BLOG

Az ipari vízkezelésben a demineralizáció az oldott szilárd anyagok eltávolítására utal a tápvízből és a technológiai áramlatokból. Ha a vízkezelés és víztisztítás lehetőségeit vizsgálja, talán azt kérdezi: “Mi a víz demineralizációja és hogyan működik?”

A következő cikk egyszerű magyarázatot ad arra, hogyan működik a demineralizáció, mit várhat egy átlagos demineralizációs rendszertől, és milyen szennyeződéseket távolítanak el jellemzően a demineralizációs technológiák.

Mi a víz demineralizációja?

A demineralizáció a víztisztítás egyik típusa. Bár bármilyen kezelési folyamatra utalhat, amely eltávolítja az ásványi anyagokat a vízből, a demineralizáció kifejezést általában kifejezetten az ionos ásványi szennyeződések közel teljes eltávolítására használt ioncserélő (IX) eljárásokra tartják fenn. Gyakran a demineralizálás és a deionizálás kifejezéseket felváltva használják.

A IX demineralizálás mind a kation-, mind az anioncserélő gyantákat használja, néha még ugyanabban az oszlopban vagy ágyban is. A demineralizációt követően a kezelt víz a desztillált vízhez hasonlóan magas tisztaságú lesz, de jellemzően sokkal alacsonyabb költséggel.

Mit tartalmaz egy alap demineralizációs rendszer?

A IX demineralizációs rendszer konkrét kialakítása és összetevői alkalmazásonként változhatnak a folyamat körülményei és a kezelendő vízáram összetétele alapján. Mégis, a legtöbb demineralizációs rendszer a következő komponenseket tartalmazza:

• Egy vagy több IX oszlop
• Regenerálószer-adagoló rendszer
• Kémiai tápanyag-tároló tartályok
• PLC, vezérlőszelepek és csővezetékek
• IX gyanták

A demineralizációs rendszer konfigurációja bizonyos rugalmasságot mutat a különböző technológiai feltételek és tisztasági célok optimális teljesítése érdekében. A demineralizációs rendszer kialakításakor figyelembe kell venni többek között a tápvíz változékonyságát, a szükséges tisztasági szintet, a rendszer alapterületét, az ionszivárgás (különösen a nátrium és a szilícium-dioxid) tolerálhatóságát és a vegyszerellátási követelményeket.

Hogyan működik a demineralizáció?

Amint már említettük, a demineralizáció általában az oldott ásványi szilárd anyagok IX-es eljárással történő eltávolítására utal. Mielőtt azonban mélyebben belemerülnénk a demineralizáció működésébe, áttekintjük az IX reakció alapelveit.

Víz jelenlétében az ásványi anyagok és sók az őket alkotó ionokra disszociálnak. Ezek az oldott szilárd anyagok negatív töltésű ionokból, úgynevezett anionokból, és pozitív töltésű ionokból, úgynevezett kationokból állnak, amelyek mindegyike vonzódik az ellenionokhoz (vagy ellentétes töltésű ionokhoz). Az IX oszlopban egy gyanta van jelen, amely műanyag gyöngyökből áll, amelyekhez ionos funkciós csoportot kötöttek. Ezek a funkcionális csoportok a kölcsönös elektrosztatikus vonzás révén lazán megtartják az ellentétes töltésű ionokat. Egy aktív IX ciklus során a gyantába oldott ionokat tartalmazó vizet vezetnek. Az oldatban lévő ionok helyet cserélnek a gyantagyöngyökön lévő ionokkal, és a gyanta funkciós csoportjaihoz tapadnak, még akkor is, amikor a keletkező oldat lefolyik. IX akkor történik, amikor az egyik ion nagyobb affinitással rendelkezik a funkciós csoporthoz, mint a már jelen lévő ion. A jelen lévő specifikus ionos szennyeződések diktálják, hogy anionos és/vagy kationos gyanta típusokra van-e szükség.

Egy tipikus IX reakcióban az ionok cseréje egyszerűen a szennyező ionok más, kevésbé kifogásolható ionokkal való cseréjét eredményezi. Egy IX nátriumlágyító rendszerben például a cél a keménységi ionok (pl. Ca2+ vagy Mg2+) eltávolítása az oldatból azáltal, hogy azokat nátriumionokkal (Na+) helyettesítik. Ennek eredményeképpen a kezelt oldat nem vagy alig tartalmaz keménységet, de nagyobb koncentrációban tartalmaz nátriumionokat.

Míg ez sok alkalmazásnál elfogadható, egyes folyamatok az oldott szilárd anyagok közel teljes eltávolítását igénylik. Itt jön a képbe a demineralizálás. A demineralizálás során a tápvízben lévő kationokat hidrogén (H+) ionokra, a kationokat pedig hidroxil (OH-) ionokra cserélik. Az eredmény a víz: H+ + OH-OH → H2O. Általában a demineralizációs IX rendszerek kétágyas vagy vegyeságyas konfigurációban állnak rendelkezésre, amint azt az alábbiakban részletezzük.

Kétágyas IX

A kétágyas vagy kétágyas cserélők két vagy több IX gyantaágyat vagy oszlopot használnak egy folyam kezelésére, amelyek mindegyike egy adott típusú IX gyantát tartalmaz. A kétágyas demineralizálás során az áramot először egy erős savas kationos (SAC) gyantával kezelik, amely az oldott kationokat leköti, és hidrogén (H+) ionokat szabadít fel a cserében. A keletkező ásványi savas oldatot ezután az erős bázisú anionos (SBA) gyantaágyba vezetik. Ez a második lépés megköti az anionos szennyeződéseket, miközben hidroxid (OH-) ionokat szabadít fel, amelyek a meglévő hidrogénionokkal (H+) egyesülve vizet képeznek. Az így keletkező folyam alacsony TDS-tartalmú és közel semleges pH-jú. Bár a kétágyas cserélők hatékonyak a demineralizálásban, a nátriumszivárgás befolyásolhatja a kimenetük minőségét, különösen a magas TDS és/vagy alacsony pH értékű áramlatok esetében.

Keverékágyas IX

A kétágyas rendszerekhez képest a vegyeságyas cserélők jobb vízminőséget biztosítanak. A vegyeságyas ioncserélők különböző IX gyanták keverékét tartalmazzák egyetlen IX oszlopban. Amikor egy áramot bevezetnek az egységbe, a kation- és anioncserélő reakciók egyidejűleg zajlanak az egységben, ami megoldja a nátriumszivárgás problémáját, amely veszélyeztetheti az ikerágyas IX-rendszerek által termelt víz minőségét. Bár a vegyeságyas cserélők jobb minőségű vizet állítanak elő, ugyanakkor a gyanta regenerálási folyamata is bonyolultabb. Ezenkívül a vegyeságyas egységek hajlamosabbak a gyanta elszennyeződésére és/vagy a rendszer rosszabb működésére az áramtartalom ingadozásai miatt, ezért jellemzően más kezelési intézkedések után használják őket.

Milyen szennyeződéseket távolít el a demineralizáció?

A demineralizálás általában az ásványi anyagok szinte teljes eltávolítását eredményezi, ezért jellemzően olyan alkalmazásokhoz tartják fenn, amelyek magasabb szintű víztisztaságot igényelnek, mint például a nagynyomású kazánok táp- vagy pótvize, az élelmiszer- és italipar öblítővize vagy az elektronikai gyártásban használt folyamatáramok. Az édesvizes alkalmazások esetében a demineralizálás jó alternatívája lehet a desztillációnak, mivel a desztillált vízhez hasonló minőségű víz előállítására képes, de költséghatékonyabb ioncsere-folyamat révén.

A következőkben vázoltuk a demineralizátorok által kezelt leggyakoribb szennyeződéseket:

Kationok

A demineralizáló rendszerben lévő kationgyanták kationokat, azaz pozitív töltéssel rendelkező szennyeződéseket cserélnek ki. A gyakori kationos szennyeződések közé tartoznak a következők:

• kalcium (Ca2+)
• vas (Fe3+)
• magnesium (Mg2+)
• mangán (Mn2+)
• kálium. (K+)
• Nátrium (Na+)

Anionok

A demineralizációs rendszerben lévő aniongyanták anionokat cserélnek, vagy negatív töltéssel rendelkező szennyeződéseket. A leggyakoribb anionos szennyeződések közé tartoznak:

• Alkalinitás (CO32-, HCO3-)
• Klorid (Cl-)
• Nitrát (NO3-)
• Szulfátok (SO42-)
• Kovasav (SiO2)

Hogyan tud segíteni a SAMCO

A SAMCO több mint 40 éves tapasztalattal rendelkezik a megfelelő demineralizációs technológiák azonosításában, amelyek segítenek csökkenteni a költségeket és a hulladék mennyiségét, miközben növelik a termék minőségét. További információért vagy kapcsolatfelvételért lépjen kapcsolatba velünk itt, hogy egyeztessen konzultációt egy mérnökkel, vagy kérjen árajánlatot. Végigvezetjük Önt a megfelelő megoldás és a reális költségek kidolgozásának lépésein az Ön demineralizációs kezelési rendszer igényeihez.

Ha többet szeretne megtudni a SAMCO innovatív technológiáiról a keménység és az oldott szilárd anyagok eltávolítására, látogasson el a demineralizációs és ultratiszta vízkezelési megoldásokról szóló oldalunkra itt.

Egyéb demineralizációs cikkeket is hasznosnak találhat:

• How Much Does a Water Demineralization System Cost for Your Plant?
• Melyik a legjobb módja az ipari technológiai víz demineralizálásának?
• Melyek a demineralizált víz tulajdonságai és milyen előnyei lehetnek az üzemének?
• Melyek a legjobb demineralizációs rendszer berendezések és ellátó cégek?
• Mi a különbség a demineralizált, deionizált és desztillált víz között?