BLOG

W uzdatnianiu wody przemysłowej, demineralizacja odnosi się do usuwania rozpuszczonych cząstek stałych z wody zasilającej i strumieni procesowych. Jeśli badasz opcje uzdatniania i oczyszczania wody, możesz zadać sobie pytanie „Co to jest demineralizacja wody i jak to działa?”

Następujący artykuł oferuje proste wyjaśnienie, jak działa demineralizacja, czego można oczekiwać od przeciętnego systemu demineralizacji i jakie zanieczyszczenia są zazwyczaj usuwane przez technologie demineralizacji.

Co to jest demineralizacja wody?

Demineralizacja jest rodzajem oczyszczania wody. Chociaż może odnosić się do każdego procesu oczyszczania, który usuwa minerały z wody, termin demineralizacja jest zwykle zarezerwowany specjalnie dla procesów wymiany jonowej (IX) stosowanych do prawie całkowitego usunięcia mineralnych zanieczyszczeń jonowych. Często terminy demineralizacja i dejonizacja są stosowane zamiennie.

IX demineralizacja wykorzystuje zarówno kationowe, jak i anionowe żywice wymienne, czasami nawet w tej samej kolumnie lub złożu. Po demineralizacji uzdatniona woda będzie miała wysoki poziom czystości porównywalny z wodą destylowaną, ale zazwyczaj przy znacznie niższych kosztach.

Co wchodzi w skład podstawowego systemu demineralizacji?

Szczegółowa konstrukcja i elementy systemu demineralizacji IX mogą się różnić w zależności od zastosowania i warunków procesu oraz składu strumienia, który ma być uzdatniany. Mimo to większość układów demineralizacji obejmuje następujące elementy:

• Jedna lub więcej kolumn IX
• System dozowania regenerantu
• Zbiorniki magazynowe zasilacza chemicznego
• PLC, zawory kontrolne i orurowanie
• Żywice IX

Istnieje pewna elastyczność w konfiguracji układu demineralizacji w celu optymalnego spełnienia różnych warunków procesowych i celów w zakresie czystości. Przy projektowaniu systemu demineralizacji należy wziąć pod uwagę między innymi zmienność wody zasilającej, wymagany poziom czystości, powierzchnię zajmowaną przez system, tolerancję na wyciek jonów (w szczególności sodu i krzemionki) oraz wymagania dotyczące podawania substancji chemicznych.

Jak działa demineralizacja?

Jak już powiedzieliśmy, demineralizacja odnosi się zazwyczaj do usuwania rozpuszczonych stałych substancji mineralnych w procesie IX. Zanim jednak zagłębimy się w to, jak działa demineralizacja, omówimy podstawowe zasady reakcji IX.

W obecności wody minerały i sole dysocjują na swoje jony składowe. Te rozpuszczone substancje stałe składają się z ujemnie naładowanych jonów znanych jako aniony i dodatnio naładowanych jonów znanych jako kationy, z których każdy jest przyciągany przez przeciwjon (lub jony o przeciwnym ładunku). W kolumnie IX znajduje się żywica, która składa się z plastikowych kulek, z którymi związana jest jonowa grupa funkcyjna. Te grupy funkcyjne luźno utrzymują jony o przeciwnym ładunku poprzez wzajemne przyciąganie elektrostatyczne. Podczas aktywnego cyklu IX, woda z rozpuszczonymi jonami jest wprowadzana do żywicy. Jony w roztworze zamienią się miejscami z jonami na kulkach żywicy, przylegając do grup funkcyjnych żywicy, nawet gdy powstały roztwór zostanie odprowadzony. Dzieje się tak, gdy jeden jon ma większe powinowactwo do grupy funkcyjnej niż jon, który jest już obecny. Konkretne obecne zanieczyszczenia jonowe będą dyktować, czy potrzebne są typy żywic anionowych i/lub kationowych.

W typowej reakcji IX wymiana jonów powoduje po prostu zastąpienie jonów zanieczyszczeń innymi, mniej niepożądanymi jonami. W systemie zmiękczania sodu IX, na przykład, celem jest usunięcie jonów twardości (np. Ca2+ lub Mg2+) z roztworu poprzez zastąpienie ich jonami sodu (Na+). W rezultacie, uzdatniony roztwór będzie miał niewielką lub żadną twardość, ale będzie zawierał większe stężenie jonów sodu.

Choć jest to do przyjęcia dla wielu zastosowań, niektóre procesy wymagają prawie całkowitego usunięcia rozpuszczonych ciał stałych. To jest, gdzie demineralizacja przychodzi w. W demineralizacji, kationy w wodzie zasilającej są wymieniane na jony wodorowe (H+), a kationy są wymieniane na jony hydroksylowe (OH-). W wyniku tego powstaje woda: H+ + OH-OH → H2O. Ogólnie rzecz biorąc, systemy IX demineralizacji są dostępne w konfiguracjach dwu- lub mieszanych, jak wyszczególniono poniżej.

Dwupoziomowe systemy IX

Wymienniki dwu- lub dwupoziomowe wykorzystują dwa lub więcej złóż żywicy IX lub kolumn do oczyszczania strumienia, z których każda zawiera określony typ żywicy IX. W dwuwarstwowej demineralizacji, strumień jest najpierw traktowany żywicą kationową mocnego kwasu (SAC), która wychwytuje rozpuszczone kationy i uwalnia jony wodoru (H+) w wymianie. Powstały roztwór kwasu mineralnego jest następnie kierowany do złoża żywicy silnie zasadowej anionowej (SBA). Ten drugi etap sekwestruje anionowe zanieczyszczenia, uwalniając jednocześnie jony wodorotlenkowe (OH-), które łączą się z istniejącymi jonami wodorowymi (H+), tworząc wodę. Otrzymany strumień ma niską zawartość TDS i prawie neutralne pH. Podczas gdy wymienniki dwupoziomowe są skuteczne w demineralizacji, wyciek sodu może wpłynąć na jakość ich wyjścia, szczególnie w przypadku strumieni o wysokim TDS i/lub niskim pH.

Wymienniki typu mixed-bed IX

Wymienniki typu mixed-bed oferują wyższą jakość wody w porównaniu do systemów dwupoziomowych. Wymieniacze jonitowe ze złożem mieszanym zawierają mieszaninę różnych żywic IX umieszczonych w pojedynczej kolumnie IX. Gdy do urządzenia wprowadzany jest strumień, reakcje wymiany kationów i anionów zachodzą w nim jednocześnie, co rozwiązuje problem wycieku sodu, który może mieć negatywny wpływ na jakość wody produkowanej przez system IX z podwójnym złożem. Wymienniki z mieszanym złożem produkują wodę o wyższej jakości, ale wymagają również bardziej zaangażowanego procesu regeneracji żywicy. Dodatkowo, urządzenia z mieszanym złożem są bardziej podatne na zanieczyszczenie żywicą i/lub gorsze działanie systemu z powodu wahań zawartości strumienia, i dlatego są zazwyczaj stosowane poniżej innych środków uzdatniania.

Jakie zanieczyszczenia usuwa demineralizacja?

Demineralizacja generalnie skutkuje prawie całkowitym usunięciem minerałów i dlatego jest zwykle zarezerwowana dla zastosowań wymagających wyższego poziomu czystości wody, takich jak woda zasilająca lub uzupełniająca dla kotłów wysokociśnieniowych, woda do płukania w przemyśle spożywczym i produkcji napojów lub strumienie procesowe stosowane na przykład w produkcji elektroniki. Dla zastosowań związanych z wodą słodką demineralizacja może być dobrą alternatywą dla destylacji, ponieważ jest w stanie produkować wodę o jakości podobnej do wody destylowanej, ale poprzez bardziej opłacalny proces wymiany jonowej.

Poniżej przedstawiliśmy najczęstsze zanieczyszczenia przetwarzane przez demineralizatory:

Kationy

Żywice kationowe w systemie demineralizacji będą wymieniać kationy, czyli zanieczyszczenia posiadające ładunek dodatni. Typowe zanieczyszczenia kationowe obejmują:

• Wapń (Ca2+)
• Żelazo (Fe3+)
• Magnez (Mg2+)
• Mangan (Mn2+)
• Potas (K+)
• Sód (Na+)

Aniony

Żywice anionowe w systemie demineralizacji będą wymieniać aniony, lub zanieczyszczenia posiadające ładunek ujemny. Typowe zanieczyszczenia anionowe obejmują:

• Zasadowość (CO32-, HCO3-)
• chlorki (Cl-)
• azotany (NO3-)
• siarczany (SO42-)
• krzemionka (SiO2)

Jak SAMCO może pomóc

SAMCO ma ponad 40 lat doświadczenia w identyfikacji odpowiednich technologii demineralizacji, które pomagają obniżyć koszty i ilość odpadów przy jednoczesnym zwiększeniu jakości produktu. Aby uzyskać więcej informacji lub nawiązać kontakt, skontaktuj się z nami tutaj, aby umówić się na konsultację z inżynierem lub poprosić o wycenę. Aby dowiedzieć się więcej o innowacyjnych technologiach SAMCO do usuwania twardości i rozpuszczonych cząstek stałych, odwiedź naszą stronę poświęconą demineralizacji i rozwiązaniom do uzdatniania wody ultraczystej tutaj.

Kilka innych artykułów na temat demineralizacji, które również mogą okazać się przydatne to:

• Ile kosztuje system demineralizacji wody dla Twojego zakładu?
• Jaki jest najlepszy sposób demineralizacji przemysłowej wody procesowej?
• Jakie są właściwości wody zdemineralizowanej i jakie korzyści może ona przynieść Twojemu zakładowi?
• Jakie są najlepsze firmy zajmujące się wyposażeniem i dostawą systemów demineralizacji?
• Jaka jest różnica między wodą zdemineralizowaną, dejonizowaną i destylowaną?

Jaka jest różnica między wodą zdemineralizowaną, dejonizowaną i destylowaną?