BLOG

In de industriële waterbehandeling wordt met demineralisatie de verwijdering van opgeloste vaste deeltjes uit voedingswater en processtromen bedoeld. Als u op zoek bent naar mogelijkheden voor waterbehandeling en -zuivering, vraagt u zich misschien af: “Wat is demineralisatie van water en hoe werkt het?”

Het volgende artikel geeft een eenvoudige uitleg over hoe demineralisatie werkt, wat u kunt verwachten van een gemiddeld demineralisatie systeem, en welke verontreinigingen meestal worden verwijderd door demineralisatie technologieën.

Wat is demineralisatie van water?

Demineralisatie is een vorm van waterzuivering. Hoewel het kan verwijzen naar elk behandelingsproces dat mineralen uit water verwijdert, wordt de term demineralisatie meestal specifiek gereserveerd voor ionenuitwisselingsprocessen (IX) die worden gebruikt voor het vrijwel volledig verwijderen van ionische minerale verontreinigingen. Vaak worden de termen demineralisatie en deionisatie door elkaar gebruikt.

IX demineralisatie maakt gebruik van zowel kation- als anionuitwisselende harsen, soms zelfs in dezelfde kolom of in hetzelfde bed. Na de demineralisatie heeft het behandelde water een hoge zuiverheidsgraad, vergelijkbaar met gedestilleerd water, maar doorgaans tegen veel lagere kosten.

Wat zit er in een basis demineralisatie systeem?

Het specifieke ontwerp en de componenten van een IX demineralisatie systeem kunnen per toepassing verschillen, afhankelijk van de procesomstandigheden en de samenstelling van de te behandelen stroom. Toch zullen de meeste demineralisatiesystemen de volgende componenten omvatten:

• Een of meer IX-kolommen
• Regenerant-doseersysteem
• Chemical feed storage tanks
• PLC, regelkleppen en leidingen
• IX harsen

Er is enige flexibiliteit in de configuratie van een demineralisatiesysteem om optimaal te voldoen aan verschillende procesomstandigheden en zuiverheidsdoelstellingen. Bij het ontwerp van een demineralisatie-installatie moet onder andere rekening worden gehouden met de variabiliteit van het toegevoerde water, de vereiste zuiverheidsgraad, de voetafdruk van het systeem, de tolerantie voor ionenlekkage (in het bijzonder natrium en silica) en de vereisten voor de toevoer van chemicaliën.

Hoe werkt demineralisatie?

Zoals gezegd, verwijst demineralisatie meestal naar de verwijdering van opgeloste minerale vaste stoffen door middel van een IX proces. Maar voordat we dieper ingaan op de werking van demineralisatie, zullen we eerst de basisprincipes van een IX-reactie bespreken.

In aanwezigheid van water vallen mineralen en zouten uiteen in hun samenstellende ionen. Deze opgeloste vaste stoffen bestaan uit negatief geladen ionen, anionen genoemd, en positief geladen ionen, kationen genoemd, die elk worden aangetrokken door tegenionen (of ionen met een tegengestelde lading). In een IX-kolom bevindt zich een hars dat bestaat uit plastic bolletjes waaraan een ionische functionele groep is gebonden. Deze functionele groepen houden ionen met een tegengestelde lading losjes vast door wederzijdse elektrostatische aantrekking. Tijdens een actieve IX-cyclus wordt water met opgeloste ionen aan de hars toegevoegd. De ionen in oplossing zullen van plaats verwisselen met de ionen op de harskorrels, zich vastklampend aan de functionele groepen van de hars, zelfs als de resulterende oplossing wordt afgevoerd. IX gebeurt wanneer één ion een grotere affiniteit voor de functionele groep heeft dan het reeds aanwezige ion. De specifieke ionische verontreinigingen dicteren of anionische en/of kationische harstypes nodig zijn.

In een typische IX reactie resulteert de uitwisseling van ionen eenvoudig in de vervanging van verontreinigende ionen door andere, minder bezwaarlijke, ionen. In een IX natrium onthardingssysteem, bijvoorbeeld, is het doel om hardheidsionen (b.v. Ca2+ of Mg2+) uit de oplossing te verwijderen door ze te vervangen door natriumionen (Na+). Het resultaat is dat de behandelde oplossing weinig of geen hardheid meer bevat, maar wel een hogere concentratie natriumionen.

Hoewel dit voor veel toepassingen aanvaardbaar is, vereisen sommige processen een bijna totale verwijdering van opgeloste vaste stoffen. Dat is waar demineralisatie om de hoek komt kijken. Bij demineralisatie worden kationen in het voedingswater uitgewisseld tegen waterstofionen (H+) en kationen worden uitgewisseld tegen hydroxylionen (OH-). Het resultaat is water: H+ + OH-OH → H2O. In het algemeen zijn de demineralisatie IX-systemen beschikbaar in twee-bed of gemengd-bed configuraties, zoals hieronder beschreven.

Twee-bed IX

Twee-bed of twee-bed wisselaars maken gebruik van twee of meer IX-hars bedden of kolommen worden gebruikt om een stroom te behandelen, elk met een specifiek type van IX-hars. Bij twee-bed demineralisatie, wordt een stroom eerst behandeld met een sterk zure kation (SAC) hars dat de opgeloste kationen vangt, en waterstof (H +) ionen in uitwisseling vrijgeeft. De resulterende mineraalzuuroplossing wordt vervolgens naar het harsbed met sterke basen anionen (SBA) geleid. In deze tweede stap worden de anionogene verontreinigingen afgezonderd en komen hydroxide-ionen (OH-ionen) vrij, die zich met de aanwezige waterstofionen (H+) verbinden tot water. De resulterende stroom is laag in TDS en heeft een bijna neutrale pH. Hoewel twee-beddenwisselaars effectief zijn voor demineralisatie, kan natriumlekkage de kwaliteit van hun output beïnvloeden, vooral voor stromen met hoge TDS en/of lage pH.

Gemengde-bed IX

Gemengde-bedwisselaars bieden een hogere waterkwaliteit in vergelijking met twee-bed systemen. Mixed-bed ionenwisselaars bevatten een mengsel van verschillende IX harsen ondergebracht in een enkele IX kolom. Wanneer een stroom in de eenheid wordt gebracht, vinden de kation- en anionuitwisselingsreacties gelijktijdig plaats in de eenheid, wat tot gevolg heeft dat de natriumlekkageproblemen worden aangepakt die de waterkwaliteit van een twin-bed IX-systeem in gevaar kunnen brengen. Hoewel mengbedwisselaars water van hogere kwaliteit produceren, vereisen zij ook een intensiever regeneratieproces van de harsen. Bovendien zijn gemengd-bed eenheden gevoeliger voor harsvervuiling en/of inferieure werking van het systeem als gevolg van schommelingen in de stroominhoud, en worden daarom meestal stroomafwaarts van andere behandelingsmaatregelen gebruikt.

Welke verontreinigingen verwijdert demineralisatie?

Demineralisatie resulteert in het algemeen in een bijna volledige verwijdering van mineralen, en wordt daarom meestal gereserveerd voor toepassingen die een hoger niveau van waterzuiverheid vereisen, zoals voedingswater voor hogedrukketels, spoelwater voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, of processtromen die bijvoorbeeld worden gebruikt bij de productie van elektronica. Voor zoetwatertoepassingen kan demineralisatie een goed alternatief zijn voor destillatie, omdat het in staat is water te produceren van vergelijkbare kwaliteit als gedestilleerd water, maar door middel van een meer kosteneffectief ionenuitwisselingsproces.

Hieronder hebben we de meest voorkomende verontreinigingen beschreven die door demineralisatoren worden behandeld:

Kationen

De kationenharsen in een demineralisatiesysteem wisselen kationen uit, of verontreinigingen die een positieve lading hebben. Veel voorkomende kationische verontreinigingen zijn onder andere:

• Calcium (Ca2+)
• Iron (Fe3+)
• Magnesium (Mg2+)
• Mangaan (Mn2+)
• Kalium (K+)
• Natrium (Na+)

Anionen

De anion harsen in een demineralisatie systeem wisselen anionen uit, of verontreinigingen met een negatieve lading. Veel voorkomende anionische verontreinigingen zijn onder andere:

• Alkaliniteit (CO32-, HCO3-)
• Chloride (Cl-)
• Nitraat (NO3-)
• Sulfaten (SO42-)
• Silica (SiO2)

Hoe SAMCO kan helpen

SAMCO heeft meer dan 40 jaar ervaring in het identificeren van geschikte demineralisatie technologieën om kosten en afvalvolumes te helpen verlagen en tegelijkertijd de productkwaliteit te verhogen. Voor meer informatie of om contact op te nemen, neem hier contact met ons op om een afspraak te maken met een ingenieur of vraag een offerte aan. We kunnen u helpen bij het ontwikkelen van de juiste oplossing en realistische kosten voor uw demineralisatie behandeling.

Om meer te weten te komen over SAMCO’s innovatieve technologieën voor hardheid en opgeloste vaste stoffen verwijdering, bezoek onze pagina over demineralisatie en ultrapuur water behandeling oplossingen hier.

Enkele andere demineralisatie artikelen die u ook nuttig zou kunnen vinden zijn:

• Hoeveel kost een water demineralisatie systeem voor uw fabriek?
• Wat is de beste manier om industrieel proceswater te demineraliseren?
• Wat zijn de eigenschappen van gedemineraliseerd water en hoe kan het uw fabriek ten goede komen?
• Wat zijn de beste demineralisatie systemen, apparatuur en toeleveranciers?
• Wat is het verschil tussen gedemineraliseerd, gedeïoniseerd en gedestilleerd water?