Zmiękczanie wody, jak sama nazwa wskazuje, jest procesem w którym zmniejszana jest jej twardość. Związkami powodującymi twardość wody są głównie węglany i wodorowęglany wapnia i magnezu. Zmiękczanie wody jest więc procesem usuwania kationów wapnia i magnezu. Woda twarda powoduje powstawanie osadu zwanego kamieniem. Proces ten jest intensyfikowany na powierzchniach na których zachodzi ciepła, jak np. wymienniki ciepła, ale jest on również niebezpieczny chociażby dla armatury, jak również w skrajnych przypadkach może doprowadzić do zmniejszenia prześwitu a nawet zapchania rur przesyłowych. W poniższym artykule spróbujemy przybliżyć kwestie związanie z twardością oraz zmiękczaniem wody.

Twardość wody

Związkami odpowiedzialnymi za twardość wody, są jony wapnia i magnezu, a także jony żelaza, manganu, glinu, cynku, jony wodorowe; a także chlorki (np. NaCl). Zawartość w wodzie jonów wapnia i magnezu jest zdecydowanie większa od wszystkich innych wymienionych pierwiastków, dlatego w praktyce za twardość wody zwykło się uważać całkowitą zawartość w niej jonów Ca i Mg i wyrażać ich stężenie w mval/dm3, lub tzw. stopniach twardości.

Ze względu na związki powodujące twardość rozróżniamy następujące twardości:

• Twardość węglanowa, oznaczana Tw. Powoduje ją obecność kwaśnych węglanów wapnia

i magnezu,

• Twardość niewęglanowa – Ts, powstaje poprzez zawartość w wodzie chlorków, azotanów, siarczanów, krzemianów i innych rozpuszczalnych soli wapnia i magnezu.
• Twardość ogólna – To, jest sumą wartości twardości węglanowej i niewęglanowej.

Należy pamiętać, że twardość wody nie jest „zanieczyszczeniem” szkodliwym dla zdrowia człowieka, a nawet pod wieloma względami wskazanym. Woda zbyt miękka (<1,8 mval/dm3 ), powoduje np. ługowanie z organizmu soli wapnia wywołując krzywicę, szczególnie w okresie rozwojowym u dzieci. U osób starszych może z kolei przyspieszać proces osteoporozy. Woda pozbawiona twardości ma też nieprzyjemny, mdły smak.

Do celów przemysłowych używa się zdecydowanie wody miękkiej lub bardzo miękkiej, szczególnie w ciepłownictwie, gdzie nawet niewielkie ilości jonów wapnia i magnezu mogą powodować powstawanie twardych osadów kamienia na ściankach kotłów, zwiększając tym zużycie paliwa, a w skrajnych przypadkach stając się przyczyną awarii kotła. Poziom twardości ogólnej w wodzie nie powinien tutaj przekraczać 0,02 mval/dm3. Dla instalacji c.o. o zamkniętym obiegu wymagania nie są już takie restrykcyjne. Pomimo to zaleca się, aby woda zasilająca instalację nie miała twardości większej niż 4 mval/dm³.

Metody zmiękczania wody

Zmiękczanie wody, jak napisano we wstępie, polega na usunięciu z niej w sposób całkowity lub przynajmniej częściowy – rozpuszczalnych soli wapnia, magnezu oraz niektórych wielowartościowych metali. Istnieje wiele metod zmiękczania wody:

• Zmiękczanie termiczne – wytrącanie trudno rozpuszczalnych związków węglanów wapnia i wodorotlenków magnezu pod wpływem temperatury,
• Dekarbonizacja – usuwanie twardości węglanowej przy użyciu mleka wapiennego,
• Wymiana jonowa – usuwanie twardości przy użyciu żywic jonowymiennych,
• Odwrócona osmoza – usuwanie związków na membranach połprzepuszczalnych.

Należy mieć na uwadze, że różne metody dają wodę o innych parametrach.

Przemysłowe zmiękczanie wody – na czym to polega?

W przypadku przemysłowego zmiękczania wody najczęściej stosuje się wymianę jonową. Wymieniacze jonowe, zwane też jonitami, to specjalne substancje nierozpuszczalne w wodzie, posiadające liczne grupy funkcyjne zdolne do wymiany jonów.  Z fizycznego punktu widzenia jonity, to mikroporowate ziarna o średnicy nie przekraczającej 1 mm, posiadające przestrzenną strukturę (przypomina szwajcarski ser) o dużej liczbie kanalików.

Pod wpływem wody ziarna te pęcznieją, a znajdujące się wewnątrz lub na powierzchni grupy funkcyjne dysocjują i mogą się wymieniać z jonami znajdującymi się w roztworze.  Proces wymiany jest odwracalny, tzn. po całkowitym wyczerpaniu zdolności jonowymiennej jonitu (wymianie wszystkich jonów), następuje jego regeneracja i złoże jest powtórnie gotowe do użycia.

Wymiana jonowa, jest wysoce skuteczna, a co więcej poprzez dobór odpowiedniego jonitu można kontrolować parametry wyjściowe wody. W zależności od doboru złoża oraz cyklu pracy może być usunięta tylko twardość węglanowa (złoża słabo kwaśne) czy też wszystkie jony odpowiedzialne za twardość (złoża silnie kwaśne). Ponadto jonity posiadają dodatkowo zdolność usuwania metali ciężkich oraz radionuklidów, co również przemawia na korzyść tej metody.

Inne metody, wymienione wcześniej są rzadziej stosowane do przemysłowego zmiękczania wody, gdyż ich parametry pracy jako zmiękczaczy są nieoptymalne. Warto pozostawić dobór urządzeń oraz procesów technologicznych specjalistom, którzy korzystając ze swojej wiedzy i doświadczenia, zaproponują rozwiązania które sprosta państwa oczekiwaniom.

Dowiedzi się więcej o ofercie Jatech Water i skontaktuj się z nami!