość siarczanów w zmiękczonej wodzie, mg/l; γ=1.15.1.20 - współczynnik uwzględniający ubytek węglanu baru.
Metoda zmiękczania wody szczawianowej w oparciu o użycie szczawianu sodu i niską rozpuszczalność powstałego szczawianu wapnia w wodzie (6,8 mg/l w 18°C)
Metoda charakteryzuje się prostotą konstrukcji technologicznej i instrumentalnej, jednak ze względu na wysoki koszt odczynnika służy do zmiękczania niewielkich ilości wody.
Fosforanowanie służy do zmiękczania wody. Po zmiękczeniu odczynnika metodą wapniowo-sodową nieunikniona jest obecność twardości resztkowej (około 2 mg-eq / l), którą można zmniejszyć do 0,02-0,03 mg-eq / l przez dodatkowe zmiękczanie fosforanów. Tak głęboka obróbka końcowa pozwala w niektórych przypadkach nie uciekać się do zmiękczania wody kationowej.
Fosforanowanie zapewnia również większą stabilność wody, zmniejszając jego działanie korozyjne na metalowe rurociągi i zapobiegając odkładaniu się węglanów na wewnętrznej powierzchni ścianek rur.
Jako odczynniki fosforanowe stosuje się heksametafosforan, tripolifosforan (ortofosforan) sodu itp.
Najskuteczniejszą metodą odczynnikową jest fosforanowa metoda zmiękczania wody przy użyciu fosforanu trójsodowego. Chemię procesu zmiękczania wody fosforanem trisodowym opisują reakcje
Jak widać z powyższych reakcji, istota metody polega na tworzeniu soli wapniowych i magnezowych kwasu fosforowego, które mają niską rozpuszczalność w wodzie i dlatego wytrącają się całkowicie.
Zmiękczanie fosforanów przeprowadza się zwykle przez podgrzanie wody do 105,150 ° C, osiągając jej zmiękczenie do 0,02,0,03 mg-eq/l. Ze względu na wysoki koszt fosforanu trójsodowego metoda fosforanowa jest zwykle stosowana do ponownego zmiękczania wody wcześniej zmiękczonej wapnem i sodą. Dawkę bezwodnego fosforanu trisodowego (Df; mg/l) do dodatkowego zmiękczenia można określić na podstawie wyrażenia
D F \u003d 54,67 (W OST + 0,18),
gdzie F ost jest twardością resztkową zmiękczonej wody przed zmiękczaniem fosforanów, mg-eq / l.
Wydzielone osady Ca 3 (P0 4) 2 i Mg 3 (P0 4) 2 powstające podczas zmiękczania fosforanów dobrze adsorbują koloidy organiczne i kwas krzemowy ze zmiękczonej wody, co pozwala stwierdzić możliwość zastosowania tej metody do przygotowania wody zasilającej dla medium i kotły wysokociśnieniowe (58,8,98,0 MPa).
Roztwór do dozowania heksametafosforanu lub ortofosforanu sodu o stężeniu 0,5-3% przygotowuje się w zbiornikach, których liczba powinna wynosić co najmniej dwa. Wewnętrzne powierzchnie ścian i dna zbiorników muszą być pokryte materiałem odpornym na korozję. Czas przygotowania 3% roztworu wynosi 3 godziny z obowiązkowym mieszaniem mieszadłem lub barbotowaniem (przy użyciu skompresowane powietrze) sposób.
W technologii zmiękczania wody odczynnikowej stosuje się urządzenia do przygotowania i dozowania odczynników, mieszalniki, osadniki cienkowarstwowe lub odstojniki, filtry oraz instalacje do stabilizacji uzdatniania wody. Schemat zmiękczacza ciśnieniowego przedstawiono na ryc. 3
Ryż. 3. Zmiękczacz wody z reaktorem wirowym.
1 - lej z masą kontaktową; 2 - wyrzutnik; 3, 8 - zaopatrzenie w wodę wstępną i odbiór wody zmiękczonej; 4 - reaktor wirowy; 5 - wprowadzanie odczynników; 6 - filtr szybkiego klarowania; 9 - zrzucanie masy kontaktowej; 7 - zbiornik na zmiękczoną wodę
W tej instalacji nie ma komory flokulacyjnej, ponieważ osad węglanu wapnia flokuluje w masie kontaktowej. W razie potrzeby woda przed reaktorami jest klarowana.
Optymalnym urządzeniem do zmiękczania wody metodą wapniową lub wapienno-sodową jest reaktor wirowy (ciśnieniowy lub otwarta spirala) ( Ryż. 20,4). Reaktor jest korpusem żelbetowym lub stalowym, zwężonym ku dołowi (kąt stożka 5,20°) i wypełnionym do około połowy wysokości masą kontaktową. Prędkość ruchu wody w dolnej wąskiej części reaktora wirowego wynosi 0,8,1 m/s; prędkość przepływu w górę w górnej części na poziomie urządzeń odwadniających wynosi 4,6 mm/s. Jako masę kontaktową stosuje się piasek lub wióry marmurowe o uziarnieniu 0,2-0,3 mm w ilości 10 kg na 1 m3 objętości reaktora. Przy spiralnym przepływie wody w górę waży się masę kontaktową, ziarna piasku zderzają się ze sobą, a CaCO 3 intensywnie krystalizuje na ich powierzchni; ziarenka piasku stopniowo zamieniają się w kulki poprawna forma. Opór hydrauliczny masa kontaktowa wynosi 0,3 m na 1 m wysokości. Gdy średnica kulek wzrasta do 1,5,2 mm, największa i najcięższa masa kontaktowa jest uwalniana z dna reaktora i ładowana jest świeża. Reaktory wirowe nie zatrzymują osadu wodorotlenku magnezu, dlatego należy je stosować w połączeniu z zainstalowanymi za nimi filtrami tylko w przypadkach, gdy ilość utworzonego osadu wodorotlenku magnezu odpowiada pojemności zanieczyszczeń filtrów.
Przy pojemności zabrudzenia filtrów piaskowych równej 1,1,5 kg/m 3 i cyklu filtrowania 8 godzin dopuszczalna ilość wodorotlenku magnezu wynosi 25,35 g/m 3 (zawartość magnezu w wodzie źródłowej nie powinna przekraczać 10,15 g/m 3). Możliwe jest zastosowanie reaktorów wirowych o większej zawartości wodorotlenku magnezu, ale po tym konieczne jest zainstalowanie osadników do separacji wodorotlenku magnezu.
Zużycie świeżej masy kontaktowej dodawanej za pomocą eżektora określa wzór G = 0.045QЖ, gdzie G- ilość dodanej masy kontaktowej, kg/dzień; F- twardość wody usunięta w reaktorze, mg-eq/l; Q - wydajność instalacji, m 3 / h.
Ryż. 4. Reaktor wirowy.
1,8 - zaopatrzenie w wodę wstępną i usuwanie zmiękczonej: 5 - próbniki; 4 - masa kontaktowa; 6 - wylot powietrza; 7 - właz do ładowania masy kontaktowej; 3 - wkład odczynników; 2 - usunięcie zużytej masy kontaktowej
W schematach technologicznych zmiękczania wody odczynnikowej za pomocą odstojników zamiast reaktorów wirowych stosuje się pionowe mieszadła (ryc. 5). Należy konserwować klarowniki stała temperatura, nie dopuszczając do wahań większych niż 1 ° C przez godzinę, ponieważ powstają prądy konwekcyjne, mieszanie osadów i ich usuwanie.
Podobną technologię stosuje się do zmiękczania mętnych wód zawierających duża liczba sole magnezu. W takim przypadku mieszadła obciążane są masą kontaktową. Podczas korzystania z odstojników zaprojektowanych przez E.F. Kurgaev, miksery i komory flokulacyjne nie są przewidziane, ponieważ mieszanie odczynników z wodą i tworzenie się płatków osadu następuje w samych klarownikach.
Znaczna wysokość przy niewielkiej objętości zagęszczaczy osadów pozwala na ich zastosowanie do zmiękczania wody bez podgrzewania, a także do odtłuszczania wody magnezytem kaustycznym. Podział wody źródłowej przez dysze determinuje jej ruch obrotowy w dolnej części aparatu, co zwiększa stabilność zawieszonej warstwy przy wahaniach temperatury i dopływu wody. Woda zmieszana z odczynnikami przechodzi przez poziome i pionowe przegrody mieszające i wchodzi w strefę separacji sorpcyjnej i regulacji struktury osadu, co uzyskuje się poprzez zmianę warunków poboru próbek osadu wzdłuż wysokości warstwy zawieszonej, stwarzając warunki do uzyskania jego optymalnej struktury , co poprawia efekt zmiękczania i klarowania wody. Odstojniki są zaprojektowane w taki sam sposób, jak konwencjonalne klarowanie wody.
Kosztem wody zmiękczonej do 1000 m 3 /dobę można zastosować stację uzdatniania wody typu „Jet”. Oczyszczona woda z dodanymi do niej odczynnikami trafia do miski cienkowarstwowej, a następnie do filtra.
W Instytucie Górnictwa Syberyjskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk opracowano technologię elektrochemicznego zmiękczania wody bez odczynników. Wykorzystując zjawisko alkalizacji na anodzie i zakwaszania na katodzie przy przepuszczaniu stałego prądu elektrycznego przez układ wodny, reakcję odpływu wody można przedstawić wzorem:
2Н 2 0 + 2е 1 → 20Н - + Н 2,
gdzie e 1 jest znakiem wskazującym na zdolność soli o twardości do dysocjacji na kationy Ca (II) i Mg (II).
W wyniku tej reakcji wzrasta stężenie jonów hydroksylowych, co powoduje wiązanie jonów Mg(II) i Ca(II) w związki nierozpuszczalne. Z komory anodowej elektrolizera membranowego (membrana wykonana z tkaniny pasowej) jony te przechodzą do komory katodowej ze względu na różnicę potencjałów między elektrodami oraz obecność pole elektryczne między nimi.
Na ryc. 6 pokazano system technologii instalacje do zmiękczania wody metodą elektrochemiczną.
Zakład produkcyjny został zainstalowany w kotłowni powiatowej, co trwało około dwóch miesięcy. Sposób obróbki elektrochemicznej okazał się stabilny, nie zaobserwowano sedymentacji w komorach katodowych.
Napięcie na oponach zasilających wynosiło 16 V, prąd całkowity 1600 A. Wydajność całkowita instalacji 5 m3/h, prędkość wody w komorach anodowych 0,31 n-0,42 m/min, w szczelinie między membrana i katoda 0,12- 0,18 m/min.
Ryż. 5. Instalacja zmiękczania wody wapienno-sodowej.1 ,8 - zaopatrzenie w wodę wstępną i odbiór wody zmiękczonej; 2 - wyrzutnik; 3 - lej z masą kontaktową; 5 wejście odczynników; 6 - odstojnik z warstwą zawieszonego osadu; 7 - szybki filtr klarujący; 4 - reaktor wirowy
Ryż. 6. Schemat instalacji elektrochemicznego zmiękczania wody I - prostownik VACG-3200-18; 2 - elektrolizer membranowy; 3, 4 - analit i katalizator; 5 - pompa; 6 - miernik pH; 7 - odstojnik z warstwą zawieszonego osadu; 8 - klarujący szybki filtr; 9 - zrzut do kanalizacji; 10, 11 - usuwanie zmiękczonej i dostarczanie wody źródłowej; 12 - przepływomierz; 13 - okap
Ustalono, że z wody o Wo = 14,5-16,7 mg-eq/l otrzymuje się anolit o twardości 1,1-1,5 mg-eq/l przy pH = 2,5-3 oraz katolit o twardości 0 ,6-1 mg-równ./l przy pH=10,5-11. Po zmieszaniu przefiltrowanego anolitu i katolitu wskaźniki zmiękczonej wody były następujące: całkowita twardość Wo wynosiła 0,8-1,2 meq/l, pH = 8-8,5. Koszt energii elektrycznej wyniósł 3,8 kWh/m 3 .
Dyfrakcja chemiczna, rentgenowska, spektroskopowa IR i analizy spektralne stwierdzono, że osad zawiera głównie CaC0 3 , Mg(OH) 2 i częściowo Fe 2 0 3 *H 2 0. Wskazuje to, że wiązanie jonów Mg(II) zachodzi dzięki jonom hydroksylowym podczas odprowadzania cząsteczek wody przy katoda .
Elektrochemiczne uzdatnianie wody przed doprowadzeniem jej do filtrów kationitowych pozwala na znaczne (15-20-krotne) wydłużenie ich cyklu pracy.
Zmiękczanie termochemiczne stosuje się wyłącznie w przygotowaniu wody do kotłów parowych, ponieważ w tym przypadku ciepło zużywane na ogrzewanie wody jest najbardziej racjonalnie wykorzystywane. Tą metodą zmiękczanie wody odbywa się zwykle „przy temperaturze wody powyżej 100 ° C. Intensywne zmiękczanie wody po jej podgrzaniu ułatwia tworzenie się ciężkich i dużych płatków osadu, jego najszybsza sedymentacja ze względu na zmniejszenie lepkość wody po podgrzaniu i zużycie wapna również ulega zmniejszeniu, ponieważ wolny tlenek węgla (IV) jest usuwany przez ogrzewanie przed wprowadzeniem odczynników. Metodę termochemiczną stosuje się z dodatkiem koagulanta i bez niego, ponieważ wysoka gęstość osad eliminuje potrzebę jego dociążania podczas opadów. Oprócz koagulantu stosuje się wapno i sodę z dodatkiem fosforanów oraz rzadziej wodorotlenek sodu i sodę. Zastosowanie wodorotlenku sodu zamiast wapna nieco upraszcza technologię przygotowanie i dozowanie odczynnika, jednak taka wymiana nie jest ekonomicznie uzasadniona ze względu na jej wysoki koszt.
Aby zapewnić usunięcie twardości wody niewęglanowej, dodaje się w nadmiarze sodę. Na ryc. 7 przedstawia wpływ nadmiaru sody na wapń resztkowy i twardość ogólną wody podczas jej zmiękczania termochemicznego. Jak widać z wykresów, przy nadmiarze sody wynoszącym 0,8 mg-eq/l twardość wapniową można zmniejszyć do 0,2, a twardość całkowitą do 0,23 mg/eq-l. Wraz z dalszym dodatkiem sody twardość spada jeszcze bardziej. Resztkową zawartość magnezu w wodzie można zmniejszyć do 0,05,0,1 mg-eq/l przy nadmiarze wapna (zasadowość uwodniona) 0,1 mg-eq/l. Na ryc. 20,8 przedstawia instalację termochemicznego zmiękczania wody.
Metoda wapienno-dolomitowa służy do jednoczesnego zmiękczania i odsilikonowania wody w temperaturze 120°C. Dzięki tej metodzie zmiękczania zasadowość wody uzdatnionej wapnem lub wapnem i sodą (bez nadmiaru) można obniżyć do 0,3 meq/l przy stężeniu wapnia resztkowego 1,5 mg-eq/l i do 0,5 mg-eq/l z resztkowym stężeniem wapnia 0,4 mg-eq/l. Woda źródłowa jest uzdatniana mlekiem wapienno-dolomitowym i klarowana w odstojniku ciśnieniowym. Następnie przechodzi przez ciśnieniowe filtry antracytowe i kationitowe pierwszego i drugiego stopnia.
W osadnikach wysokość strefy klarowania przyjmuje się równą 1,5 m, prędkość przepływu w górę podczas wapnowania nie przekracza 2 mm / s. Czas przebywania wody w osadniku wynosi od 0,75 do 1,5 godziny, w zależności od rodzaju usuwanego zanieczyszczenia. Zaleca się dodanie koagulanta soli żelaza (III) w ilości 0,4 mg-eq/l.
Ryż. 7. Wpływ nadmiaru sody na resztkowy wapń (a) i całkowity (b) twardość wody podczas jej termochemicznego zmiękczania
Ryż. 8. Instalacja zmiękczania wody wapienno-sodowej z dodatkowym zmiękczaniem fosforanowym: 1 - odprowadzanie szlamu z magazynu 2,3 - zbieranie zmiękczonej wody; 4 - wkład wapna i sody; 5, 11 - zaopatrzenie w wodę wstępną i odbiór wody zmiękczonej; 6 - wejście pary; 7, 8 - termoreaktor pierwszego i drugiego stopnia; 9 - wkład fosforanu trisodowego; 10 - szybki filtr klarujący
Metoda zmiękczania wody w wysokiej temperaturze używany do prawie całkowitego zmiękczenia go. Termochemiczne zmiękczacze wody są zwykle bardziej zwarte. Składają się z dozowników odczynników, grzałek cienkowarstwowych osadników lub odstojników i filtrów. Dawki wapna D i sody D s, mg/l, z termochemicznym zmiękczaniem wody
gdzie C i C z - odpowiednio zawartością CaO i Na 2 C0 3 w produkcie technicznym,%.
Dializa to metoda oddzielania substancji rozpuszczonych, które różnią się znacznie masą cząsteczkową. Opiera się na różne prędkości dyfuzja tych substancji przez półprzepuszczalną membranę oddzielającą roztwory stężone i rozcieńczone. Pod działaniem gradientu stężeń (zgodnie z prawem działania masy) rozpuszcza się z różne prędkości dyfundować przez membranę w kierunku rozcieńczonego roztworu. Rozpuszczalnik (woda) dyfunduje w przeciwnym kierunku, zmniejszając szybkość transportu substancji rozpuszczonych. Dializę przeprowadza się w urządzeniach membranowych z membranami z folii nitro- i octanu celulozy. O skuteczności membrany półprzepuszczalnej w zmiękczaniu wody decydują wysokie wartości selektywności i przepuszczalności wody, które musi utrzymywać przez długi czas. Selektywność membrany można wyrazić w następujący sposób:
(F i - F y) / F i (20.11)
gdzie W w - stężenie pierwotnego roztworu (twardość); W i - twardość zmiękczonej wody.
W praktyce często stosuje się współczynnik redukcji soli - zawartość C i /C arr. Najpełniej odzwierciedla zmiany w działaniu membrany związane z jej wytwarzaniem lub wpływem czynników zewnętrznych.
Istnieje kilka hipotetycznych modeli działania błon półprzepuszczalnych.
Hipoteza hiperfiltracji sugeruje istnienie porów w półprzepuszczalnej membranie, które umożliwiają przechodzenie asocjatów cząsteczek wody i uwodnionych jonów soli podczas dializy. Podstawą opracowań teoretycznych było stanowisko, że woda i rozpuszczone w niej sole przenikają na drodze dyfuzji przez półprzepuszczalną błonę i przepływają przez pory.
Model sorpcyjny przepuszczalność opiera się na założeniu, że na powierzchni membrany i w jej pory warstwa adsorbowana woda związana o obniżonej rozpuszczalności. Membrany będą półprzepuszczalne, jeśli przynajmniej w warstwie powierzchniowej będą miały pory nie przekraczające dwukrotnie grubości warstwy związanej cieczy.
Model dyfuzji wynika z założenia, że składniki systemu rozpuszczają się w materiale membrany i dyfundują przez niego. Selektywność membrany tłumaczy się różnicą współczynników dyfuzji i rozpuszczalności składników układu w jego materiale.
Teoria elektrostatyczna następująco. Gdy woda początkowa w komorze porusza się po jednej stronie membrany selektywnej (kationitowej), a solanka po drugiej, jony sodu w przypadku, gdy solanka jest przygotowana z roztworu chlorku sodu, migrują do membrany, a następnie do źródło wody, a jony wapnia w przeciwnym kierunku, tj. od twardej wody do solanki. W ten sposób jony wapnia są usuwane z wody źródłowej i zastępowane przez nie wytrącające się jony sodu. Jednocześnie w komorach zachodzą procesy uboczne, które towarzyszą głównemu procesowi dializy: osmotyczne przenoszenie wody, przenoszenie jonów o tej samej nazwie, dyfuzja elektrolitów. Procesy te zależą od jakości membrany.
Równanie wymiany między jonami zawartymi w wodzie źródłowej a jonami w membranie ma postać
gdzie x, x- inne jony zawarte w roztworze iw membranie.
Stała równowagi
Równanie wymiany jest napisane tylko dla jonu wapnia, ale w rzeczywistości konieczne jest uwzględnienie sumy jonów wapnia i magnezu. Równowaga między solanką a membraną to:
Jeśli k1+ k 2 , to
gdzie n jest wykładnikiem, w zależności od tego, które jony znajdują się w roztworze.
Od ostatnie wyrażenie można wywnioskować, że jeśli stosunek równowagowy jonów sodu w solance i twardej wodzie źródłowej wynosi na przykład 10, to twardość wody źródłowej będzie około 100 razy mniejsza niż w solance. Powierzchnia, m 2 , powierzchnia membrany
gdzie M to ilość substancji, która przeszła przez membranę; ΔС cf - siła napędowa procesu, tj. różnica stężeń substancji po obu stronach membrany; K d - współczynnik przenikania masy, zwykle wyznaczany eksperymentalnie lub w przybliżeniu z wyrażenia
β 1 i β 2 - odpowiednie współczynniki szybkości przenoszenia substancji w stężonym roztworze na membranę i z niej w rozcieńczonym; b - grubość membrany; D jest współczynnikiem dyfuzji substancji rozpuszczonej.
Twardość zmiękczonej wody po dializie:
gdzie Cd i Cp oznaczają stężenia soli na początku aparatu, odpowiednio, w dializacie iw solance, mg-eq/l; oraz Qp - wydajność aparatu, odpowiednio, dla dializatu i solanki, m3/h; F d i F r - twardość dializatu i solanki na początku aparatu, mg-eq/l; a jest stałą określoną przez właściwości membran i roztworów;; L- długość drogi roztworu w komorach dializatu i solanki aparatu, m; υ d - prędkość ruchu dializatu w komorze, m/s.
Doświadczalna weryfikacja równania (20.13) na membranach kationitowych MCC wykazała dobrą zbieżność wyników. Z analizy wzoru (20.13) wynika, że zmniejszenie szybkości ruchu dializatu w komorach aparatu zwiększa efekt zmiękczania, spadek twardości zmiękczonej wody jest wprost proporcjonalny do stężenia solanki.
W ostatnie czasy W praktyce krajowej i zagranicznej magnetyczne uzdatnianie wody jest z powodzeniem stosowane do zwalczania tworzenia się kamienia i inkrustacji. Mechanizm oddziaływania pola magnetycznego na wodę a jego zanieczyszczenia nie zostały ostatecznie wyjaśnione, istnieje szereg hipotez, zgodnie z którymi E.F. Tebenikhin dzieli się na trzy grupy: pierwsza, która łączy większość hipotez, dotyczy wpływu pola magnetycznego na jony soli rozpuszczone w wodzie. Pod wpływem pola magnetycznego następuje polaryzacja i deformacja jonów, czemu towarzyszy spadek ich uwodnienia, co zwiększa prawdopodobieństwo ich zbieżności, a ostateczna edukacja centra krystalizacji; drugi polega na działaniu pola magnetycznego na koloidalne zanieczyszczenia wody; trzecia grupa łączy idee dotyczące możliwego wpływu pola magnetycznego na strukturę wody. To jest Wpływ z jednej strony może powodować zmiany w agregacji cząsteczek wody, z drugiej strony zaburzać orientację spinów jądrowych wodoru w jego cząsteczkach.
Uzdatnianie wody w polu magnetycznym jest powszechne w walce z tworzeniem się kamienia. Istota metody polega na tym, że gdy woda przekracza linie pola magnetycznego, osadniki uwalniają się nie na powierzchni grzewczej, ale w masie wody. Powstałe luźne osady (szlam) są usuwane przez dmuchanie. Metoda jest skuteczna w uzdatnianiu wód klasy wapniowo-węglanowej, które stanowią około 80% wód wszystkich wód w naszym kraju i obejmują około 85% jego terytorium.
Uzdatnianie wody za pomocą otrzymanego pola magnetycznego szerokie zastosowanie do zwalczania tworzenia się kamienia kotłowego w skraplaczach turbin parowych, w niskociśnieniowych i mało wydajnych wytwornicach pary, w sieciach ciepłowniczych i sieciach zaopatrzenia w ciepłą wodę oraz różnych wymiennikach ciepła, gdzie zastosowanie innych metod uzdatniania wody nie jest ekonomicznie wykonalne. W porównaniu ze zmiękczaniem wody, główne zalety jego obróbki magnetycznej to prostota, niski koszt, bezpieczeństwo i prawie brak kosztów eksploatacji.
Obróbka magnetyczna wody naturalne(zarówno świeżych, jak i zmineralizowanych) prowadzi do zmniejszenia intensywności tworzenia się kamienia na powierzchniach grzewczych tylko wtedy, gdy są one przesycone zarówno węglanem wapnia, jak i siarczanem wapnia w czasie ekspozycji na pole magnetyczne i pod warunkiem, że stężenie wolnego tlenku węgla ( IV) jest mniejsze niż jego stężenie równowagowe. Efekt przeciwdziałający osadzaniu się kamienia E powoduje obecność w wodzie tlenków żelaza i innych zanieczyszczeń:
gdzie m n i m m - masa kamienia powstająca na powierzchni grzewczej podczas wrzenia w tych samych warunkach tej samej ilości wody, odpowiednio, nieoczyszczonej i poddanej działaniu pola magnetycznego, g.
Efekt przeciwdziałania powstawaniu kamienia zależy od składu wody, siły pola magnetycznego, prędkości ruchu wody i czasu jej przebywania w polu magnetycznym oraz innych czynników. W praktyce stosuje się urządzenia magnetyczne z trwałymi magnesami stalowymi lub ferrytowo-barowymi i elektromagnesami (rys. 9). Urządzenia z magnesami trwałymi są konstrukcyjnie prostsze i nie wymagają zasilania z sieci. W urządzeniach z elektromagnesem zwoje drutu są owinięte wokół rdzenia (rdzenia), tworząc pole magnetyczne.
Urządzenie magnetyczne montuje się do rurociągów w pozycji pionowej lub poziomej za pomocą tulei wciąganych. Prędkość ruchu wody w szczelinie nie powinna przekraczać 1 m/s. Procesowi pracy aparatu może towarzyszyć zanieczyszczenie szczeliny przelotowej zanieczyszczeniami mechanicznymi, głównie ferromagnetycznymi. Dlatego urządzenia z magnesami trwałymi należy okresowo demontować i czyścić. Tlenki żelaza są usuwane z urządzeń elektromagnetycznych poprzez odłączenie ich od sieci.
Wyniki badań MGSU (G.I. Nikoladze, V.B. Vikulina) wykazały, że dla wody o twardości węglanowej 6,7 µg-eq/l, utlenialności 5,6 mg02/l i zasoleniu 385,420 mg/l optymalna siła pola magnetycznego było (10.12.8) * 19 4 A / m, co odpowiada aktualnej sile 7,8 A.
Schemat instalacji do obróbki magnetycznej dodatkowej wody zasilającej kotły parowe przedstawiono na ryc. 20.10.
Ostatnio rozpowszechniły się urządzenia z zewnętrznymi cewkami magnesującymi. Do magnetyzacji dużych mas wody stworzono urządzenia z obróbką warstwa po warstwie.
Oprócz zapobiegania tworzeniu się kamienia, obróbka magnetyczna , według P.P. Strokach, mogą służyć do intensyfikacji procesu koagulacji i krystalizacji, przyspieszenia rozpuszczania odczynników, zwiększenia efektywności stosowania żywic jonowymiennych oraz poprawy działania bakteriobójczego środków dezynfekcyjnych.
Ryż. 9. Aparat elektromagnetyczny do uzdatniania wody SKV VTI do usuwania kamienia kotłowego: 1,8 - dostawa wstępnego i odprowadzania namagnesowanej wody; 2 - internet; 3 - szczelina robocza do przejścia namagnesowanej wody; 4 - obudowa; 5 - cewka magnetyzująca; 6 - rdzeń; 7 - rama; 9 - pokrywa; 10 - zaciski
Przy projektowaniu magnetycznych urządzeń do uzdatniania wody określa się następujące dane: rodzaj urządzenia, jego wydajność, indukcję pola magnetycznego w szczelinie roboczej lub odpowiadające jej natężenie pola magnetycznego, prędkość wody w szczelinie roboczej, czas przepłynięcia wody przez strefę aktywną urządzenia, typ i napięcie dla urządzenia elektromagnetycznego lub stop magnetyczny i wymiary magnesu dla maszyn z magnesami trwałymi.
Ryż. 10. Schemat umieszczenia instalacji magnetycznej do uzdatniania wody kotłowej bez obróbki wstępnej.
1,8 - woda źródłowa i uzupełniająca; 2 - urządzenia elektromagnetyczne; 3, 4 - grzejniki I i II stopnia; 5 - odpowietrznik; 6 - zbiornik pośredni; 7 - pompa do makijażu
1. Alekseev L.S., Gladkov V.A. Poprawa jakości wód miękkich. M.,
2. Stroyizdat, 1994
3. Alferova L.A., Nechaev A.P. Zamknięte systemy gospodarki wodnej przedsiębiorstw przemysłowych, kompleksów i regionów. M., 1984.
4. Ayukaev R.I., Meltser V.Z. Produkcja i zastosowanie materiałów filtracyjnych do oczyszczania wody L., 1985.
5. Veitser Yu.M., Miits D.M. Flokulanty wielkocząsteczkowe w procesach uzdatniania wody. M., 1984.
6. Jegorow A.I. Hydraulika ciśnieniowych układów rurowych w hydraulikach zakłady leczenia. M., 1984.
7. Zhurba M.G. Oczyszczanie wody na filtrach ziarnistych. Lwów, 1980.
” i „Metody zmiękczania wody za pomocą odczynników chemicznych” w sekcji „Woda” i podrozdziale „” poruszyliśmy temat postępowania z solami o twardości i zgorzeliną. W poprzednich artykułach zbadaliśmy faktyczną definicję słowa „zmiękczanie wody” i uznaliśmy, że istnieje kilka sposobów zmiękczania - fizyczne, chemiczne, psychiczne. A także poruszyliśmy takie odczynnikowe metody zmiękczania wody, jak wymiana jonowa i dozowanie antyskalantów (odkamieniaczy). W tym artykule oferujemy dwa podrozdziały - trochę o metodach psychicznych i trochę więcej o fizycznych metodach zmiękczania wody.
Psychiczne i fizyczne metody zmiękczania wody nie są w pełni zrozumiałe i zrozumiałe. Prawdopodobnie dlatego bardzo często psychiczny sposób radzenia sobie z twardą wodą jest mylony z fizycznym sposobem radzenia sobie. W związku z tym tracą pieniądze, czas i wiarę w ludzi. Zarówno za zakup gadżetów parapsychicznych, jak i naprawę sprzętu, którego nie chronili przed zgorzeliną. Nawiasem mówiąc, dla dobrego zrozumienia artykułu zalecamy najpierw przestudiowanie materiałów artykułów „Twarda woda” i „”, gdzie podane są główne definicje używane w tym artykule (takie jak zmiękczanie wody, kamień, twardość , sole twardości itp.)
Tak więc metody psychiczne można łatwo pomylić z fizycznymi. Mniej więcej tak samo jak efekt Ganzfelda z magią. Na przykład uzdatnianie wody polem magnetycznym. Jest to zarówno jakościowy sposób radzenia sobie z kamieniem, jak i bezużyteczny pozazmysłowy sposób oczyszczania i strukturyzowania wody.
Różnica między metodami fizycznymi i pozazmysłowymi jest bardzo prosta - jeśli coś kosztuje niewiele (średnio do 100 zł), a obiecuje, że wykona wiele zadań (m.in.: oczyści wodę ze wszystkich substancji , usuwa kamień, leczy i nadaje młodość, struktury, przyspiesza wzrost roślin i włosów, usuwa zepsucie itp.), to jest psychiczna metoda oczyszczania wody. Nie będziemy szczegółowo rozwodzić się nad metodami pozazmysłowymi, są one opisane w różnych źródłach (na przykład tutaj), ponieważ ich sens to tylko setna część tego, co obiecano.
Nawiasem mówiąc, ostatnio pojawiła się tendencja do podnoszenia cen takich struktur zmiękczających. Możesz więc natknąć się na bardzo kosztowną podróbkę, która jest deklarowana jako ochrona przed kamieniem. Jednak zwykle urządzenia, które naprawdę mogą fizycznie pomóc w skalowaniu, nie mają dodatkowych funkcji strukturyzujących.
Tak więc, jeśli chcesz zrobić strukturyzację pozazmysłową, musisz kupić specjalne urządzenie. Jeśli potrzebujesz fizycznie zmiękczyć wodę, musisz kupić specjalne urządzenie. Ale nie skomplikowane. Chociaż… Jak każdy lubi 🙂 A przejdziemy do fizycznych sposobów radzenia sobie ze skalą.
Jak wspomniano wcześniej, istnieje kilka definicji terminu „zmiękczanie wody”, w zależności od etapu, na którym następuje oddziaływanie -
Dotychczasowe metody – wymiana jonowa – mają na celu zwalczanie przyczyn twardości wody. Oznacza to, że z wody usuwane są sole wapnia i magnezu, co prowadzi do powstania miękkiej wody.
W związku z tym fizyczne metody zmiękczania nie oznaczają w pierwszym sensie miękkiej wody (woda w ogóle bez soli twardości). Efektem pracy fizycznego zmiękczania wody jest woda, która zachowała wszystkie swoje sole twardości, ale nie uszkadza rur i kotłów - czyli nie tworzy kamienia kotłowego. Jednak twarda woda po uzdatnianiu fizycznym zmienia swoje właściwości - iw efekcie przestaje tworzyć kamień. Oznacza to, że przestaje być sztywny. I staje się miękki. Oczywiście, gdybyśmy robili badania naukowe, wprowadzilibyśmy różnicę w pojęciach „woda miękka”, czyli woda, w której w zasadzie nie ma soli o twardości, a „woda zmiękczona”, która nie tworzy kamienia, ale może zawierać sole powodujące twardość. Są to jednak niuanse terminologiczne, które nas nie interesują. Nas właściwie fizyczne metody zmiękczania wody.
Istnieją takie podstawowe fizyczne sposoby radzenia sobie ze skalą:
I zaczniemy stopniowo charakteryzować fizyczne sposoby radzenia sobie z twardą wodą. Możemy nie omówić wszystkiego na raz w jednym artykule, ale seria artykułów z pewnością będzie zawierać charakterystykę każdej z metod. Zacznijmy od uzdatniania wody polem magnetycznym, ponieważ ten rodzaj fizycznego odkamieniacza najczęściej mylony jest z psychicznym zmiękczaniem wody.
Uzdatnianie wody polem magnetycznym to złożone i kontrowersyjne zagadnienie. Nie wchodząc w szczegóły można powiedzieć, że skuteczne fizyczne zmiękczanie wody za pomocą pola magnetycznego jest możliwe tylko wtedy, gdy możliwe jest jednoczesne uwzględnienie ogromnej liczby czynników. To jest:
Wszystkie te i wiele innych czynników wpływa na skuteczność magnetycznego uzdatniania wody. Zatem nieznaczną zmianę składu wody należy kompensować zmianami określonych parametrów (np. prędkości wody i natężenia pola magnetycznego). Wszystkie zmiany muszą być monitorowane i natychmiast na nie reagować, ponieważ skuteczność fizycznego zmiękczania wody za pomocą pola magnetycznego zmieni się w nieznanym kierunku.
Ale jest to możliwe, a magnetyczne uzdatnianie wody jest z powodzeniem stosowane w wielu kotłowniach. Przede wszystkim dzieje się tak, ponieważ w kotłowniach obserwuje się stałość większości wymienionych czynników - zarówno przepływu wody, jak i składu wody, temperatury i ciśnienia wody itp.
Jednak to praktycznie NIE jest możliwe do powtórzenia w domu. A kiedy chcesz kupić magnes na fajkę, aby uratować swój dom przed skalą, pomyśl wiele razy, a przede wszystkim zastanów się, czy możesz zorganizować nie tylko stałość wskaźników opisanych powyżej, ale również znaleźć ich optymalną kombinację poprzez eksperymenty.
Jeśli nie, to uzdatnianie wody polem magnetycznym w postaci magnesów nie jest dla ciebie i nic nie dostaniesz poza marnowaniem pieniędzy na zakup magnesu i naprawę sprzętu i rur. Inaczej można powiedzieć tak: prawdopodobieństwo, że tuba ci pomoże, wynosi mniej niż 10%. Oznacza to, że w domu stałe pole magnetyczne zbliża się do pozazmysłowego zmiękczania wody.
W celu skompensowania zmienności parametrów wody podczas uzdatniania fizycznego, więcej nowoczesne metody fizyczne zmiękczanie – np. za pomocą elektronicznego zmiękczacza wody.
Które zostaną omówione w sequelu.
Podstawowe metody zmiękczania wody
Termochemiczna metoda zmiękczania wody
Zmiękczanie wody przez dializę
Magnetyczne uzdatnianie wody
Literatura
Zmiękczanie wody odnosi się do procesu usuwania z niej kationów twardości, tj. wapń i magnez. Zgodnie z GOST 2874-82 „Woda pitna” twardość wody nie powinna przekraczać 7 mg-eq / l. Odrębne rodzaje przemysłu nakładają wymagania na wodę procesową do jej głębokiego zmiękczania, tj. do 0,05.0.01 mg-eq / l. Powszechnie stosowane źródła wody mają twardość odpowiadającą normom wody użytkowej i pitnej oraz nie wymagają zmiękczania. Zmiękczanie wody odbywa się głównie podczas jej przygotowania do celów technicznych. Tak więc twardość wody do zasilania kotłów bębnowych nie powinna przekraczać 0,005 mg-eq / l. Zmiękczanie wody odbywa się metodami: termicznymi, opartymi na ogrzewaniu wody, jej destylacji lub zamrażaniu; odczynnik, w którym jony Ca(II) i Mg(II) w wodzie są wiązane przez różne odczynniki w praktycznie nierozpuszczalne związki; wymiana jonowa polegająca na filtracji zmiękczonej wody przez specjalne materiały, które wymieniają zawarte w ich składzie jony Na(I) lub H(1) na jony Ca(II) i Mg(II) zawarte w wodzie dializacyjnej; połączone, reprezentujące różne kombinacje powyższych metod.
O wyborze metody zmiękczania wody decyduje jej jakość, wymagana głębokość zmiękczania oraz względy techniczne i ekonomiczne. Zgodnie z zaleceniami SNiP przy zmiękczaniu wód gruntowych należy stosować metody wymiany jonowej; przy zmiękczaniu wód powierzchniowych, gdy wymagane jest również klarowanie wody, stosuje się metodę wapienną lub wapienno-sodową, a przy głębokim zmiękczeniu wody późniejszą kationizację. Główne cechy i warunki stosowania metod zmiękczania wody podano w tabeli. 20.1.
zmiękczanie wody do dializy termicznej
W celu uzyskania wody na potrzeby gospodarstwa domowego i do picia zwykle tylko pewna jej część jest zmiękczana, a następnie mieszana z wodą źródłową, natomiast ilość zmiękczonej wody Q y określa wzór
gdzie Jo. oraz. - całkowita twardość wody źródłowej, mg-eq/l; F 0. s. - całkowita twardość wody wchodzącej do sieci, mg-eq / l; F 0. y. - twardość wody zmiękczonej, mg-eq/l.
Metody zmiękczania wody
| Wskaźnik | termiczny | odczynnik | wymiana jonów | dializa |
| Charakterystyka procesu | Woda jest podgrzewana do temperatury powyżej 100°C, natomiast usuwana jest twardość węglanowa i niewęglanowa (w postaci węglanu wapnia, wodorotlenku oraz magnezu i gipsu) | Do wody dodaje się wapno, które eliminuje twardość węglanową i magnezową, a także sodę, która eliminuje twardość niewęglanową - drugą twardość. | Zmiękczona woda przechodzi przez filtry kationitowe | Surowa woda jest filtrowana przez półprzepuszczalną membranę |
| Cel metody | Eliminacja twardości węglanowej z wody stosowanej do zasilania kotłów nisko i średniociśnieniowych | Płytkie zmiękczanie z jednoczesnym klarowaniem wody z zawiesiny | Głębokie zmiękczanie wody zawierającej niewielką ilość zawieszonych ciał stałych | Głębokie zmiękczanie wody |
| Zużycie wody na własne potrzeby | - | Nie więcej niż 10% | Do 30% lub więcej w zależności od twardości wody źródłowej | 10 |
| Warunki efektywnego stosowania: zmętnienie wody źródłowej, mg/l | Do 50 | Do 500 | Nie więcej niż 8 | Do 2,0 |
| Twardość wody, mg-eq/l | Twardość węglanowa z przewagą Ca (HC03) 2, twardość niewęglanowa w postaci gipsu | 5.30 | Nie wyższy niż 15 | Do 10,0 |
| Twardość resztkowa wody, mg-eq/l | Twardość węglanowa do 0,035, CaS04 do 0,70 | Do 0,70 | 0.03.0.05 prn dla jednostopniowej i do 0.01 dla dwustopniowej kationizacji | 0,01 i poniżej |
| Temperatura wody, ° С | Do 270 | Do 90 | Do 30 (glaukonit), do 60 (węgiel sulfonowany) | Do 60 |
Wskazane jest stosowanie termicznej metody zmiękczania wody przy stosowaniu wody węglanowej do zasilania kotłów niskociśnieniowych, a także w połączeniu z odczynnikowymi metodami zmiękczania wody. Opiera się na przesunięciu równowagi dwutlenku węgla po podgrzaniu w kierunku powstania węglanu wapnia, co opisuje reakcja
Ca (HC0 3) 2 -\u003e CaCO 3 + C0 2 + H 2 0.
Równowaga zostaje przesunięta przez spadek rozpuszczalności tlenku węgla (IV), spowodowany wzrostem temperatury i ciśnienia. Gotowanie może całkowicie usunąć tlenek węgla (IV), a tym samym znacznie zmniejszyć twardość węglanu wapnia. Twardości tej nie da się jednak całkowicie wyeliminować, ponieważ węglan wapnia, choć nieznacznie (13 mg/lw temperaturze 18°C), nadal jest rozpuszczalny w wodzie.
W obecności wodorowęglanu magnezu w wodzie proces jego wytrącania zachodzi w następujący sposób: najpierw powstaje stosunkowo dobrze rozpuszczalny (110 mg / l w temperaturze 18 ° C) węglan magnezu
Mg (HCO3) → MgCO 3 + C0 2 + H 2 0,
który ulega hydrolizie podczas przedłużonego wrzenia, w wyniku czego wytrąca się osad słabo rozpuszczalnych osadów (8,4 mg / l). wodorotlenek magnezu
MgC0 3 + H 2 0 → Mg (0H) 2 + C0 2.
W konsekwencji, gdy woda jest gotowana, zmniejsza się twardość spowodowana wodorowęglanami wapnia i magnezu. Wrząca woda zmniejsza również twardość określaną przez siarczan wapnia, którego rozpuszczalność spada do 0,65 g/l.
Na ryc. 1 przedstawia zmiękczacz termiczny zaprojektowany przez Kopieva, który charakteryzuje się względną prostotą urządzenia i niezawodnością działania. Oczyszczona woda, wstępnie podgrzana w aparacie, wchodzi przez wyrzutnik do wylotu nagrzewnicy folii i jest rozpylana na pionowo ułożone rury i spływa nimi w dół w kierunku gorącej pary. Następnie wraz z wodą odsolin z kotłów trafia do osadnika z zawieszonym osadem przez centralną rurę zasilającą przez perforowane dno.
Uwalniany z wody dwutlenek węgla i tlen wraz z nadmiarem pary są odprowadzane do atmosfery. Sole wapnia i magnezu powstałe podczas ogrzewania wody są zatrzymywane w warstwie zawieszonej. Po przejściu przez warstwę zawieszoną zmiękczona woda dostaje się do kolektora i jest odprowadzana na zewnątrz aparatu.
Czas przebywania wody w zmiękczaczu termicznym wynosi 30,45 min, prędkość jej ruchu w górę w warstwie zawieszonej 7,10 m/h, aw otworach dna fałszywego 0,1,0,25 m/s.
Ryż. 1. Zmiękczacz termiczny zaprojektowany przez Kopieva.
15 - zrzut wody drenażowej; 12 - centralna rura zasilająca; 13 - fałszywe perforowane dna; 11 - zawieszona warstwa; 14 - zrzut osadu; 9 - zbieranie zmiękczonej wody; 1, 10 - dostawa wstępna i usuwanie zmiękczonej wody; 2 - czyszczenie kotłów; 3 - wyrzutnik; 4 - parowanie; 5 - podgrzewacz folii; 6 - wyładowanie pary; 7 - pierścieniowy rurociąg perforowany do odprowadzania wody do eżektora; 8 - nachylone przegrody oddzielające
Zmiękczanie wody metodami odczynnikowymi polega na obróbce odczynnikami, które tworzą trudno rozpuszczalne związki z wapniem i magnezem: Mg (OH) 2, CaCO 3, Ca 3 (P0 4) 2, Mg 3 (P0 4) 2 i inne, a następnie poprzez ich separację w osadnikach, osadnikach cienkowarstwowych i filtrach klarujących. Jako odczynniki stosuje się wapno, sodę kalcynowaną, wodorotlenki sodu i baru oraz inne substancje.
Zmiękczanie wody przez wapnowanie stosuje się, gdy ma ona dużą twardość węglanową i niską niewęglanową, a także w przypadku, gdy nie jest wymagane usuwanie z wody soli o twardości niewęglanowej. Jako odczynnik stosuje się wapno, które w postaci roztworu lub zawiesiny (mleka) wprowadza się do wstępnie ogrzanej uzdatnionej wody. Rozpuszczając się, wapno wzbogaca wodę w jony OH - i Ca 2+, co prowadzi do wiązania wolnego tlenku węgla (IV) rozpuszczonego w wodzie z utworzeniem jonów węglanowych i przejściem jonów wodorowęglanowych w węglanowe:
C0 2 + 20H - → CO 3 + H 2 0, HCO 3 - + OH - → CO 3 - + H 2 O.
Wzrost stężenia jonów CO 3 2 - w uzdatnionej wodzie i obecność w niej jonów Ca 2+, z uwzględnieniem wprowadzonych z wapnem, prowadzi do wzrostu produktu rozpuszczalności i wytrącenia słabo rozpuszczalnego węglanu wapnia:
Ca 2+ + C0 3 - → CaC0 3.
Z nadmiarem wapna wytrąca się również wodorotlenek magnezu.
Mg 2+ + 20Н - → Mg (OH) 2
W celu przyspieszenia usuwania zanieczyszczeń rozproszonych i koloidalnych oraz zmniejszenia zasadowości wody stosuje się koagulację tych zanieczyszczeń siarczanem żelaza(II) jednocześnie z wapnowaniem. FeS0 4 * 7 H 2 0. Twardość resztkową zmiękczonej wody podczas dekarbonizacji można uzyskać o 0,4,0,8 mg-eq / l więcej niż twardość niewęglanową, a zasadowość wynosi 0,81,2 mg-eq / l. Dawkę wapna określa stosunek stężenia jonów wapnia w wodzie do twardości węglanowej: a) w stosunku [Ca 2+ ] /20<Ж к,
b) o stosunku [Ca 2+] / 20 > W do,
gdzie [СО 2 ] to stężenie wolnego tlenku węgla (IV) w wodzie, mg/l; [Ca 2+ ] - stężenie jonów wapnia, mg/l; Zhk - twardość węglanowa wody, mg-eq / l; D do - dawka koagulantu (FeSO 4 lub FeCl 3 w przeliczeniu na produkty bezwodne), mg/l; e c jest równoważną masą substancji czynnej koagulanta, mg/mg-eq (dla FeSO 4 e c = 76, dla FeCl 3 e c = 54); 0,5 i 0,3 - nadmiar wapna zapewniający większą kompletność reakcji, mg-eq / l.
Wyrażenie D do /e to przyjmuje się ze znakiem minus, jeśli koagulant jest wprowadzony przed wapnem, i ze znakiem plus, jeśli razem lub po.
W przypadku braku danych doświadczalnych, dawkę koagulantu określa się na podstawie wyrażenia
D c \u003d 3 (C) 1/3, (20,4)
gdzie C jest ilością zawiesiny powstałej podczas zmiękczania wody (w przeliczeniu na suchą masę), mg/l.
Z kolei C wyznacza się za pomocą zależności
Metodę zmiękczania wody wapienno-sodowej opisują następujące główne reakcje:
Według tej metody twardość resztkową można zwiększyć do 0,5,1 a zasadowość z 7 do 0,81,2 meq/l.
Dawki wapna D i i sody D s (w przeliczeniu na Na 2 C0 3), mg / l, określają wzory
(20.7)
gdzie jest zawartość magnezu w wodzie, mg/l; Zh rz. k. - niewęglanowa twardość wody, mg-eq / l.
W metodzie zmiękczania wody wapniowo-sodowej powstały węglan wapnia i wodorotlenek magnezu mogą przesycić roztwory i pozostawać w stanie zdyspergowanym koloidalnie przez długi czas. Ich przejście do osadów gruboziarnistych trwa długo, zwłaszcza w niskich temperaturach i obecności w wodzie zanieczyszczeń organicznych, które działają jak koloidy ochronne. Przy dużej ich liczbie twardość wody ze zmiękczaniem wody odczynnikowej można zmniejszyć tylko o 15,20%. W takich przypadkach przed lub w trakcie zmiękczania usuwa się z wody zanieczyszczenia organiczne środkami utleniającymi i koagulantami. W przypadku metody wapienno-sodowej proces często przebiega dwuetapowo. Początkowo zanieczyszczenia organiczne oraz znaczna część twardości węglanowej usuwana jest z wody za pomocą soli glinu lub żelaza z wapnem, prowadząc proces w optymalnych warunkach koagulacji. Następnie wprowadza się sodę i resztę wapna, a wodę zmiękcza. Przy usuwaniu zanieczyszczeń organicznych jednocześnie ze zmiękczaniem wody jako koagulanty stosuje się wyłącznie sole żelaza, ponieważ przy wysokim pH wody niezbędnym do usunięcia twardości magnezu sole glinu nie tworzą wodorotlenku sorpcyjnego. Dawkę koagulantu w przypadku braku danych doświadczalnych oblicza się według wzoru (20,4). Ilość zawiesiny określa wzór
gdzie W o to całkowita twardość wody, mg-eq / l.
Głębsze zmiękczenie wody można osiągnąć poprzez jej podgrzanie, dodanie nadmiaru osadu i nawiązanie kontaktu zmiękczonej wody z wcześniej powstałymi opadami. Gdy woda jest podgrzewana, rozpuszczalność CaCO 3 i Mg (OH) 2 spada, a reakcje zmiękczania przebiegają pełniej.
Z wykresu (ryc. 2, a) widać, że twardość resztkową, zbliżoną do teoretycznie możliwej, można uzyskać tylko przy znacznym podgrzaniu wody. W 35,40°C obserwuje się znaczny efekt zmiękczania, dalsze ogrzewanie jest mniej skuteczne. Głębokie zmiękczanie przeprowadza się w temperaturach powyżej 100°C. Nie zaleca się dodawania dużego nadmiaru osadu podczas dekarbonizacji, ponieważ twardość resztkowa wzrasta z powodu nieprzereagowanego wapna lub jeśli w wodzie występuje twardość niewęglanowa magnezu z powodu jego przejście do twardości wapniowej:
MgSO 4 + Ca (OH) 2 \u003d Mg (OH) 2 + CaSO 4
Ryż. Rys. 2. Wpływ temperatury (a) i dawki wapna (b) na głębokość zmiękczania wody metodą wapniowo-sodową i wapienną
Ca (0H) 2 + Na 2 C0 3 \u003d CaC0 3 + 2NaOH,
ale nadmiar wapna prowadzi do nieefektywnego marnowania sody, wzrostu kosztów zmiękczania wody i wzrostu zasadowości uwodnionej. Dlatego przyjmuje się nadmiar sody około 1 mg-eq / l. Twardość wody w wyniku kontaktu z wcześniej wytrąconym osadem zmniejsza się o 0,3-0,5 mg-eq/l w porównaniu z procesem bez kontaktu z osadem.
Kontrolę procesu zmiękczania wody należy przeprowadzić poprzez dostosowanie pH zmiękczonej wody. Gdy nie jest to możliwe, kontrolowana jest przez wartość alkaliczności uwodnionej, która utrzymuje się w granicach 0,1,0,2 mq/l podczas dekarbonizacji i 0,3,0,5 mq/l podczas zmiękczania wapniowo-sodowego.
Metodą zmiękczania wody sodowo-sodowej poddaje się ją obróbce sodą i wodorotlenkiem sodu:
Ze względu na fakt, że soda powstaje w wyniku reakcji wodorotlenku sodu z wodorowęglanem, dawka wymagana do dodania jej do wody jest znacznie zmniejszona. Przy wysokim stężeniu wodorowęglanów w wodzie i niskiej twardości niewęglanowej nadmiar sody może pozostać w wodzie zmiękczonej. Dlatego ta metoda jest stosowana tylko z uwzględnieniem stosunku twardości węglanowej i niewęglanowej.
Metoda sodowo-sodowa jest zwykle stosowana do zmiękczania wody, której twardość węglanowa jest nieco wyższa niż niewęglanowa. Jeśli twardość węglanowa jest w przybliżeniu równa niewęglanowi, sodę można całkowicie pominąć, ponieważ ilość niezbędna do zmiękczenia takiej wody powstaje w wyniku oddziaływania wodorowęglanów z sodą kaustyczną. Dawka sody kalcynowanej wzrasta wraz ze wzrostem niewęglanowej twardości wody.
Regeneracyjna metoda sodowa, polegająca na odnowie sody podczas procesu zmiękczania, stosowana jest w przygotowaniu wody do zasilania kotłów parowych niskociśnieniowych
Ca (HC0 3) 2 + Na 2 C0 3 \u003d CaC0 3 + 2NaHC0 3.
Wodorowęglan sodu dostając się do kotła ze zmiękczoną wodą rozkłada się pod wpływem wysokiej temperatury
2NaHC0 3 \u003d Na 2 C0 3 + H 2 0 + C0 2.
Powstała soda wraz z nadmiarem, wprowadzonym najpierw do zmiękczacza wody, natychmiast hydrolizuje w kotle z wytworzeniem wodorotlenku sodu i tlenku węgla (IV), który wraz z wodą płuczącą trafia do zmiękczacza wody, gdzie służy do usuwania wapnia oraz wodorowęglany magnezu ze zmiękczonej wody. Wadą tej metody jest to, że powstawanie znacznej ilości CO 2 podczas procesu zmiękczania powoduje korozję metalu i wzrost suchej pozostałości w wodzie kotłowej.
Barową metodę zmiękczania wody stosuje się w połączeniu z innymi metodami. Najpierw do wody wprowadza się odczynniki zawierające bar (Ba (OH) 2, BaCO 3, BaA1 2 0 4) w celu wyeliminowania twardości siarczanowej, a następnie po oczyszczeniu wody poddaje się działaniu wapna i sody w celu dodatkowego zmiękczenia. Chemię procesu opisują reakcje:
Ze względu na wysoki koszt odczynników metoda barowa jest rzadko stosowana. Ze względu na toksyczność odczynników barowych nie nadaje się do przygotowania wody pitnej. Powstały siarczan baru wytrąca się bardzo powoli, dlatego potrzebne są duże osadniki lub osadniki. Aby wprowadzić BaCO3, należy zastosować flokulatory z mieszadłem mechanicznym, ponieważ BaCO3 tworzy ciężką, szybko osadzającą się zawiesinę.
Wymagane dawki soli baru, mg/l, można określić za pomocą wyrażeń: wodorotlenek baru (produkt o 100% aktywności) Db=1,8 (SO 4 2-), glinian baru Db =128W 0 ; węglan baru D w \u003d 2,07γ (S0 4 2-);
Węglan baru jest używany z wapnem. Poprzez działanie dwutlenku węgla na węglan baru otrzymuje się wodorowęglan baru, który dozowany jest do zmiękczonej wody. W tym przypadku dawkę dwutlenku węgla, mg/l, określa się z wyrażenia: D ang. = 0,46 (SO 4 2-); gdzie (S0 4 2-) to zawartość siarczanów w zmiękczonej wodzie, mg/l; γ=1.15.1.20 - współczynnik uwzględniający ubytek węglanu baru.
Metoda zmiękczania wody szczawianowej opiera się na wykorzystaniu szczawianu sodu i niskiej rozpuszczalności w wodzie powstałego szczawianu wapnia (6,8 mg/l przy 18°C)
Metoda charakteryzuje się prostotą konstrukcji technologicznej i instrumentalnej, jednak ze względu na wysoki koszt odczynnika służy do zmiękczania niewielkich ilości wody.
Fosforanowanie służy do zmiękczania wody. Po zmiękczeniu odczynnika metodą wapniowo-sodową nieunikniona jest obecność twardości resztkowej (około 2 mg-eq / l), którą można zmniejszyć do 0,02-0,03 mg-eq / l przez dodatkowe zmiękczanie fosforanów. Tak głęboka obróbka końcowa pozwala w niektórych przypadkach nie uciekać się do zmiękczania wody kationowej.
Fosforanowanie zapewnia również większą stabilność wody, zmniejszając jego działanie korozyjne na metalowe rurociągi i zapobiegając odkładaniu się węglanów na wewnętrznej powierzchni ścianek rur.
Jako odczynniki fosforanowe stosuje się heksametafosforan, tripolifosforan (ortofosforan) sodu itp.
Najskuteczniejszą metodą odczynnikową jest fosforanowa metoda zmiękczania wody przy użyciu fosforanu trójsodowego. Chemię procesu zmiękczania wody fosforanem trisodowym opisują reakcje
Jak widać z powyższych reakcji, istota metody polega na tworzeniu soli wapniowych i magnezowych kwasu fosforowego, które mają niską rozpuszczalność w wodzie i dlatego wytrącają się całkowicie.
Zmiękczanie fosforanów przeprowadza się zwykle przez podgrzanie wody do 105,150 ° C, osiągając jej zmiękczenie do 0,02,0,03 mg-eq/l. Ze względu na wysoki koszt fosforanu trójsodowego metoda fosforanowa jest zwykle stosowana do ponownego zmiękczania wody wcześniej zmiękczonej wapnem i sodą. Dawkę bezwodnego fosforanu trisodowego (Df; mg/l) do dodatkowego zmiękczenia można określić na podstawie wyrażenia
D F \u003d 54,67 (W OST + 0,18),
gdzie F ost jest twardością resztkową zmiękczonej wody przed zmiękczaniem fosforanów, mg-eq / l.
Wydzielone osady Ca 3 (P0 4) 2 i Mg 3 (P0 4) 2 powstające podczas zmiękczania fosforanów dobrze adsorbują koloidy organiczne i kwas krzemowy ze zmiękczonej wody, co pozwala stwierdzić możliwość zastosowania tej metody do przygotowania wody zasilającej dla medium i kotły wysokociśnieniowe (58,8,98,0 MPa).
Roztwór do dozowania heksametafosforanu lub ortofosforanu sodu o stężeniu 0,5-3% przygotowuje się w zbiornikach, których liczba powinna wynosić co najmniej dwa. Wewnętrzne powierzchnie ścian i dna zbiorników muszą być pokryte materiałem odpornym na korozję. Czas przygotowania 3% roztworu wynosi 3 godziny z obowiązkowym mieszaniem mieszadłem lub bąbelkowaniem (sprężonym powietrzem).
Schematy technologiczne i elementy konstrukcyjne chemicznych stacji zmiękczania wody
W technologii zmiękczania wody odczynnikowej stosuje się urządzenia do przygotowania i dozowania odczynników, mieszalniki, osadniki cienkowarstwowe lub odstojniki, filtry oraz instalacje do stabilizacji uzdatniania wody. Schemat zmiękczacza ciśnieniowego przedstawiono na ryc. 3
Ryż. 3. Zmiękczacz wody z reaktorem wirowym.
1 - lej z masą kontaktową; 2 - wyrzutnik; 3, 8 - zaopatrzenie w wodę wstępną i odprowadzenie wody zmiękczonej; 4 - reaktor wirowy; 5 - wkład odczynników; 6 - filtr szybkiego klarowania; 9 - zrzucanie masy kontaktowej; 7 - zbiornik na zmiękczoną wodę
W tej instalacji nie ma komory flokulacyjnej, ponieważ osad węglanu wapnia flokuluje w masie kontaktowej. W razie potrzeby woda przed reaktorami jest klarowana.
Optymalną strukturą do zmiękczania wody metodami wapiennymi lub wapienno-sodowymi jest reaktor wirowy (ciśnieniowy lub otwarty spirator) (ryc. 20.4). Reaktor jest korpusem żelbetowym lub stalowym, zwężonym ku dołowi (kąt stożka 5,20°) i wypełnionym do około połowy wysokości masą kontaktową. Prędkość ruchu wody w dolnej wąskiej części reaktora wirowego wynosi 0,8,1 m/s; prędkość przepływu w górę w górnej części na poziomie urządzeń odwadniających wynosi 4,6 mm/s. Jako masę kontaktową stosuje się piasek lub wióry marmurowe o uziarnieniu 0,2-0,3 mm w ilości 10 kg na 1 m3 objętości reaktora. Przy spiralnym przepływie wody w górę waży się masę kontaktową, ziarna piasku zderzają się ze sobą, a CaCO 3 intensywnie krystalizuje na ich powierzchni; Stopniowo ziarenka piasku zamieniają się w kulki o odpowiednim kształcie. Opór hydrauliczny masy stykowej wynosi 0,3 m na 1 m wysokości. Gdy średnica kulek wzrasta do 1,5,2 mm, największa i najcięższa masa kontaktowa jest uwalniana z dna reaktora i ładowana jest świeża. Reaktory wirowe nie zatrzymują osadu wodorotlenku magnezu, dlatego należy je stosować w połączeniu z zainstalowanymi za nimi filtrami tylko w przypadkach, gdy ilość utworzonego osadu wodorotlenku magnezu odpowiada pojemności zanieczyszczeń filtrów.
Przy pojemności zabrudzenia filtrów piaskowych równej 1,1,5 kg/m 3 i cyklu filtrowania 8 godzin dopuszczalna ilość wodorotlenku magnezu wynosi 25,35 g/m 3 (zawartość magnezu w wodzie źródłowej nie powinna przekraczać 10,15 g/m 3). Możliwe jest zastosowanie reaktorów wirowych o większej zawartości wodorotlenku magnezu, ale po tym konieczne jest zainstalowanie osadników do separacji wodorotlenku magnezu.
Zużycie świeżej masy kontaktowej dodanej za pomocą eżektora jest określone wzorem G = 0,045QЖ, gdzie G to ilość dodanej masy kontaktowej, kg/dzień; W - twardość wody usuniętej w reaktorze, mg-eq/l; Q - wydajność instalacji, m 3 / h.
Ryż. 4. Reaktor wirowy.
1.8 - dostawa wstępna i usuwanie wody zmiękczonej: 5 - próbniki; 4 - masa kontaktowa; 6 - wylot powietrza; 7 - właz do ładowania masy kontaktowej; 3 - wkład odczynników; 2 - usunięcie zużytej masy kontaktowej
W schematach technologicznych zmiękczania wody odczynnikowej za pomocą odstojników zamiast reaktorów wirowych stosuje się pionowe mieszadła (ryc. 5). W osadnikach należy utrzymywać stałą temperaturę, unikając wahań powyżej 1 ° C przez godzinę, ponieważ występują prądy konwekcyjne, mieszanie osadu i jego usuwanie.
Podobną technologię stosuje się do zmiękczania mętnych wód zawierających dużą ilość soli magnezu. W takim przypadku mieszadła obciążane są masą kontaktową. Podczas korzystania z odstojników zaprojektowanych przez E.F. Kurgaev, miksery i komory flokulacyjne nie są przewidziane, ponieważ mieszanie odczynników z wodą i tworzenie się płatków osadu następuje w samych klarownikach.
Znaczna wysokość przy niewielkiej objętości zagęszczaczy osadów pozwala na ich zastosowanie do zmiękczania wody bez podgrzewania, a także do odtłuszczania wody magnezytem kaustycznym. Rozprowadzenie wody źródłowej przez dysze powoduje jej ruch obrotowy w dolnej części aparatu, co zwiększa stabilność zawieszonej warstwy przy wahaniach temperatury i dopływu wody. Woda zmieszana z odczynnikami przechodzi przez poziome i pionowe przegrody mieszające i wchodzi w strefę separacji sorpcyjnej i regulacji struktury osadu, co uzyskuje się poprzez zmianę warunków poboru próbek osadu wzdłuż wysokości warstwy zawieszonej, stwarzając warunki do uzyskania jego optymalnej struktury , co poprawia efekt zmiękczania i klarowania wody. Odstojniki są zaprojektowane w taki sam sposób, jak konwencjonalne klarowanie wody.
Kosztem wody zmiękczonej do 1000 m 3 /dobę można zastosować stację uzdatniania wody typu „Jet”. Oczyszczona woda z dodanymi do niej odczynnikami trafia do miski cienkowarstwowej, a następnie do filtra.
W Instytucie Górnictwa Syberyjskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk opracowano technologię elektrochemicznego zmiękczania wody bez odczynników. Wykorzystując zjawisko alkalizacji na anodzie i zakwaszania na katodzie przy przepuszczaniu stałego prądu elektrycznego przez układ wodny, reakcję odpływu wody można przedstawić wzorem:
2Н 2 0 + 2е 1 → 20Н - + Н 2,
gdzie e 1 jest znakiem wskazującym na zdolność soli o twardości do dysocjacji na kationy Ca (II) i Mg (II).
W wyniku tej reakcji wzrasta stężenie jonów hydroksylowych, co powoduje wiązanie jonów Mg(II) i Ca(II) w związki nierozpuszczalne. Z komory anodowej elektrolizera membranowego (membrana wykonana z tkaniny typu pasowego) jony te przechodzą do komory katodowej ze względu na różnicę potencjałów między elektrodami i występowanie między nimi pola elektrycznego.
Na ryc. 6 przedstawia schemat technologiczny instalacji zmiękczania wody metodą elektrochemiczną.
Zakład produkcyjny został zainstalowany w kotłowni powiatowej, co trwało około dwóch miesięcy. Sposób obróbki elektrochemicznej okazał się stabilny, nie zaobserwowano sedymentacji w komorach katodowych.
Napięcie na oponach zasilających wynosiło 16 V, prąd całkowity 1600 A. Wydajność całkowita instalacji 5 m3/h, prędkość wody w komorach anodowych 0,31 n-0,42 m/min, w szczelinie między membrana i katoda 0,12- 0,18 m/min.
Ryż. 5. Instalacja zmiękczania wody wapienno-sodowej 1.8 - dostawa wstępnej i odprowadzenia wody zmiękczonej; 2 - wyrzutnik; 3 - lej z masą kontaktową; 5 wejście odczynników; 6 - odstojnik z warstwą zawieszonego osadu; 7 - szybki filtr klarujący; 4 - reaktor wirowy
Ryż. 6. Schemat instalacji elektrochemicznego zmiękczania wody I - prostownik VACG-3200-18; 2 - elektrolizer membranowy; 3, 4 - analit i katalizator; 5 - pompa; 6 - miernik pH; 7 - odstojnik z warstwą zawieszonego osadu; 8 - szybki filtr klarujący; 9 - zrzut do kanalizacji; 10, 11 - usuwanie zmiękczonej i dostarczanie wody źródłowej; 12 - przepływomierz; 13 - okap wyciągowy
Ustalono, że z wody o Wo = 14,5-16,7 mg-eq/l otrzymuje się anolit o twardości 1,1-1,5 mg-eq/l przy pH = 2,5-3 oraz katolit o twardości 0 ,6-1 mg-równ./l przy pH=10,5-11. Po zmieszaniu przefiltrowanego anolitu i katolitu wskaźniki zmiękczonej wody były następujące: całkowita twardość Wo wynosiła 0,8-1,2 meq/l, pH = 8-8,5. Koszt energii elektrycznej wyniósł 3,8 kWh/m 3 .
Analiza chemiczna, dyfrakcja rentgenowska, spektroskopia w podczerwieni i analiza spektralna wykazały, że osad zawiera głównie CaC0 3 , Mg(OH) 2 i częściowo Fe 2 0 3 *H 2
Woda to wymuszone i kosztowne przedsięwzięcie, które jest dość trudnym zadaniem związanym z wielka różnorodność zanieczyszczenia i pojawienie się w ich składzie nowych związków Metody uzdatniania wody można podzielić na 2 duże grupy: niszczącą i regeneracyjną. Metody niszczące opierają się na procesach niszczenia zanieczyszczeń. Powstałe produkty rozkładu są usuwane ...
Jest on wytwarzany przez środkowe i górne urządzenia do zbierania i dystrybucji poprzez kierowanie części zużytego roztworu regeneracyjnego lub doprowadzanie wody surowej przez obieg recyrkulacyjny. 1. RODZAJE FILTRÓW I CECHY ICH KONSTRUKCJI Filtry jonowe są klasyfikowane w zależności od zasady działania, a także od celów, jakie stawia się przy przepływie przez nie wody. 1.1 Filtry FIP, ...
Znajomość stopnia twardości używanej wody jest niezbędna. Wiele aspektów naszego życia zależy od twardości wody pitnej: ile jej użyć proszek do prania czy potrzebne są środki do zmiękczenia twardej wody, jak długo ryby akwariowe będą żyć w wodzie, czy konieczne jest wprowadzenie polifosforanów w odwróconej osmozie itp.
Istnieje wiele sposobów określania twardości:
Woda zawiera główne kationy: wapń, magnez, mangan, żelazo, stront. Ostatnie trzy kationy mają niewielki wpływ na twardość wody. Istnieją również trójwartościowe kationy glinu i żelaza, które przy określonym pH tworzą złoże wapienne.
Sztywność może być różnego rodzaju:
Istnieje kilka jednostek twardości wody: mol / m 3, mg-eq / l, dH, d⁰, f⁰, ppm CaCO 3.
Dlaczego woda jest twarda? Jony metali ziem alkalicznych znajdują się we wszystkich wodach zmineralizowanych. Pobierane są ze złóż dolomitów, gipsu i wapienia. Źródła wody mogą mieć twardość w różnych zakresach. Istnieje kilka systemów usztywniających. Za granicą podchodzą do niej bardziej „mocniej”. Na przykład w naszym kraju woda jest uważana za miękką o twardości 0-4 mg-eq / l, aw USA - 0-1,5 mg-eq / l; bardzo twarda woda w Rosji - ponad 12 mg-eq/l, aw USA - ponad 6 mg-eq/l.
Twardość wód niskozmineralizowanych wynosi 80% dzięki jonom wapnia. Wraz ze wzrostem mineralizacji gwałtownie spada udział jonów wapnia, podczas gdy zwiększa się udział jonów magnezu.
Najczęściej wody powierzchniowe są mniej twarde niż wody gruntowe. Sztywność zależy również od pory roku: podczas topnienia śniegu maleje.
Twardość wody pitnej zmienia jej smak. Próg czułości dla jonu wapnia wynosi od 2 do 6 meq/l, w zależności od anionów. Woda staje się gorzka i źle wpływa na proces trawienia. WHO nie podaje żadnych zaleceń dotyczących twardości wody, ponieważ nie ma dokładnych dowodów na jej wpływ na organizm ludzki.
Ograniczenie sztywności jest konieczne dla urządzenia grzewcze. Na przykład w kotłach - do 0,1 mg-eq / l. Miękka woda ma niską zasadowość i powoduje korozję kanalizacji. Zakłady użyteczności publicznej stosują specjalne zabiegi, aby znaleźć kompromis między płytką nazębną a korozją.
Istnieją trzy grupy metod zmiękczania wody:
Metody chemiczne opierają się na wymianie jonowej. Masą filtracyjną jest żywica jonowymienna. Składa się z długich cząsteczek zebranych w kulki. żółty kolor. Z kulek wystają małe procesy z jonami sodu.
Podczas filtracji woda przenika przez całą żywicę, a jej sole zastępują sód. Sam sód jest odprowadzany przez wodę. Ze względu na różnicę ładunków jonowych wypłukiwanych jest 2 razy więcej soli niż osadzanych. Z biegiem czasu wszystkie sole są wymieniane, a żywica przestaje działać. Każda żywica ma swój własny okres pracy.
Żywica jonowymienna może być w nabojach lub wlewana do długiej kolumny bolońskiej. Wkłady są małe i służą wyłącznie do zmniejszania twardości wody pitnej. Idealny do zmiękczania wody w domu. Kolumna jonowymienna służy do zmiękczania wody w mieszkaniu lub małej produkcji. Oprócz wysokich kosztów kolumna musi być okresowo obciążana regenerowaną masą filtracyjną.
Jeśli w żywicy wkładu nie ma już jonów sodu, to po prostu wymienia się go na nowy, a stary jest wyrzucany. Przy zastosowaniu kolumny jonowymiennej żywica jest odzyskiwana w specjalnym zbiorniku solanki. Aby to zrobić, rozpuść sól do tabletkowania. Roztwór soli regeneruje zdolność żywicy do wymiany jonów.
Minusem jest dodatkowa zdolność wody do usuwania żelaza. Zapycha żywicę i sprawia, że jest całkowicie bezużyteczna. Czas na analizę wody!
Istnieje wiele mniej popularnych, ale skuteczne sposoby zmiękczacz wody:
Zmiękczanie wody sodą
Metoda zmiękczania wody za pomocą wapna nazywa się wapnowaniem. Użyj wapna gaszonego. Zmniejsza się zawartość węglanów.
Najbardziej skuteczna jest mieszanka sody i wapna. Dla jasności, zmiękczając wodę w domu, możesz dodać sodę kalcynowaną do wody do prania. Weź 1-2 łyżeczki na wiadro. Dobrze wymieszaj i poczekaj na opady. Podobną metodę stosowały kobiety w Starożytna Grecja przy użyciu popiołu paleniskowego.
Woda po wapnie i sodzie nie nadaje się do celów spożywczych!
Polifosforany są zdolne do wiązania soli o twardości. Są to duże białe kryształy. Woda przepływa przez filtr i rozpuszcza polifosforany, wiążące sole.
Wadą jest niebezpieczeństwo polifosforanów dla organizmów żywych, w tym ludzi. Są nawozem: po wejściu do zbiornika obserwuje się aktywny wzrost glonów.
Polifosforany nie nadają się również do zmiękczania wody pitnej!
Metody fizyczne zmagają się z konsekwencjami wysokiej sztywności – skali. To jest bezodczynnikowe uzdatnianie wody. Podczas korzystania z niego nie następuje zmniejszenie stężenia soli, ale po prostu zapobiega uszkodzeniom rur i elementów grzejnych. Woda staje się miękka lub, dla lepszego zrozumienia, zmiękczona.
Istnieją następujące metody fizyczne:
Bezodczynnikowe zmiękczanie wody za pomocą pola magnetycznego ma wiele niuansów. Wydajność osiąga się tylko wtedy, gdy przestrzegane są pewne zasady:
Zmiana dowolnego parametru wymaga całkowitej rekonfiguracji całego systemu. Reakcja musi być natychmiastowa. Pomimo złożoności sterowania parametrami, w kotłowniach stosuje się magnetyczne zmiękczanie wody.
Ale zmiękczanie wody w domu za pomocą pola magnetycznego jest prawie niemożliwe. Chcąc kupić magnes na rurociąg, zastanów się, jak wybrać i podaj niezbędne parametry.
Ultradźwięki prowadzą do kawitacji - powstawania pęcherzyków gazu. Zwiększa prawdopodobieństwo spotkania jonów magnezu i wapnia. Ośrodki krystalizacji pojawiają się nie na powierzchni rur, ale w słupie wody.
Podczas zmiękczania gorąca woda Dzięki ultradźwiękom kryształy nie osiągają wielkości wymaganej do osadzenia - na powierzchniach wymiany ciepła nie tworzy się kamień.
Dodatkowo występują drgania o wysokiej częstotliwości, które zapobiegają tworzeniu się płytki nazębnej: odpychają kryształy z powierzchni.
Drgania gięcia są szkodliwe dla powstałej warstwy zgorzeliny. Zaczyna się łamać na kawałki, które mogą zatkać kanały. Powierzchnie muszą być odkamienione przed użyciem ultradźwięków.
Bezchemiczne zmiękczacze wody na bazie impulsy elektromagnetyczne zmienić sposób krystalizacji soli. Tworzone są dynamiczne impulsy elektryczne o różnej charakterystyce. Idą wzdłuż uzwojenia drutu na rurze. Kryształy przybierają formę długich półek, które trudno jest zahaczyć o powierzchnię wymiany ciepła.
Podczas przetwarzania uwalniany jest dwutlenek węgla, który walczy z istniejącym kamieniem i tworzy się folia ochronna na powierzchniach metalowych.
Ktoś pierwszy raz słyszy o tej metodzie. Ale w rzeczywistości wszyscy używają go od dzieciństwa. To jest nasz zwykły sposób gotowania wody.
Wszyscy zauważyli, że po zagotowaniu wody tworzy się osad soli o twardości. Kawa lub herbata są przygotowywane z wody bardziej miękkiej niż woda z kranu.
Ile należy ugotować? To proste: wraz ze wzrostem temperatury i jej efektem sole twardości są mniej rozpuszczalne i bardziej się wytrącają. Podczas ogrzewania uwalniany jest dwutlenek węgla. Im szybciej odparowuje, tym więcej osadów wapiennych tworzy się. Szczelnie zamknięta pokrywa zapobiega wyjęciu dwutlenek węgla, aw otwartym pojemniku ciecz szybko odparowuje.
Używając zmiękczacza ciepła, pozostaw pokrywkę w pojemniku lekko otwartą. Konieczne jest również zapewnienie maksymalnej powierzchni opadów soli w celu przyspieszenia zmiękczania wody pitnej.
Przy twardości do 4 mg-eq/l zmiękczanie termiczne nie jest konieczne: sole osiadają wolniej niż woda odparowuje. Pozostała woda będzie miała zwiększoną koncentrację wielu zanieczyszczeń.
Twardość wody zależy od obecności w jej składzie pewnej ilości zanieczyszczeń rozpuszczalnych soli magnezu i wapnia.
Twardość wody zależy od ilości domieszki soli wapnia i magnezu.
Jednym z głównych kryteriów określania jakości wody jest poziom jej twardości. Twardość można regulować różnymi metodami zmiękczania wody.
Istnieje kilka głównych rodzajów sztywności:
Oczywiście prawie każda osoba myśli o takim pytaniu, jak jakość wody, którą pije.
Woda dostarczana do budynki mieszkalne przez wodociąg przechodzi pewne poziomy filtracji, ale często nie są one wystarczające do zapewnienia woda pitna wymagany poziom miękkości.
Do zmiękczenia wody można użyć kawałka silikonu.
Dlatego większość ludzi woli stosować dodatkowe filtry, których obecnie jest bardzo dużo rodzajów, wykorzystujące inne metody zmiękczania wody.
Pierwszym sygnałem, że woda, którą pijesz i z której gotujesz dla rodziny jest twarda, jest obecność kamienia w czajniku i garnkach, w których woda jest gotowana.
Oznaki nadmiernej twardości wody mogą być nie tylko kamieniem. Podczas gotowania w takiej wodzie warzywa rozpadają się, a mięso staje się sztywniejsze. Po umyciu na talerzach i szklankach pozostają białe plamy.
Picie zbyt dużej ilości twardej wody może powodować problemy zdrowotne.
Obecnie istnieje wiele metod zmiękczania wody.
Zmiękczanie wody odbywa się za pomocą określonych urządzeń, których zadaniem jest oczyszczenie wody z ciężkich soli węglanowych dwóch rodzajów.
Najprostszą i najdłużej znaną metodą zmiękczania wody jest umieszczenie małego kawałka silikonu w pojemniku z płynem, który będzie spożywany i pijany. Rozmiar takiego kawałka powinien wynosić około 5 na 5 cm, wystarczy jednorazowo wyczyścić trzylitrowy słoik wody. Obrona wody krzemem zajmuje około tygodnia.
Tyle czasu potrzebuje ten minerał, aby naładować i zmiękczyć wodę, neutralizując sole magnezu i potasu.
Ta metoda jest odpowiednia wyłącznie do użytku domowego.
Możesz zmiękczyć wodę różne sposoby. W tej chwili istnieją takie główne sposoby zmiękczania wody:
fizyczny sposób. Przy stosowaniu tej metody zmiękczania sztywności wykluczone jest stosowanie wszelkiego rodzaju chemikaliów. Ta metoda czyszczenia jest idealna do zmiękczania wody używanej w życiu codziennym - do gotowania i picia.
metoda membranowa. Metody membranowe, istnieje kilka podstawowych metod.
Jednym z najpopularniejszych podgatunków czyszczenia membran jest odwrócona osmoza lub elektrodializa. Istotą tej metody jest odsalanie wody za pomocą ciśnienia. Ta woda staje się zdatna do picia.
W urządzeniu do takiego czyszczenia znajduje się membrana, która jest perforowaną warstwą w filtrze wykonaną z drogich materiałów. Perforację, czyli zastosowanie otworów przelotowych, wykonuje się z uwzględnieniem wielkości cząsteczki wody. Pozwala to zatrzymać na powierzchni membrany wszelkie zanieczyszczenia przekraczające wielkość cząsteczki wody.
Filtracja z wykorzystaniem odwróconej osmozy jest tak wysokiej jakości, że taka woda może być wykorzystywana nie tylko do picia, ale także w różnych dziedzinach produkcji, np. w farmakologii.
Drugą metodą oczyszczania membrany jest nanofiltracja.
Nanofiltracja prowadzona jest pod niskim ciśnieniem. Główną zaletą tej metody jest to, że wodę można uzyskać dokładnie w takim stopniu oczyszczenia i miękkości, jaki jest niezbędny do określonych celów. Możesz uzyskać różne wyniki czyszczenia, wymieniając membranę w urządzeniu filtrującym.
Do głównych wad tej metody należy zaliczyć fakt, że większość oczyszczanej wody pozostaje w urządzeniu przez długi czas.
Taka sytuacja ma miejsce, ponieważ woda przesącza się przez membranę z małą prędkością. Ponadto w takim urządzeniu jest odpowiednio więcej niż jeden filtr, a przejście każdego z nich zajmie określoną ilość czasu.
W jednym urządzeniu można łączyć i instalować odwróconą osmozę, filtr mechaniczny a także klimatyzację.
Ta metoda jest idealna do oczyszczania wody nie tylko z wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń, ale także z różnego rodzaju bakterii. Woda pitna musi być wolna od bakterii.
Dlatego klimatyzację najczęściej montuje się na tych urządzeniach, których zadaniem jest wytwarzanie wody pitnej.
Jednak zastosowanie takiej instalacji w domu jest obecnie trudno dostępną metodą czyszczenia.
Sposób chemiczny. Do chemicznej metody czyszczenia stosuje się odpowiednio chemikalia. Należą do nich chlorek sodu i fosforany.
Dzięki tej metodzie czyszczenia wodociąg zainstalowane są specjalne dozowniki.
Jednak metoda chemiczna może być niebezpieczna, ponieważ substancje użyte do czyszczenia mogą przyczynić się do powstania dodatkowych zanieczyszczeń, co w efekcie spowoduje powstanie nowego osadu.
metoda wymiany jonowej. Wymiana jonów należy do najbardziej zaawansowanych technologicznie proste sposoby oczyszczanie i zmiękczanie wody.
Jego prostota polega na tym, że do realizacji tego procesu nie jest konieczne wznoszenie żadnych skomplikowanych konstrukcji.
Ta metoda działa na zasadzie wymiany jonowej.
Głównym elementem takich urządzeń czyszczących jest żywica żelowa. Żywica zawiera ogromną ilość sodu. Sód w kontakcie z twardą wodą jest wymieniany na kryształy wapnia i magnezu.
Tak więc niezwykle prosty i szybkie czyszczenie woda i jej zmiękczanie.
Od czasu do czasu należy jednak wymieniać wkłady żywiczne stosowane w gospodarstwie domowym, ponieważ sód ma tendencję do wyciekania z niego.
A naboje używane w przemyśle można regenerować za pomocą specjalnego rozwiązania. Dzięki temu rozwiązaniu wkład jest myty, a środki chemiczne przywracają poziom sodu.
Dzięki tej metodzie woda jest bardzo szybko i wydajnie oczyszczana. Ale nie można tego nazwać niedrogim lub nawet niedrogim. W końcu wkłady wymagają znacznych wydatków, a także ich odtworzenia.
Dzbanki domowe - filtry oparte na tej metodzie mają niską wydajność: tylko kilka litrów.
Aby zapewnić wodzie pitnej wystarczający poziom oczyszczenia i zmiękczenia, konieczne jest dodatkowo zastosowanie jednego lub więcej filtrów opartych na innych metodach.
Metoda bezodczynnikowa. Aby zrozumieć, czym jest bezodczynnikowa metoda zmiękczania wody, warto rozważyć jedną z najczęstszych metod - siłę magnetyczną.
Urządzenia tej metody czyszczenia oparte są na wykorzystaniu magnesy trwałe zwiększona moc.
Taka instalacja nie wymaga dużego wysiłku podczas instalacji, a także późniejszego demontażu.
Jest również niezwykle łatwy w utrzymaniu i nie wymaga żadnych specjalnych wkładów wymiennych ani dodatkowego czyszczenia.
Proces oczyszczania następuje dzięki temu, że pole sił magnetycznych przechodzi przez wodę w szczególny sposób. Jednocześnie ciężkie sole twardniejące wodę zmieniają swoją formułę w postaci igieł. Ich kształt umożliwia proces tarcia dotkniętych powierzchni stara waga, co skutkuje jego całkowitą eliminacją.
Oczyszczona w ten sposób woda musi być: temperatura pokojowa, jego przepływ nie powinien być zmienny, ale stały, podobnie jak prędkość jego ruchu.
Aby zneutralizować wady tej metody, dodano pole magnetyczne Elektryczność. W efekcie powstała instalacja, która łączy oba rodzaje ekspozycji – elektromagnetyczną.
Najpopularniejszą metodą jest zmiękczanie metodą wymiany jonowej.
Główną różnicą pomiędzy urządzeniami przemysłowymi do uzdatniania i zmiękczania wody od domowych jest to, że mają różne pojemności zbiorników, a dodatkowo wykorzystują różne klasy żywic jonowymiennych.
Ponieważ wszystkie urządzenia wymagają okresu regeneracji, ilość wody, która może przez nie przepływać, będzie ściśle określona.
W przypadku, gdy ilość wody jest niewielka, można zastosować również sprzęt AGD.
Kiedy rozmawiamy o dużych ilościach wody, sensowne jest zainstalowanie zmiękczaczy dupleksowych.
Takie urządzenie składa się z dwóch cylindrów, którymi steruje jeden sąsiedni zawór.
Takie urządzenie nazywa się urządzeniem ciągłym, ponieważ gdy woda jest zmiękczana w jednej butelce, żywica w drugiej butelce ma czas na odzyskanie sił.
Ogromną rolę odgrywa również klasa żywicy jonowymiennej. Zmiękczacze stosowane w gospodarstwie domowym wykorzystują tylko żywicę spożywczą, podczas gdy przemysł może stosować różne gatunki żywicy.
.jpg)
