BLOG

I industriel vandbehandling henviser demineralisering til fjernelse af opløste faste stoffer fra fødevand og processtrømme. Hvis du undersøger mulighederne for vandbehandling og rensning, spørger du måske: “Hvad er demineralisering af vand, og hvordan virker det?”

Den følgende artikel giver en enkel forklaring på, hvordan demineralisering virker, hvad du kan forvente af et gennemsnitligt demineraliseringssystem, og hvilke forurenende stoffer der typisk fjernes af demineraliseringsteknologier.

Hvad er demineralisering af vand?

Demineralisering er en form for vandrensning. Selv om det kan henvise til enhver behandlingsproces, der fjerner mineraler fra vand, er udtrykket demineralisering typisk specifikt forbeholdt ionbytningsprocesser (IX), der anvendes til næsten total fjernelse af ioniske mineralske forurenende stoffer. Ofte anvendes udtrykkene demineralisering og deionisering i flæng.

IX-demineralisering anvender både kation- og anionbytterharpikser, nogle gange endda i den samme kolonne eller seng. Efter demineralisering vil det behandlede vand have en høj renhedsgrad, der kan sammenlignes med destilleret vand, men typisk til en meget lavere pris.

Hvad er inkluderet i et grundlæggende demineraliseringssystem?

Den specifikke udformning og komponenterne i et IX-demineraliseringssystem kan variere fra den ene anvendelse til den anden baseret på procesbetingelser og sammensætningen af den strøm, der skal behandles. Alligevel vil de fleste demineraliseringssystemer omfatte følgende komponenter:

• En eller flere IX-kolonner
• Doseringssystem for regenereringsmiddel
• Lagertanke til kemisk fødevarelagring
• PLC, reguleringsventiler og rørføring
• IX-harpikser

Der er en vis fleksibilitet i konfigurationen af et demineraliseringssystem for at opfylde forskellige procesforhold og renhedsmål optimalt. Ved udformningen af et demineraliseringssystem bør der bl.a. tages hensyn til variabiliteten af tilførselsvandet, det nødvendige renhedsniveau, systemets fodaftryk, tolerance for ionlækage (især natrium og silica) og kravene til kemisk tilførsel.

Hvordan virker demineralisering?

Som vi har sagt, henviser demineralisering typisk til fjernelse af opløste mineralske faste stoffer gennem en IX-proces. Men før vi går dybere ind i, hvordan demineralisering fungerer, vil vi gennemgå de grundlæggende principper for en IX-reaktion.

I nærvær af vand dissocieres mineraler og salte til deres bestanddelende ioner. Disse opløste faste stoffer består af negativt ladede ioner, der er kendt som anioner, og positivt ladede ioner, der er kendt som kationer, som hver især tiltrækkes af modioner (eller ioner med en modsat ladning). I en IX-kolonne er der en harpiks, som består af plastperler, hvortil der er bundet en ionisk funktionel gruppe. Disse funktionelle grupper holder ioner med modsat ladning løst fast ved hjælp af gensidig elektrostatisk tiltrækning. Under en aktiv IX-cyklus tilføres der vand med opløste ioner til harpiksen. Ionerne i opløsningen bytter plads med ionerne på harpikskuglerne og klamrer sig til harpiksens funktionelle grupper, selv når den resulterende opløsning drænes væk. IX sker, når en ion har større affinitet for den funktionelle gruppe end den ion, der allerede er til stede. De specifikke ioniske forurenende stoffer, der er til stede, vil diktere, om der er behov for anioniske og/eller kationiske harpikstyper.

I en typisk IX-reaktion resulterer ionudvekslingen simpelthen i udskiftning af forurenende ioner med andre, mindre ubehagelige ioner. I et IX-natriumafdæmpningssystem er formålet f.eks. at fjerne hårdhedsioner (f.eks. Ca2+ eller Mg2+) fra opløsningen ved at erstatte dem med natriumioner (Na+). Som følge heraf vil den behandlede opløsning have lidt eller ingen hårdhed, men den vil indeholde en større koncentration af natriumioner.

Mens dette er acceptabelt for mange anvendelser, kræver nogle processer en næsten fuldstændig fjernelse af opløste faste stoffer. Det er her, at demineralisering kommer ind i billedet. Ved demineralisering udskiftes kationer i tilførselsvandet med hydrogen (H+)-ioner og kationer med hydroxyl (OH-)-ioner. Resultatet er vand: H+ + OH-OH → H2O. Generelt fås IX-systemer til demineralisering i enten to-bed- eller blandet-bed-konfigurationer, som beskrevet nedenfor.

To-bed IX

To-bed- eller dobbeltsengsvekslere anvender to eller flere IX-harpiksbede eller -kolonner til behandling af en strøm, som hver indeholder en bestemt type IX-harpiks. Ved tobed demineralisering behandles en strøm først med en stærk syrekation (SAC)-harpiks, der fanger de opløste kationer og frigiver hydrogen (H+)-ioner i udveksling. Den resulterende mineralsyreopløsning ledes derefter til det stærkt basiske anion- (SBA) harpiksbed. Dette andet trin binder de anioniske forurenende stoffer og frigiver samtidig hydroxidioner (OH-), som kombineres med de eksisterende hydrogenioner (H+) for at danne vand. Den resulterende strøm har et lavt TDS-indhold og en næsten neutral pH-værdi. Mens to-sengsvekslere er effektive til demineralisering, kan natriumlækage påvirke kvaliteten af deres output, især for strømme med høj TDS og/eller lav pH.

Mixed-bed IX

Mixed-bed-vekslere giver en højere vandkvalitet sammenlignet med to-sengs-systemer. Blandede-bed ionbyttere indeholder en blanding af forskellige IX-harpikser, der er anbragt i en enkelt IX-kolonne. Når en strøm føres ind i enheden, finder kation- og anionudvekslingsreaktionerne sted samtidig i enheden, hvilket har den virkning, at der ikke længere er problemer med natriumlækage, som kan forringe kvaliteten af det vand, der produceres af et twin-bed IX-system. Blandede bed-vekslere producerer vand af højere kvalitet, men de kræver også en mere omfattende harpiksregenereringsproces. Desuden er mixed-bed-enheder mere modtagelige for tilsmudsning af harpiks og/eller ringere systemfunktion på grund af udsving i strømindholdet, og de anvendes derfor typisk efter andre behandlingsforanstaltninger.

Hvilke forurenende stoffer fjerner demineralisering?

Demineralisering resulterer generelt i næsten fuldstændig fjernelse af mineraler og er derfor typisk forbeholdt anvendelser, der kræver en højere grad af vandrensning, som f.eks. tilførsel af vand til højtrykskedler, skyllevand til fødevare- og drikkevareindustrien eller processtrømme, der f.eks. anvendes ved elektronikfremstilling. Til ferskvandsanvendelser kan demineralisering være et godt alternativ til destillation, da det er i stand til at producere vand af samme kvalitet som destilleret vand, men gennem en mere omkostningseffektiv ionbytningsproces.

Nedenfor har vi skitseret de mest almindelige forurenende stoffer, der behandles af demineralisatorer:

Kationer

Kationharpikserne i et demineraliseringssystem vil udveksle kationer, eller forurenende stoffer med en positiv ladning. Almindelige kationiske forurenende stoffer omfatter:

• Kalcium (Ca2+)
• Jern (Fe3+)
• Magnesium (Mg2+)
• Mangan (Mn2+)
• Kalium (K+)
• Natrium (Na+)

Anioner

Anionharpikserne i et demineraliseringssystem vil udveksle anioner, eller forurenende stoffer med en negativ ladning. Almindelige anioniske forurenende stoffer omfatter:

• Alkalinitet (CO32-, HCO3-)
• Klorid (Cl-)
• Nitrat (NO3-)
• Sulfater (SO42-)
• Silica (SiO2)

Hvordan SAMCO kan hjælpe

SAMCO har over 40 års erfaring med at identificere passende demineraliseringsteknologier, der kan bidrage til at sænke omkostninger og affaldsmængder og samtidig øge produktkvaliteten. Hvis du ønsker flere oplysninger eller ønsker at komme i kontakt med os, kan du kontakte os her for at arrangere en konsultation med en ingeniør eller anmode om et tilbud. Vi kan hjælpe dig gennem trinene til udvikling af den rette løsning og realistiske omkostninger for dine behov for et demineraliseringsbehandlingssystem.

For at lære mere om SAMCO’s innovative teknologier til fjernelse af hårdhed og opløste faste stoffer kan du besøge vores side om demineralisering og ultrarene vandbehandlingsløsninger her.

Nogle andre artikler om demineralisering, som du måske også vil finde nyttige, omfatter:

• Hvor meget koster et vanddemineraliseringssystem til dit anlæg?
• Hvad er den bedste måde at demineralisere industrielt procesvand på?
• Hvad er egenskaberne ved demineraliseret vand, og hvordan kan det gavne dit anlæg?
• Hvad er det bedste demineraliseringssystemudstyr og forsyningsvirksomheder?
• Hvad er forskellen mellem demineraliseret, deioniseret og destilleret vand?