Омекшавање воде
Омекшавање воде је поступак којим се из тврде воде уклањају калцијумови и магнезијумови јони. Најчешће се врши јонским измењивачима који уклоњене јоне замењују натријумовим јонима. Вода након такве обраде се назива омекшана вода. Омекшавање воде изводи се углавном применом три основна поступка: загревањем воде, хемијским омекшавањем воде додавањем разних хемикалија као што су нитрати или каустична сода (старији начини) и омекшавање воде применом неутралне јонске измене (модернији начин). Хемијско таложење се спроводи углавном код већих енергетских система, док се код малих енергетских система и у индустрији користе јонски измењивачи. Омекшавање воде спроводи се код обраде воде за индустријску употребу, у припреми расхладне или напојне воде, те у прехрамбеној индустрији производњи пива и безалкохолних пића.
Декарбонизација воде подразумева делимично омекшавање воде, односно уклањање соли карбонатне тврдоће [Ца(ХЦО3)2 и Мг(ХЦО3)2]. Декарбонизација се може спровести топлотном обрадом воде, додавањем гашеног креча у врућем или хладном стању, те киселином или слабо киселим јонским измјењивачем, у циљу припреме воде код производње пива и безалкохолних пића, те у припреми напојних или расхладних вода. Уклањање укупне, односно карбонатне тврдоће хемијским путем подразумева примену следећих таложних средстава: калцијум хидроксид (гашени креч), натријум карбонат (калцинирана сода), натријум хидроксид (каустична сода), те фосфатне соли.
Јонска измена
[уреди | уреди извор]Јонска измена је поступак који обухвата употребу јонских измењивача који могу везати јоне из раствора, а отпуштати једнаку (еквивалентну) количину властитих јона. Јонски измењивачи су углавном високополимерна једињења (постоје и минерални) који имају својство да вежу јоне из раствора, а при томе ослобађају једнаку количину истоимено наелектрисаних јона. Јон јонске смоле садржи различите кополимере чврсто везане у тродимензионалану структуру на коју су причвршћене јонске групе. Зависно од структуре постоје катјонски и ањонски измјењивачи. Употребљавају се за пречишћавање различитих раствора, лекова, омекшавање или деминерализацију воде и друго.[1]
Јонска измена је поступак при којем се користи способност одређених материја да јоне из властитих молекула замене за јоне из раствора. Јонски измењивачи су нерастворне високомолекуларне материје (јонске смоле), с позитивним или негативним наелектирсањем, које размењују јоне без видљивих физичких промена. Према хемијском саставу јонски измењивачи могу бити неоргански или органски, те природни или синтетички. С обзиром на улогу деле се на катјонске или ањонске јонске измењиваче. Вањски облик јонске смоле је различит, па могу бити у облику цеви, куглица, влакана или мембране. Различити захтеви пречишћавања отпадне воде применом јонске измене при уклањању нежељених јона из воде могу се постићи применом само једне врсте јонске смоле или комбинацијом више њих.
Природни неоргански алумосиликатни измењивачи су глине (нпр. монтморилонит) и зеолити (нпр. аналцит, кабазит), и синтетски гел пермутити (за омекшање воде). Природни органски измењивачи су нпр. угљеници и целулоза, који су хидрофилне и порозне природе, па је измена јона брза. Она може бити необрађена или обрађена увођењем измењивачких група. У модерној лабораторијској пракси природни јонски измењивачи замењени су синтетским продуктима, јонским смолама које датирају негде из половине 20. века. Важни су и синтетски гел измењивачи добијени из попречно везаног декстрана (Сепхадеx) или полиакриламида (Био-Гел). То су и молекуларна сита. Сви наведени јонско-измењивачки материјали нерастворни су у води, али могу измењивати властите покретљиве противјоне с јонима из околног медија, нпр. из морске воде која садржи око 0,7 мол/дм3 електролита.[2]
Тврдоћа воде
[уреди | уреди извор]Тврдим водама се називају воде с високим, а меким с ниским садржајима јона калцијума Ца+2 и магнезијума Мг+2. При грејању воде долази до ремећења хемијске равнотеже и издвајања талога:
- Ца+2 + ЦО3–2 => ↓ЦаЦО3↓
- Мг+2 + 2 ОХ– => ↓ Мг(ОХ)2↓
У системима грејања, на местима снажне размене топлоте долази до јаког таложења и стварања чврстих наслага на зидовима кроз које се размењује топлота (нпр. цевни електрични грејачи воде у машинама за прање веша, цеви заслона парних котлова). Издвојене наслаге или каменац својим додатним топлотно-изолационим деловањем ометају размену топлоте. У почетку само се смањује коефицијент корисног учинка размењивача топлоте, а најгора је коначна последица експлозија парног котла. Како би се ово спречило, вода се пре пуњења или допуњавања система грејања омекшава таложењем Ца+2 и Мг+2 јона хемијским поступцима или њиховим задржавањем у испунама јонских измјењивача. Хемијско таложење се спроводи углавном код већих енергетских система, док се код малих енергетских система и у индустрији користе јонски измењивачи. Ако је то потребно, јонски измењивачи се изводе у пару (радни/причувни), али, често је довољан и само један јонски измењивач (етажни систем централног грејања). У оба случаја, након протицања одређене количине воде јонска смола, којом је испуњен јонски измењивач, бива засићена Ца+2 и Мг+2 јонима и мора се обновити (регенерирати). Обнова јонских смола се обавља с растворима хлороводичне киселине (замена катјона с Х+ јонима) и натријум хидроксида (замена ањона с ОХ– јонима).
Код генератора паре течна вода прелази у пару која се користи за различите технолошке потребе. У течној води која испарава долази до повећања концентрације растворених јона и пораста њене густине. Пораст густине воде преко одређене граница довео би до поремећаја рада генератора паре, те угушћену воду треба благовремено испустити из генератора паре (одмуљивање), што је праћено значајним губицима. Како би се испуштање воде смањило, вода се пре улаза у котао припрема поступком деминерализације јонским измењивачима.[3]
Врсте тврдоће воде
[уреди | уреди извор]Разликују се 3 врсте тврдоће воде:
- стална или некарбонатна тврдоћа воде (за воду која у себи садржи соли калцијума и магнезијума у облику сулфата или нитрата);
- привремена или карбонатна тврдоћа воде (за воду која у себи садржи соли калцијума и магнезијума у облику бикарбоната);
- укупна тврдоћа воде (стална + привремена).
Референце
[уреди | уреди извор]- ^ "Увод у хемијску анализу", Свјетлана Лутеротти, www.пхарма.унизг.хр, 2012.
- ^ "Јонски измјењивачи и њихова примјена у мљекарству", дипл. инж. Звонимир Ковач, Технолошки факултет Загреб, www.хрцак.срце.хр, 2012.
- ^ "Кондиционирање воде"[мртва веза], www.град.унизг.хр, 2012.
