Su yumuşatma - Water softening
Su yumuşatıcı uzaklaştırılmasıdır kalsiyum , magnezyum , ve bazı diğer metal katyonları olarak sert su . Elde edilen yumuşak su , aynı temizlik çabası için daha az sabun gerektirir , çünkü sabun kalsiyum iyonları ile bağlanarak boşa gitmez. Yumuşak su ayrıca borularda ve bağlantı parçalarında kireç oluşumunu azaltarak veya ortadan kaldırarak tesisatın ömrünü uzatır . Su yumuşatma genellikle kireç yumuşatma veya iyon değiştirme reçineleri kullanılarak sağlanır, ancak giderek artan bir şekilde nanofiltrasyon veya ters ozmoz membranları kullanılarak gerçekleştirilmektedir .
Gerekçe
Kalsiyum ve magnezyum gibi esas olarak bikarbonatlar , klorürler ve sülfatlar gibi belirli metal iyonlarının suda bulunması çeşitli sorunlara neden olur.
Sert su , sıhhi tesisatı kirletebilecek ve galvanik korozyona neden olabilecek kireç birikmesine yol açar . Endüstriyel ölçekli su yumuşatma tesislerinde, rejenerasyon sürecinden çıkan atık su, kanalizasyon sistemlerine müdahale edebilecek kireç çökeltebilir.
Yumuşak suda yıkamayla ilişkili kayganlık hissi, suyun mineral içeriğinden arındırıldığında sabunun su iyonlarına daha zayıf çekilmesinden kaynaklanır. İnsan derisinin yüzeyi, sabunun bağlanma eğiliminde olduğu hafif bir yüke sahiptir ve çıkarılması için daha fazla çaba ve daha fazla su hacmi gerektirir. Sert su, sabunla reaksiyona girdiğinde çözünmeyen tuzlar oluşturan ve küvet ve duş yüzeylerinde genellikle sabun köpüğü olarak adlandırılan çözünmeyen stearatlardan oluşan bir kaplama bırakan kalsiyum veya magnezyum iyonları içerir .
yöntemler
Su sertliğini gidermenin en yaygın yolu, iyon değiştirme reçinesine veya ters ozmoz'a dayanır . Diğer yaklaşımlar, çökeltme yöntemlerini ve şelatlama maddelerinin eklenmesiyle ayırmayı içerir .
İyon değiştirme reçinesi yöntemi
Evde kullanıma yönelik geleneksel su yumuşatma cihazları , "sertlik iyonlarının" (esas olarak Ca2 + ve Mg2 +) sodyum iyonları ile değiştirildiği bir iyon değiştirici reçineye bağlıdır . NSF/ANSI Standard 44 tarafından açıklandığı gibi , iyon değiştirme cihazları magnezyum ve kalsiyumu (Mg 2+ ve Ca 2+ ) sodyum veya potasyum iyonları (Na + ve K + ) ile değiştirerek sertliği azaltır ."
İyon değişim reçineleri olan organik polimerler içeren anyonik fonksiyonel grupları olan, iki değerli katyonlar (Ca + 2 ) bağlama daha güçlü tek değerlikli katyonlar (Na daha + ). Adı inorganik malzemeler zeolitler de iyon değiştirme özellikleri sergiler. Bu mineraller çamaşır deterjanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır . Emilen karbonat, bikarbonat ve sülfat iyonlarını ve reçineden salınan hidroksit iyonlarını uzaklaştırmak için reçineler de mevcuttur.
Mevcut tüm Na + iyonları kalsiyum veya magnezyum iyonları ile değiştirildiğinde , reçine, kullanılan reçinenin tipine bağlı olarak bir sodyum klorür veya sodyum hidroksit çözeltisi kullanılarak Ca2 + ve Mg2 + iyonları ayrıştırılarak yeniden doldurulmalıdır . Anyonik reçineler için, yenilenme genellikle sodyum hidroksit (bir çözelti kullanan sudkostik ) veya potasyum hidroksit. İstenmeyen kalsiyum ve magnezyum tuzlarını içeren iyon değişim kolonundan ayrıştırılan atık sular tipik olarak kanalizasyon sistemine boşaltılır .
Yeniden şarj genellikle aşağıdaki adımları gerçekleştirir:
geri yıkama
Su, reçineden normal akışın aksi yönünde yönlendirilir ve çıkış, bertaraf için bir gidere gönderilir. Bu 10 dakikalık işlem katıları temizler ve reçine yatağını genişletir.
tuzlu su çekmek
Su boyunca yönlendirilir jet pompasından gelen tuzlu su çeker, tuzlu su ise, normal yönde reçine yatağı içinden su ve tuzlu geçiş önce tank eş yönlü akım halinde, ya da ters yönde karşı akım . Bu tipik 30 dakikalık işlemin çıktısı, tahliye hortumu aracılığıyla atılır.
Durulama
Tuzlu su çekimi durur, ancak su girişten çıkışa akmaya devam eder ve tuzlu suyu yavaş yavaş reçine yatağından dışarı atar. Yıkama suyu birkaç dakika yavaş akar, ardından bir saat kadar daha hızlı akar. Bir noktada, tuzlu su deposu tatlı su ile yeniden doldurulur.
Kireç yumuşatma
Kireç yumuşatma, sert suyu daha yumuşak hale getirmek için kirecin eklenmesi işlemidir . İyon değiştirme yöntemine göre birçok avantajı vardır, ancak esas olarak ticari arıtma uygulamaları için uygundur.
şelatlama maddeleri
Şelatörler, kimyasal analizlerde su yumuşatıcı olarak kullanılır ve şampuanlar ve gıda koruyucuları gibi birçok ticari ürünün bileşenleridir . Sitrik asit sabunlarda, kişisel bakım ürünlerinde ve çamaşır deterjanlarında suyu yumuşatmak için kullanılır . Yaygın olarak kullanılan bir sentetik şelatör, tetrasodyum veya disodyum tuzu olarak bulunabilen etilendiamintetraasetik asittir (EDTA). EDTA'nın ev ve kişisel bakım ürünlerinde yaygın kullanımı ile ilgili çevresel ve sucul toksisite endişeleri nedeniyle , sodyum fitat/ fitik asit , tetrasodyum glutamat diasetat ve trisodyum etilendiamin disüksinat gibi alternatifler daha yaygın kullanım bulmaktadır.
Çamaşır sodası yöntemi
Bu yöntemde, su belirli bir miktar ile muamele edilir çamaşır sodası (Na 2 CO 3 çökeltilir olsun, kendi karbonatlar, içine klorürler ve kalsiyum ve magnezyum sülfatlar dönüştürür).
CaC 2 + Na 2 CO 3 -> CaCO 3 + 2NaCl
MgSO 4 + Na 2 CO 3 -> MgCO 3 + Na 2 SO 4
Damıtma ve yağmur suyu
Ca 2+ ve Mg 2+ uçucu olmayan tuzlar olarak bulunduğundan, suyun damıtılmasıyla giderilebilirler. Damıtma çoğu durumda çok pahalıdır. Yağmur suyu yumuşaktır çünkü buharlaşma, yoğuşma ve yağıştan oluşan su döngüsü sırasında doğal olarak damıtılır .
Ters osmoz
Ters ozmoz, ozmotik basıncın üstesinden gelmek ve su moleküllerini çözeltiden sertlik iyonlarıyla çıkarmak için yarı geçirgen bir zar boyunca uygulanan bir basınç gradyanı kullanır . Zar, su moleküllerinin geçişine izin verecek kadar büyük gözeneklere sahiptir; Ca 2+ ve Mg 2+ gibi sertlik iyonları gözeneklerden geçmeyecektir. Ortaya çıkan yumuşak su kaynağı, başka herhangi bir iyon eklenmeden sertlik iyonlarından arındırılmıştır. Membranlar, düzenli temizlik veya değiştirme bakımı gerektiren bir tür su filtresidir .
Damıtma ve ters ozmoz, en yaygın kullanılan iki kimyasal olmayan su yumuşatma yöntemidir.
Kimyasal olmayan cihazlar
Bazı üreticiler ürettikleri elektrikli cihazların minerallerin su ile etkileşimini etkileyerek minerallerin yüzeylere tutunmamasını sağladığını iddia etmektedirler. Bu sistemler, geleneksel su yumuşatıcılar gibi iyon alışverişi yaparak çalışmadığından, kullanıcı için iddia edilen bir fayda, sisteme tuz ilave etme ihtiyacının ortadan kaldırılmasıdır. Bu tür sistemler, suyun kendisinden mineralleri çıkarmaz. Aksine, yalnızca mineral içeren suyun aksi takdirde sahip olacağı aşağı akış etkilerini değiştirebilirler. Bu sistemler "su yumuşatma" terimine değil, "su şartlandırma" terimine girer.
Manyetik su arıtma için benzer iddialar geçerli sayılmaz. Örneğin, böyle bir mıknatıs cihazı bilimsel olarak test edildiğinde, ölçek oluşumunda herhangi bir azalma bulunmadı.
İyon değiştirici su yumuşatıcılara alternatifler
Sert sudaki minerallerin çıkarılması veya değiştirilmesi işlemine su yumuşatma denir. Alternatif bir su arıtımı, minerallerin suda kaldığı ancak kireç oluşturmayacak şekilde değiştirildiği su şartlandırma olarak adlandırılır. Amerika Birleşik Devletleri sudaki mineralleri ölçmek için standartlara sahip olmasına rağmen, suyun kireç oluşturma kabiliyetini ölçmek için standartlara sahip değildir. Bunun yerine araştırmacılar Alman DVGW-W512 protokolünü kullanıyor.
Yağmur suyu, atmosferden alınan çözünmüş karbondioksiti içerir. Çözünmüş karbondioksitin bir kısmı su ile reaksiyona girerek çözeltide kalan karbonik asit oluşturur . Kalsiyum ve magnezyum içeren mineraller, karbonik aside maruz kaldıklarında çözünür bikarbonatlar oluştururlar. Bu mineralleri içeren su, "sert su" olarak bilinir.
Sert su bir sıhhi tesisat sisteminde ısıtıldığında, karbondioksit çözeltiden çıkar ve bikarbonatlar çok daha az çözünür olan karbonatlara dönüşür. Karbonatlar , sert ölçek olarak biriken daha fazla kristal büyümesi için tohum kristalleri sağlayan tesisat yüzeylerine bağlanır .
Fiziksel su arıtma (PWT) cihazları, su ile akarken mikroskobik mineral kristallerinin oluşmasına ve asılı kalmasına neden olurken, aynı zamanda daha fazla kristal büyümesi için tohum görevi görür. Su ısıtıldıkça, sıhhi tesisat sistemi yerine bu tohumlarda mineraller kristalleşecektir. Çözünen mineraller, su tesisatı yüzeylerine bağlanmadan sistemden geçerek süspansiyon halinde çözünmeyen katı parçacıklar haline gelir.
WateReuse Derneği iyon değişimi su yumuşatıcılar alternatifler üzerinde araştırma sponsor oldu. Çalışma Arizona Eyalet Üniversitesi ve HDR Engineering tarafından yapıldı . Dört yeni teknolojiyi test ettiler ve tümü, tabloda özetlendiği gibi, ölçeklemede bir azalma ile sonuçlandı:
| tedavi | Normalleştirilmiş ölçek oluşumu |
|---|---|
| Tedavi yok | 1.00 |
| Elektromanyetik Su Arıtma | 0,57 |
| Elektrikle İndüklenen Yağış | 0,50 |
| Kapasitif Deiyonizasyon | 0.17 |
| İyon değişimi | 0.06 |
| Şablon Destekli Kristalizasyon | 0.04 |
Şablon Destekli Kristalizasyon
Soğuk su , çözünmüş mineraller için tohum kristallerini açığa çıkaran yüzeyleri olan küçük polimerik boncuklar içeren bir tanktan geçer . Kristaller bu tohumların üzerinde büyür ve hala mikroskobik boyuttayken kırılır. Bu küçük parçacıklar bir su ısıtıcısından geçerken, su ısıtıcısı yerine parçacıklar üzerinde daha fazla kristal büyümesi meydana gelir. Bu süreç, şablon destekli kristalizasyon (TAC) veya çekirdeklenme destekli kristalizasyon (NAC) olarak adlandırılır. Polimerik boncuklar, boyut olarak 0,5 ila 2,0 um arasında değişen polifosfatlardır .
Sağlık etkileri
CDC , günde 2300 mg günlük toplam sodyum alımını sınırlayıcı tavsiye ortalama Amerikan tüketir da günlük 3.500 mg. İçme suyunda bulunan sodyum miktarı - yumuşatıldıktan sonra bile - bir kişinin günlük sodyum alımının önemli bir yüzdesini temsil etmediğinden, EPA içme suyundaki sodyumun olumsuz sağlık etkilerine neden olma olasılığının düşük olduğunu düşünmektedir.
Sodyum kısıtlı diyetlerde olanlar için, içme suyu ve pişirme suyu için bir ters osmoz sisteminin kullanılması, mevcut olabilecek diğer safsızlıklarla birlikte sodyumu da giderecektir. Potasyum klorür , daha maliyetli olmasına rağmen, sodyum klorür yerine rejenerant olarak da kullanılabilir. Bununla birlikte, böbrek fonksiyon bozukluğu olan kişiler için yüksek potasyum seviyeleri veya hiperkalemi , kardiyak aritmi gibi komplikasyonlara yol açabilir .
Evdeki yüksek su sertliği seviyeleri, yaşamın erken dönemlerinde egzamanın gelişmesiyle de bağlantılı olabilir .
Çevresel Etki
Kalsiyum ve magnezyumun kısmen sodyum ile değiştirildiği yumuşatılmış su ( artık sodyum karbonat indeksi olarak ölçülür ), alkali toprakların gelişmesine neden olma eğiliminde olduğundan, sulama kullanımı için uygun değildir . Bu uygulama için genellikle geleneksel su yumuşatma yerine kimyasal olmayan cihazlar kullanılır.