Desztillált, ioncserélt és demineralizált víz és tisztaság mérése


Elég nehéz egyértelmű definíciókat találni a desztillált, ásványmentesített és ioncserélt vízre vonatkozóan. Valószínűleg a legegyszerűbb módja annak, hogy megismerkedjünk az (ultra) tiszta víz előállításának témájával, ha a legrégebbi és legismertebb módszerrel kezdjük: a lepárlással.

A desztillált víz olyan víz, amelyet egy "alembic" nevű készülékben főztek, majd hűtőegységben ("kondenzátor") kondenzáltak, hogy a vizet folyékony állapotba hozzák. Desztillációval tisztítják a vizet. Oldott szennyeződések, például sók, abban a tartályban maradnak, ahol a víz forr, miközben a vízgőz felemelkedik. Előfordulhat, hogy nem működik, ha a szennyező anyagok illékonyak, így forrnak és kondenzálódnak is, mintha oldott alkoholod lenne.

Egyes állóképek szelektíven kondenzálhatják (cseppfolyósítás útján) a vizet, és nem más illékony anyagokat, de a legtöbb desztillációs folyamat lehetővé teszi legalább néhány illékony anyag, a vízgőzben lévő nem illékony anyag nagyon kis részének a bevonását. áramlik, amikor a forró víz felszínén buborékok törnek fel. Az ezen alkotóelemekkel elért legnagyobb tisztaság általában 1,0 MΩ.cm; és mivel semmi sem akadályozza a szén-dioxid (CO2) oldódását a desztillátumban, a pH általában 4,5-5,0. Ezenkívül ügyelni kell arra, hogy a víz lepárlása után ne szennyeződjön újra.

Deionizáció: Olyan eljárás, amely speciálisan gyártott ioncserélő gyantákat használ, amelyek eltávolítják az ionizált sókat a vízből. Elméletileg képes eltávolítani a sók 100% -át. Az ionmentesítés általában nem távolítja el a szerves vegyületeket, vírusokat vagy baktériumokat, kivéve a gyanta és a gram-negatív baktériumokat elpusztító, speciálisan előállított erős bázisú aniongyanták „véletlenszerű megragadása” révén. [4] Az ionok vízből való eltávolításának másik módszere az elektrodeionizálás.

Demineralizáció: Bármely eljárás, amelyet az ásványi anyagok vízből való eltávolítására használnak, a kifejezés általában az ioncserélő folyamatokra korlátozódik. [1]

Az ionmentesítés magában foglalja az oldott elektromosan töltött (ionizált) anyagok eltávolítását oly módon, hogy pozitív vagy negatív töltésű helyekhez kötjük őket egy gyantában, amikor a víz áthalad egy ezzel a gyantával töltött oszlopon. Ezt a folyamatot ioncserének hívják, és különböző módon alkalmazható különböző minőségű ionmentes víz előállítására.

    Erős sav + erős bázikus anion kationos gyanta rendszerek

Ezek a rendszerek két edényből állnak - az egyik egy kationcserélő gyantát tartalmaz protonok formájában (H +), a másik pedig egy anionos gyantát tartalmaz hidroxil formában (OH -) (lásd az alábbi rajzot). A víz átfolyik a kationos oszlopon, ekkor az összes kationt protonok helyettesítik. Ezután a lebontott víz átfolyik az anionoszlopon. Ezúttal az összes negatív töltésű kation kicserélődik hidroxil-ionokra, amelyek a protonokkal együtt vizet (H2O) alkotnak. [két]

Ezek a rendszerek eltávolítják az összes iont, beleértve a szilícium-dioxidot is. A legtöbb esetben célszerű csökkenteni az ioncserélőn áthaladó ionok áramlását egy CO2-eltávolító egység telepítésével az ioncserélő edények közé. Ez néhány mg/l-re csökkenti a CO2-tartalmat, és ezt követően csökkenti az erős bázisú aniongyanta térfogatát és a reagensek regenerációs igényét.

ágyas rendszerek

Vegyes ágyazatmentesítés

Vegyes ágyas ioncserélőknél a kationcserélő és az anioncserélő gyantákat alaposan összekeverik és egyetlen nyomás alatt álló edényben tartalmazzák. A két gyantát sűrített levegővel keverve keverjük össze, így az egész ágy végtelen számú anion- és kationcserélőnek tekinthető sorozatban. [2,3]

A regenerálás elvégzéséhez a két gyantát hidraulikusan elválasztják az elakadás fázisában. Mivel az aniongyanta könnyebb, mint a kationgyanta, egészen a tetejéig emelkedik, míg a kationgyanta egészen lefelé esik. Az elválasztási folyamat után a regenerálást nátronlúggal és erős savval végezzük. A regenerátor feleslegét az egyes ágyak külön mosásával távolítják el.

A vegyes ágyas rendszerek előnyei a következők:

- a kapott víz nagyon nagy tisztaságú és minősége a ciklus alatt állandó,
- a pH majdnem semleges,
- a vízöblítés igénye nagyon alacsony.

A vegyes ágyas rendszerek hátránya az alacsonyabb cserekapacitás és az elvégzendő elválasztási és keverési lépések miatt bonyolultabb működési eljárás. [3]

Az ioncserélő rendszerek mellett ioncserélt vizet lehet előállítani a fordított ozmózis üzemekben. A reverz ozmózis a legtökéletesebb szűrés. Ez a folyamat lehetővé teszi az olyan apró részecskék eltávolítását, mint az ionok az oldatból. A reverz ozmózist a víz tisztítására, valamint a sók és egyéb szennyeződések eltávolítására használják a folyadék színének, ízének vagy egyéb tulajdonságainak javítása érdekében. A reverz ozmózis képes olyan baktériumok, sók, cukrok, fehérjék, részecskék, színezékek és egyéb alkotórészek elutasítására, amelyek molekulatömege meghaladja a 150–250 daltont.

A reverz ozmózis megfelel a legtöbb vízügyi normának egy- és egy legmagasabb szintű kettős átengedéses rendszerrel. Ez a folyamat a vírusok, baktériumok és pirogének több mint 99,9% -ának elutasítását eredményezi. A fordított ozmózisos tisztítási folyamat hajtóereje a 3,4-69 bar közötti nyomás. Sokkal energiahatékonyabb, mint a fázisváltási (desztillációs) folyamatok, és hatékonyabb, mint az ioncserélő folyamatokból történő regeneráláshoz szükséges kemény vegyszerek. A reverz ozmózis ion szétválasztását töltött részecskék segítik. Ez azt jelenti, hogy a töltést hordozó oldott ionokat, például a sókat, nagyobb valószínűséggel utasítja el a membrán, mint a nem töltődötteket, például a szerves vegyületeket. Minél nagyobb a töltés és a részecske, annál valószínűbb, hogy elutasítják. [4]

Tisztaság mérése

A víz tisztasága számos módon mérhető. Meg lehet próbálni meghatározni az összes oldott anyag ("oldott anyag") tömegét; ezt legkönnyebben oldott szilárd anyagokkal, nem úgy, mint oldott folyadékokkal vagy gázokkal. A szennyeződések mérése mellett annak szintje is megbecsülhető, figyelembe véve, hogy milyen mértékben növelik a víz forráspontját vagy csökkentik a fagyáspontot. A törésmutatót (annak mértékét, hogy az átlátszó anyagok eltérítik-e a fényhullámokat) a vízben lévő oldott anyagok is befolyásolják. Alternatív megoldásként a víz tisztasága gyorsan megbecsülhető az elektromos vezetőképesség vagy az ellenállás alapján - a nagyon tiszta víz nagyon gyenge áramvezető, ezért ellenállása magas.

[két]


PH érték

A tiszta víz definíció szerint enyhén savas, a desztillált víz pedig kb pH 5.8. Ennek oka, hogy a desztillált víz feloldja a szén-dioxidot a levegőben. Oldja a szén-dioxidot, amíg dinamikus egyensúlyban van a légkörrel. Ez azt jelenti, hogy az oldódó mennyiség kiegyenlíti az oldatból kijövő mennyiséget. A teljes vízmennyiséget a légköri koncentráció határozza meg. Az oldott szén-dioxid vízzel reagálva végül szénsavat képez.

2 H2O + CO2 -> H2O + H2CO3 (szénsav) -> (H30 +) (savasított töltött víz) + (HCO3 -) (töltött hidrogén-karbonát-ion)

Csak nemrégiben sikerült desztillált vizet állítani körülbelül 7-es pH-értékkel, de a szén-dioxid jelenléte miatt néhány órán belül enyhén savas pH-értéket ér el.

Fontos megemlíteni azt is, hogy az ultratiszta víz pH-értékét nehéz mérni. Az ultratiszta víz nemcsak gyorsan felszívja a szennyeződéseket - például a szén-dioxidot (CO2) -, ami befolyásolja annak pH-értékét, hanem alacsony vezetőképességgel is rendelkezik, amely befolyásolhatja a pH-mérők pontosságát. Például néhány ppm CO2 felszívódása miatt az ultratiszta víz pH-ja 4,5-re csökkenhet, annak ellenére, hogy a víz még mindig jó minőségű.

Az ultratiszta víz pH-értékének legpontosabb becslését az ellenállás mérésével lehet elérni; adott ellenállás esetén a pH-nak bizonyos határokon belül kell lennie. Például, ha az ellenállás 10,0 MΩ/cm, a pH-nak 6,6 és 7,6 között kell lennie. Az ultratiszta víz ellenállása és pH-ja közötti összefüggést az ábra oldalra mutatja. [két]

Elektromos ellenállás és ioncserélt víz pH-értéke [2]

Más italokhoz képest az ioncserélt víz pH-értéke kissé savasabb.