BLOG

V průmyslové úpravě vody se demineralizací rozumí odstraňování rozpuštěných pevných látek z napájecí vody a technologických proudů. Pokud zkoumáte možnosti úpravy a čištění vody, možná se ptáte: „Co je to demineralizace vody a jak funguje?“

Následující článek nabízí jednoduché vysvětlení, jak demineralizace funguje, co můžete očekávat od průměrného demineralizačního systému a jaké kontaminanty jsou obvykle demineralizačními technologiemi odstraňovány.

Co je demineralizace vody?

Demineralizace je typ čištění vody. Ačkoli se může vztahovat na jakýkoli proces úpravy, který odstraňuje minerální látky z vody, termín demineralizace je obvykle vyhrazen konkrétně pro procesy iontové výměny (IX) používané pro téměř úplné odstranění iontových minerálních kontaminantů. Často se termíny demineralizace a deionizace používají zaměnitelně.

IX demineralizace využívá kationtové i aniontové výměnné pryskyřice, někdy dokonce ve stejné koloně nebo loži. Po demineralizaci bude mít upravená voda vysokou úroveň čistoty srovnatelnou s destilovanou vodou, ale obvykle s mnohem nižšími náklady.

Co je součástí základního demineralizačního systému?

Konkrétní konstrukce a komponenty demineralizačního systému IX se mohou lišit v závislosti na podmínkách procesu a složení upravovaného proudu. Přesto bude většina demineralizačních systémů obsahovat následující součásti:

• Jedna nebo více kolon IX
• Systém dávkování regenerantu
• Skladovací nádrže chemického materiálu
• PLC, řídicí ventily a potrubí
• Pryskyřice IX

Konfigurace demineralizačního systému je do určité míry flexibilní, aby optimálně vyhovovala různým podmínkám procesu a cílům čistoty. Při navrhování demineralizačního systému je třeba vzít v úvahu mimo jiné variabilitu napájecí vody, potřebnou úroveň čistoty, plochu systému, toleranci úniku iontů (zejména sodíku a oxidu křemičitého) a požadavky na chemické krmivo.

Jak demineralizace funguje?

Jak jsme již řekli, demineralizace obvykle znamená odstranění rozpuštěných pevných minerálních látek pomocí procesu IX. Než se však dostaneme hlouběji k tomu, jak demineralizace funguje, projdeme si základní principy reakce IX.

V přítomnosti vody dochází k disociaci minerálů a solí na jejich složkové ionty. Tyto rozpuštěné pevné látky se skládají ze záporně nabitých iontů známých jako anionty a kladně nabitých iontů známých jako kationty, z nichž každý je přitahován protiionty (neboli ionty s opačným nábojem). V koloně IX je přítomna pryskyřice, která se skládá z plastových kuliček, na něž je navázána iontová funkční skupina. Tyto funkční skupiny volně drží ionty s opačným nábojem prostřednictvím vzájemné elektrostatické přitažlivosti. Během aktivního cyklu IX se do pryskyřice přivádí voda s rozpuštěnými ionty. Ionty v roztoku si vymění místo s ionty na kuličkách pryskyřice a přilnou k funkčním skupinám pryskyřice, i když je výsledný roztok odváděn. K IX dochází, když má jeden ion větší afinitu k funkční skupině než ion, který je již přítomen. Konkrétní přítomné iontové kontaminanty určují, zda jsou zapotřebí aniontové a/nebo kationtové typy pryskyřic.

V typické reakci IX výměna iontů jednoduše vede k nahrazení kontaminujících iontů jinými, méně závadnými ionty. Například v systému změkčování IX sodíkem je cílem odstranit z roztoku ionty tvrdosti (např. Ca2+ nebo Mg2+) jejich nahrazením ionty sodíku (Na+). Výsledkem je, že upravený roztok bude mít malou nebo žádnou tvrdost, ale bude obsahovat větší koncentraci sodných iontů.

Ačkoli je to pro mnoho aplikací přijatelné, některé procesy vyžadují téměř úplné odstranění rozpuštěných pevných látek. Zde přichází na řadu demineralizace. Při demineralizaci se kationty v napájecí vodě vyměňují za vodíkové ionty (H+) a kationty za hydroxylové ionty (OH-). Výsledkem je voda: H+ + OH-OH → H2O. Obecně jsou demineralizační systémy IX k dispozici ve dvouložiskových nebo smíšených konfiguracích, jak je podrobně popsáno níže.

Dvouložiskové výměníky IX

Dvouložiskové nebo dvouložiskové výměníky používají k úpravě proudu dvě nebo více ložisek nebo kolon s pryskyřicí IX, z nichž každá obsahuje určitý typ pryskyřice IX. Při dvouplášťové demineralizaci se proud nejprve upravuje pryskyřicí pro silné kyselé kationty (SAC), která zachycuje rozpuštěné kationty a výměnou uvolňuje vodíkové ionty (H+). Vzniklý roztok minerální kyseliny je poté veden do lože se silně bazickou aniontovou pryskyřicí (SBA). Tento druhý krok zachytí aniontové kontaminanty a zároveň uvolní hydroxidové ionty (OH-), které se spojí se stávajícími vodíkovými ionty (H+) za vzniku vody. Výsledný proud má nízký obsah TDS a téměř neutrální pH. Dvouplášťové výměníky jsou sice pro demineralizaci účinné, ale únik sodíku může ovlivnit kvalitu jejich výstupu, zejména u proudů s vysokým TDS a/nebo nízkým pH.

Výměníky se smíšeným ložem IX

Výměníky se smíšeným ložem nabízejí vyšší kvalitu vody ve srovnání s dvouplášťovými systémy. Iontoměniče se smíšeným ložem obsahují směs různých pryskyřic IX umístěných v jedné koloně IX. Když se do jednotky přivádí proud, probíhají v ní kationtové a aniontové výměnné reakce současně, což má za následek řešení problémů s únikem sodíku, které mohou ohrozit kvalitu vody vyráběné dvouplášťovým systémem IX. Směsné výměníky sice produkují vodu vyšší kvality, ale zároveň vyžadují náročnější proces regenerace pryskyřice. Směsné jednotky jsou navíc náchylnější k zanášení pryskyřic a/nebo horší funkci systému v důsledku kolísání obsahu proudu, a proto se obvykle používají až za dalšími úpravárenskými opatřeními.

Jaké kontaminanty demineralizace odstraňuje?

Demineralizace obecně vede k téměř úplnému odstranění minerálů, a proto je obvykle vyhrazena pro aplikace vyžadující vyšší úroveň čistoty vody, jako je napájecí nebo doplňovací voda pro vysokotlaké kotle, oplachová voda pro potravinářský a nápojový průmysl nebo procesní toky používané například při výrobě elektroniky. Pro aplikace se sladkou vodou může být demineralizace dobrou alternativou k destilaci, protože je schopna vyrobit vodu podobné kvality jako voda destilovaná, ale prostřednictvím nákladově efektivnějšího procesu iontové výměny.

Níže uvádíme nejběžnější kontaminanty zpracovávané demineralizátory:

Kationty

Kationtové pryskyřice v demineralizačním systému vyměňují kationty neboli kontaminanty s kladným nábojem. Mezi běžné kationtové kontaminanty patří např:

• Vápník (Ca2+)
• Železo (Fe3+)
• Hořčík (Mg2+)
• Mangan (Mn2+)
• Draslík (K+)
• Sodík (Na+)

Aniony

Aniontové pryskyřice v demineralizačním systému vyměňují anionty, nebo kontaminanty se záporným nábojem. Mezi běžné aniontové kontaminanty patří např:

• Alkalita (CO32-, HCO3-)
• Chloridy (Cl-)
• Nitráty (NO3-)
• Sulfáty (SO42-)
• Křemelina (SiO2)

Jak může společnost SAMCO pomoci

SAMCO má více než 40 let zkušeností s identifikací vhodných demineralizačních technologií, které pomáhají snižovat náklady a objemy odpadu a zároveň zvyšovat kvalitu produktů. Chcete-li získat další informace nebo nás kontaktovat, kontaktujte nás zde a domluvte si konzultaci s technikem nebo si vyžádejte cenovou nabídku. Můžeme vás provést kroky k vytvoření správného řešení a realistických nákladů pro vaše potřeby demineralizačního systému úpravy vody.

Chcete-li se dozvědět více o inovativních technologiích společnosti SAMCO pro odstraňování tvrdosti a rozpuštěných pevných látek, navštivte naši stránku o demineralizaci a řešeních pro ultračistou úpravu vody zde.

Některé další články o demineralizaci by se vám také mohly hodit:

• Kolik stojí systém demineralizace vody pro váš závod?
• Jaký je nejlepší způsob demineralizace průmyslové vody?
• Jaké jsou vlastnosti demineralizované vody a jak může prospět vašemu závodu?
• Jaká jsou nejlepší zařízení pro demineralizační systémy a dodavatelské společnosti?
• Jaký je rozdíl mezi demineralizovanou, deionizovanou a destilovanou vodou?

Jaký je rozdíl mezi demineralizovanou, deionizovanou a destilovanou vodou?