Posiadanie twardej wody jest czymś, nad czym zastanawia się wiele osób. Może to być spowodowane przez wiele różnych czynników, więc ważne jest, aby być w stanie określić, jak usunąć twardość wody. Można to zrobić za pomocą systemu odwróconej osmozy lub pijąc dużo wody destylowanej. Posiadanie twardej wody może być szkodliwe dla zdrowia, dlatego ważne jest, aby wiedzieć, jak się jej pozbyć.
Węglan wapnia i magnezu
Posiadanie twardej wody może być uciążliwe. Może być ciężka dla rur i urządzeń, a także powodować powstawanie piany z mydła. Może również wpływać na smak wody. Na szczęście istnieją metody usuwania węglanu wapnia i magnezu z wody.
Głównymi czynnikami powodującymi twardość wody są wapń i magnez. Te dwa związki tworzą kamień w bojlerach i podgrzewaczach wody. W niektórych przypadkach zostały one powiązane z chorobami układu krążenia. Niektóre badania sugerują również związek między twardością wody a powstawaniem kamieni nerkowych. Jednak wyniki te nie były jednoznaczne.
Proces usuwania węglanu wapnia i magnezu z wody odbywa się w zamkniętym reaktorze ciśnieniowym. Tego typu reaktor składa się z maszyny wtryskującej CO2 oraz butli zawierającej 60 litrów wody gazowanej. Maksymalne ciśnienie robocze wynosi 10 barów. Natężenie przepływu gazu CO2 wynosi od siedmiu do 21 g/L w temperaturze pokojowej.
Pierwszym etapem usuwania węglanu wapnia i magnezu z wody jest zmniejszenie ilości rozpuszczonych substancji stałych. Dokonuje się tego poprzez dodanie do wody surowej kombinacji wapna i sody kalcynowanej. Pomaga to w promowaniu reakcji strącania, która umożliwi zmiękczanie.
Drugim krokiem jest podniesienie temperatury wody. Powoduje to, że węglan wapnia łatwiej się rozpuszcza. Dodatkowo zmniejsza rozpuszczalność magnezu. To zmniejszenie spowoduje spadek twardości magnezowej.
Ostatni etap usuwania węglanu wapnia i magnezu z wody obejmuje szereg procesów chemicznych i fizycznych. Jest to tzw. zmiękczanie w procesie gorącym. Jest to zwykle wykonywane pod ciśnieniem w temperaturze około 227 do 240 stopni F.
Wymiana jonowa
Posiadanie twardej wody jest złą rzeczą, a wymiana jonowa jest sposobem na jej usunięcie. W rzeczywistości stała się ona standardową alternatywą dla wapna i sody kalcynowanej w wielu branżach. Proces ten ma również wiele zalet, w tym fakt, że jest bardziej ekonomiczny dla uzdatniania wód gruntowych.
W swojej najbardziej podstawowej formie, wymiana jonowa zastępuje jony wapnia i magnezu w wodzie jonami sodu. Odbywa się to poprzez umożliwienie jonom tworzącym twardość przyłączenia się do kulki żywicy, gdzie są tymczasowo zatrzymywane. Żywica uwalnia następnie nowe jony po przepłukaniu roztworem regenerującym.
Ilość twardości, którą można usunąć z wody, zależy od ilości soli użytej do regeneracji. Ponadto pH wody, która dostaje się do żywicy ma istotny wpływ na powinowactwo żywicy do jonów wapnia i magnezu.
Obecnie wyróżnia się dwa rodzaje nieorganicznej wymiany jonowej. Jeden z nich nazywany jest „organiczną wymianą jonową”. Żywice te są dużymi polimerowymi ciałami stałymi, często składającymi się z mikroporowatych kulek. Kulki mają zazwyczaj średnicę od 0,3 do 1,3 mm i zawierają 50 procent wody.
Inny rodzaj nieorganicznej wymiany jonowej, „wymiana kationowa”, zastępuje jony w roztworach jonami innych gatunków jonowych. Kationowe żywice jonowymienne zawierają zwykle czwartorzędowe kationy amonowe jako jony stałe i sulfoniany jako ruchome przeciwjony.
Oprócz usuwania twardości, system wymiany jonowej może być używany do usuwania z wody różnych naładowanych cząsteczek i atomów. Jest on stosowany w przetwórstwie spożywczym, górnictwie i syntezie chemicznej. Ponadto, wymiana jonowa jest również stosowana w systemach odwróconej osmozy w celu uzupełnienia wody, która przez nie przepływa.
Chelatacja
Wśród różnych metod stosowanych do zmiękczania twardej wody, wymiana jonowa jest uważana za najbardziej efektywną. Technika ta wykorzystuje kolumnę zeolitową do wiązania niechcianych jonów i uwalniania jonów akceptowalnych.
Istnieje również kilka metod, które polegają na odwróconej osmozie, aby zmiękczyć wodę. Techniki te działają poprzez filtrowanie większych jonów odpowiedzialnych za twardość wody. Ostatecznie, skutkuje to czystą wodą. Istnieją jednak pewne wady stosowania tej metody.
Powszechnie stosowanym jonem w tym procesie jest sód. Ponieważ ten przeciwjon jest również obecny w organizmie, osoby na diecie z ograniczeniem sodu mogą chcieć rozliczyć się ze zwiększonego spożycia poprzez zmiękczoną wodę.
Wiele komercyjnych środków czyszczących zawiera chelanty. Środki te wiążą się z toksycznymi jonami metali i zapobiegają odkładaniu się wapnia i magnezu.
Związki te znane są również jako budulce kompleksujące. Dzielą się na dwie kategorie – te bez fosforu i te z fosforem.
Istnieje kilka czynników chelatujących, takich jak ligandy polidentatowe, które są szczególnie przydatne do wiązania kationów wapnia i magnezu. W przeszłości EDTA był standardowym środkiem chelatującym ołów. Obecnie jest on zastępowany przez mniej toksyczne analogi.
Stała stabilności kompleksu zależy od budowy atomowej chelatowanych metali. Wyraża się to w postaci równania równowagi. Jest to ważne, ponieważ wartość stabilności kompleksu wpływa na eliminację z określonego miejsca.
Idealnie byłoby, gdyby chelator charakteryzował się wysoką rozpuszczalnością w wodzie i był w stanie dotrzeć do miejsc magazynowania metalu. Powinny również charakteryzować się wysoką tolerancją pH i odpornością na biotransformację.
Jeśli twardość wody jest zbyt wysoka, odwrócona osmoza może nie być najlepszym rozwiązaniem. Istnieją inne opcje chelatowania twardej wody, takie jak destylacja lub strącanie.
Odwrócona osmoza
Użycie odwróconej osmozy do usunięcia twardości wody jest popularną metodą zapewnienia czystej, zdrowej wody pitnej. Odwrócona osmoza to proces wymuszania rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę o niskim stężeniu. Usuwa rozpuszczone jony, cząstki zawieszone i niektóre zanieczyszczenia organiczne.
Istnieje kilka rodzajów systemów odwróconej osmozy. Kompletny system może zawierać ozon, światło ultrafioletowe i dodatkowe etapy oczyszczania wody.
Pierwszym krokiem w usuwaniu twardości wody jest zmniejszenie stężenia minerałów. Jeśli Twoja woda zawiera zbyt dużo wapnia, magnezu i innych rozpuszczonych minerałów, membrana odwróconej osmozy będzie się zatykać. Może to doprowadzić do kosztownych napraw.
Następnie, filtr węglowy pomoże zredukować chlor i chloraminy. Stosowana jest również membrana typu thin film composite (TFC). Ten typ membrany ma dłuższą żywotność niż membrana CTA.
Zmiękczacz wody to kolejny system uzdatniania wody. Jest to urządzenie, którego działanie polega na usunięciu z wody żelaza i innych pierwiastków. Podniesie również pH i zneutralizuje kwasowość wody.
Wybierając firmę oczyszczającą wodę, znajdź taką, która może świadczyć usługi testowania. Będą one badać wodę pod kątem wszelkich bakterii i wirusów. Posiadanie regularnego monitoringu poprawi żywotność Twojej membrany.
Jeśli używasz odwróconej osmozy do usuwania miękkości wody, ważne jest, aby utrzymać wodę tak czystą, jak to możliwe. Woda o wysokiej zawartości minerałów może zatkać membranę i jeśli nie masz dobrego źródła wody, twój system odwróconej osmozy nie będzie działał.
Należy zawsze pamiętać, że uzdatniona woda z kranu nie jest substytutem świeżej, zdrowej wody. Wiele ryb tropikalnych rozwija się w uzdatnionej wodzie z kranu.
Destylacja
Zastosowanie procesu destylacji może pomóc w usunięciu twardości wody. Jest to jeden z najstarszych procesów uzdatniania wody i ma zdolność do usuwania prawie wszystkich zanieczyszczeń z wody pitnej. Może również zabić mikroorganizmy i bakterie, a także może usunąć niektóre metale śladowe i związki organiczne.
Proces destylacji działa poprzez gotowanie wody. Powoduje to ucieczkę tlenu, a opary są zbierane w skraplaczu. Opary są następnie chłodzone za pomocą wentylatora, aby przekształcić je z powrotem w kropelki wody. Powstała w ten sposób woda jest gotowa do użycia.
Podczas procesu destylacji, niektóre związki organiczne i lotne rozpuszczalniki będą parować wraz z wodą. Te związki organiczne są określane jako VOC. Związki te mają temperatury wrzenia zbliżone do temperatury wody. Jeśli nie zostaną usunięte, zanieczyszczenia będą się kondensować i wracać do cieczy wraz z wodą.
Destylacja jest również skuteczna w eliminowaniu niektórych pestycydów. Dzieje się tak dlatego, że pestycydy mają wyższe punkty wrzenia niż woda. Jeśli jednak związki te nie zostaną usunięte, wrócą do cieczy z wodą, a pary pozostaną w komorze wrzenia.
Oprócz usuwania szkodliwych związków, proces destylacji może również wyeliminować wirusy i bakterie. Jest to świetne rozwiązanie w sytuacjach awaryjnych.
Jeśli zdecydujesz się na zakup destylatora, pamiętaj, że będziesz musiał zapewnić źródło czystej, pitnej wody. Niektóre destylatory mają automatyczne urządzenia wyłączające, które wyłączą urządzenie, jeśli woda pitna jest niska.
Aby upewnić się, że urządzenie działa efektywnie, należy je regularnie czyścić. Należy przestrzegać zaleceń dotyczących czyszczenia wszystkich części urządzenia.
Podobne tematy