BLOG

În tratarea apei industriale, demineralizarea se referă la îndepărtarea solidelor dizolvate din apa de alimentare și din fluxurile de proces. Dacă investigați opțiunile pentru tratarea și purificarea apei, s-ar putea să vă întrebați „Ce este demineralizarea apei și cum funcționează?”

Articolul următor oferă o explicație simplă a modului în care funcționează demineralizarea, la ce vă puteți aștepta de la un sistem mediu de demineralizare și ce contaminanți sunt eliminați de obicei prin tehnologiile de demineralizare.

Ce este demineralizarea apei?

Demineralizarea este un tip de purificare a apei. Deși se poate referi la orice proces de tratare care elimină mineralele din apă, termenul de demineralizare este de obicei rezervat în mod specific proceselor de schimb de ioni (IX) utilizate pentru eliminarea aproape totală a contaminanților minerali ionici. Adesea, termenii de demineralizare și deionizare sunt utilizați în mod interschimbabil.

Demineralizarea IX utilizează atât rășini schimbătoare de cationi, cât și de anioni, uneori chiar în aceeași coloană sau pat. În urma demineralizării, apa tratată va avea un nivel ridicat de puritate comparabil cu cel al apei distilate, dar, de obicei, la un cost mult mai mic.

Ce este inclus într-un sistem de demineralizare de bază?

Proiectarea și componentele specifice ale unui sistem de demineralizare IX pot varia de la o aplicație la alta, pe baza condițiilor de proces și a compoziției fluxului care trebuie tratat. Cu toate acestea, majoritatea sistemelor de demineralizare vor include următoarele componente:

• Una sau mai multe coloane IX
• Sistemul de dozare a regenerantului
• Tancuri de stocare a alimentării chimice
• PLC, supape de control și conducte
• Rășini IX

Există o anumită flexibilitate în configurația unui sistem de demineralizare pentru a îndeplini în mod optim diverse condiții de proces și obiective de puritate. La proiectarea unui sistem de demineralizare, trebuie să se ia în considerare, printre alți factori, variabilitatea apei de alimentare, nivelul de puritate necesar, amprenta sistemului, toleranța la scurgerile de ioni (în special sodiu și siliciu) și cerințele de alimentare cu substanțe chimice.

Cum funcționează demineralizarea?

După cum am spus, demineralizarea se referă de obicei la îndepărtarea solidelor minerale dizolvate printr-un proces IX. Dar, înainte de a aprofunda modul în care funcționează demineralizarea, vom trece în revistă principiile de bază ale unei reacții IX.

În prezența apei, mineralele și sărurile se disociază în ionii lor constituenți. Aceste solide dizolvate sunt formate din ioni cu sarcină negativă, cunoscuți sub numele de anioni, și ioni cu sarcină pozitivă, cunoscuți sub numele de cationi, fiecare dintre aceștia fiind atrași de contraioni (sau ioni cu sarcină opusă). În cadrul unei coloane IX este prezentă o rășină formată din bile de plastic de care a fost legată o grupare funcțională ionică. Aceste grupe funcționale rețin în mod liber ionii cu sarcină opusă prin atracție electrostatică reciprocă. În timpul unui ciclu IX activ, se introduce în rășină o apă cu ioni dizolvați. Ionii din soluție vor face schimb de locuri cu ionii de pe bilele de rășină, agățându-se de grupurile funcționale ale rășinii chiar și atunci când soluția rezultată este drenată. IX are loc atunci când un ion are o afinitate mai mare pentru grupul funcțional decât ionul care este deja prezent. Contaminanții ionici specifici prezenți vor dicta dacă sunt necesare tipuri de rășini anionice și/sau cationice.

Într-o reacție tipică de IX, schimbul de ioni duce pur și simplu la înlocuirea ionilor contaminanți cu alți ioni, mai puțin inacceptabili. Într-un sistem IX de dedurizare a sodiului, de exemplu, obiectivul este de a elimina ionii de duritate (de exemplu, Ca2+ sau Mg2+) din soluție prin înlocuirea acestora cu ioni de sodiu (Na+). Ca urmare, soluția tratată va avea o duritate mică sau deloc, dar va conține o concentrație mai mare de ioni de sodiu.

În timp ce acest lucru este acceptabil pentru multe aplicații, unele procese cer o eliminare aproape totală a solidelor dizolvate. Aici intervine demineralizarea. În demineralizare, cationii din apa de alimentare sunt schimbați cu ioni de hidrogen (H+) și cationii sunt schimbați cu ioni de hidroxil (OH-). Rezultatul este apa: H+ + OH-OH → H2O. În general, sistemele de demineralizare IX sunt disponibile fie în configurații cu două paturi, fie în configurații cu paturi mixte, după cum se detaliază mai jos.

Sistemul IX cu două paturi

Schimbatoarele cu două paturi sau cu două paturi duble folosesc două sau mai multe paturi sau coloane de rășini IX pentru a trata un flux, fiecare conținând un tip specific de rășină IX. În demineralizarea în două paturi, un flux este tratat mai întâi cu o rășină de cationi acizi puternici (SAC) care captează cationii dizolvați și eliberează în schimb ioni de hidrogen (H+). Soluția de acid mineral rezultată este apoi dirijată către patul de rășină de anioni de bază puternică (SBA). Această a doua etapă sechestrează contaminanții anionici, eliberând în același timp ioni de hidroxid (OH-), care se combină cu ionii de hidrogen (H+) existenți pentru a forma apă. Fluxul rezultat are un conținut scăzut de TDS și un pH aproape neutru. În timp ce schimbătoarele cu două paturi sunt eficiente pentru demineralizare, scurgerile de sodiu pot afecta calitatea ieșirii lor, în special pentru fluxurile cu TDS ridicat și/sau pH scăzut.

Schimbatoarele cu pat mixt IX

Schimbatoarele cu pat mixt oferă o calitate mai bună a apei în comparație cu sistemele cu două paturi. Schimbătoarele de ioni cu pat mixt conțin un amestec de diferite rășini IX adăpostite într-o singură coloană IX. Atunci când un flux este introdus în unitate, reacțiile de schimb de cationi și anioni au loc simultan în cadrul unității, ceea ce are ca efect rezolvarea problemelor legate de scurgerile de sodiu care pot compromite calitatea apei produse de un sistem IX cu două paturi. În timp ce schimbătoarele cu pat mixt produc apă de o calitate mai bună, acestea necesită, de asemenea, un proces de regenerare a rășinii mai complicat. În plus, unitățile cu pat mixt sunt mai susceptibile la murdărirea rășinii și/sau la o funcționare inferioară a sistemului din cauza fluctuațiilor în conținutul fluxului și, prin urmare, sunt utilizate de obicei în aval de alte măsuri de tratare.

Ce contaminanți elimină demineralizarea?

Demineralizarea are ca rezultat, în general, îndepărtarea aproape completă a mineralelor și, prin urmare, este rezervată, de obicei, pentru aplicații care necesită un nivel mai ridicat de puritate a apei, cum ar fi apa de alimentare sau apă de adaos pentru cazanele de înaltă presiune, apa de clătire pentru industria alimentară și a băuturilor sau fluxurile de proces utilizate în fabricarea produselor electronice, de exemplu. Pentru aplicațiile de apă dulce, demineralizarea poate fi o bună alternativă la distilare, deoarece este capabilă să producă apă de o calitate similară cu cea a apei distilate, dar printr-un proces de schimb de ioni mai eficient din punct de vedere al costurilor.

În cele ce urmează am prezentat cei mai comuni contaminanți tratați de demineralizatoare:

Cați

Rășinile cationice din cadrul unui sistem de demineralizare vor schimba cationi, sau contaminanți care au o sarcină pozitivă. Contaminanții cationici obișnuiți includ:

• Calciu (Ca2+)
• Fier (Fe3+)
• Magneziu (Mg2+)
• Mangan (Mn2+)
• Potasiu (K+)
• Sodiu (Na+)

Anioni

Rezinele anionice din cadrul unui sistem de demineralizare vor face schimb de anioni, sau contaminanți care au o sarcină negativă. Contaminanții anionici comuni includ:

• Alcalinitatea (CO32-, HCO3-)
• Clorură (Cl-)
• Nitrat (NO3-)
• Sulfați (SO42-)
• Siliciu (SiO2)

Cum vă poate ajuta SAMCO

SAMCO are o experiență de peste 40 de ani în identificarea tehnologiilor de demineralizare adecvate pentru a ajuta la reducerea costurilor și a volumelor de deșeuri, crescând în același timp calitatea produsului. Pentru mai multe informații sau pentru a lua legătura cu noi, contactați-ne aici pentru a stabili o consultare cu un inginer sau pentru a solicita o ofertă. Vă putem ghida prin etapele de dezvoltare a soluției adecvate și a costului realist pentru nevoile dvs. de sistem de tratare a demineralizării.

Pentru a afla mai multe despre tehnologiile inovatoare SAMCO pentru îndepărtarea durității și a solidelor dizolvate, vizitați pagina noastră despre demineralizare și soluțiile de tratare a apei ultrapure aici.

Alte articole despre demineralizare pe care le-ați putea găsi utile includ:

• Cât costă un sistem de demineralizare a apei pentru uzina dvs.
• Care este cel mai bun mod de a demineraliza apa de proces industrial?
• Care sunt proprietățile apei demineralizate și cum poate fi benefică pentru uzina dumneavoastră?
• Care sunt cele mai bune companii de echipamente și furnizare de sisteme de demineralizare?
• Care este diferența dintre apa demineralizată, deionizată și distilată?