Esquemas tecnológicos y elementos estructurales de instalaciones descalcificadoras de agua con reactivos.
Método termoquímico de ablandamiento de agua.
Ablandamiento de agua mediante diálisis.
Tratamiento de agua magnético
Literatura
Fundamentos teóricos del ablandamiento del agua, clasificación de métodos.
El ablandamiento del agua se refiere al proceso de eliminar los cationes duros de la misma, es decir, calcio y magnesio. De acuerdo con GOST 2874-82 "Agua potable", la dureza del agua no debe exceder los 7 mEq/l. Ciertos tipos de producción requieren un profundo ablandamiento del agua de proceso, es decir, hasta 0,05,0,01 mEq/l. Las fuentes de agua utilizadas normalmente tienen una dureza que cumple con los estándares para agua doméstica y potable y no requieren ablandamiento. El ablandamiento del agua se lleva a cabo principalmente durante su preparación con fines técnicos. Por tanto, la dureza del agua para alimentar calderas de tambor no debe exceder los 0,005 mEq/l. El ablandamiento del agua se realiza mediante los siguientes métodos: térmico, basado en calentar agua, destilarla o congelarla; reactivos, en los que los iones presentes en el agua California ( II ) Y magnesio ( II ) se unen con varios reactivos en compuestos prácticamente insolubles; Intercambio iónico, basado en la filtración del agua ablandada a través de materiales especiales que intercambian los iones incluidos en su composición. N / A ( I) o H (1) en iones Ca (II) y magnesio ( II ), contenida en el agua de diálisis; combinados, que representan varias combinaciones de los métodos enumerados.
La elección del método de ablandamiento del agua está determinada por su calidad, la profundidad de ablandamiento requerida y consideraciones técnicas y económicas. De acuerdo con las recomendaciones de SNiP. al ablandar el agua subterránea, se deben utilizar métodos de intercambio iónico; al ablandar aguas superficiales, cuando también se requiere clarificación del agua, se utiliza el método de cal o cal-sosa, y al ablandar agua en profundidad, posterior cationización. Las principales características y condiciones para el uso de métodos de ablandamiento de agua se dan en la tabla. 20.1.
descalcificador de agua para diálisis térmica
Para obtener agua para las necesidades domésticas y potable, generalmente solo se ablanda una cierta parte y luego se mezcla con agua de origen, mientras que la cantidad de agua ablandada qy determinado por la fórmula
(20.1)¿Dónde está J o. Y. - dureza total del agua de origen, mEq/l; F 0. s. - dureza total del agua que entra a la red, mEq/l; F 0. Ud. - dureza del agua descalcificada, mEq/l.
Métodos de ablandamiento de agua.
| Indicador | térmico | reactivo | intercambio iónico | diálisis |
| Características del proceso | El agua se calienta a una temperatura superior a 100 °C, lo que elimina la dureza carbonatada y no carbonatada (en forma de carbonato cálcico, hidroxi y magnesio y yeso). | Al agua se le añade cal, que elimina las durezas de carbonatos y magnesio, así como soda, que elimina las durezas sin carbonatos. | El agua a ablandar pasa a través de filtros intercambiadores de cationes. | El agua de origen se filtra a través de una membrana semipermeable. |
| Propósito del método | Eliminación de la dureza de carbonatos del agua utilizada para alimentar calderas de baja y media presión. | Ablandamiento superficial y al mismo tiempo clarificación del agua de sólidos suspendidos. | Ablandamiento profundo de agua que contiene una pequeña cantidad de sólidos en suspensión. | Ablandamiento profundo del agua |
| Consumo de agua para necesidades propias. | - | No más del 10% | Hasta 30% o más en proporción a la dureza del agua de origen. | 10 |
| Condiciones para un uso efectivo: turbidez del agua de origen, mg/l | hasta 50 | Hasta 500 | No más de 8 | Hasta 2.0 |
| Dureza del agua, mEq/l | Dureza carbonatada con predominio de Ca (HC03) 2, dureza no carbonatada en forma de yeso | 5.30 | No superior a 15 | Hasta 10.0 |
| Dureza residual del agua, mEq/l | Dureza de carbonato hasta 0,035, CaS04 hasta 0,70 | Hasta 0,70 | 0.03.0.05 prn monoetapa y hasta 0.01 con cationización de dos etapas | 0,01 y menos |
| Temperatura del agua, °C | Hasta 270 | hasta 90 | Hasta 30 (glauconita), hasta 60 (sulfonita) | hasta 60 |
Método térmico de ablandamiento del agua.
Se recomienda utilizar el método térmico de ablandamiento de agua cuando se utilizan aguas carbonatadas utilizadas para alimentar calderas de baja presión, así como en combinación con métodos reactivos de ablandamiento de agua. Se basa en un cambio en el equilibrio del dióxido de carbono cuando se calienta hacia la formación de carbonato de calcio, que se describe mediante la reacción.
Ca (HC0 3) 2 -> CaCO 3 + C0 2 + H 2 0.
El equilibrio se desplaza debido a una disminución en la solubilidad del monóxido de carbono (IV) causada por un aumento de temperatura y presión. La ebullición puede eliminar completamente el monóxido de carbono (IV) y, por lo tanto, reducir significativamente la dureza del carbonato de calcio. Sin embargo, no es posible eliminar completamente esta dureza, ya que el carbonato de calcio, aunque ligeramente (13 mg/l a una temperatura de 18°C), sigue siendo soluble en agua.
Si el bicarbonato de magnesio está presente en el agua, el proceso de precipitación ocurre de la siguiente manera: primero, se forma carbonato de magnesio relativamente altamente soluble (110 mg/l a una temperatura de 18 ° C).
Mg (HCO 3) → MgC0 3 + C0 2 + H 2 0,
que, tras una ebullición prolongada, se hidroliza dando lugar a un precipitado ligeramente soluble (8,4 mg/l). hidróxido de magnesio
MgC0 3 +H 2 0 → Mg (0H) 2 +C0 2 .
En consecuencia, cuando se hierve el agua, la dureza provocada por los bicarbonatos de calcio y magnesio disminuye. Cuando se hierve el agua, también disminuye la dureza, determinada por el sulfato de calcio, cuya solubilidad desciende a 0,65 g/l.
En la figura. La Figura 1 muestra un descalcificador térmico diseñado por Kopyev, caracterizado por la relativa simplicidad del dispositivo y su funcionamiento confiable. El agua tratada, precalentada en el aparato, entra a través del eyector en el casquillo del calentador de película y se rocía a través de tuberías colocadas verticalmente y fluye a través de ellas hacia el vapor caliente. Luego, junto con el agua de purga de las calderas, ingresa al clarificador con sedimento en suspensión a través de la tubería de suministro central por el fondo perforado.
El dióxido de carbono y el oxígeno liberados del agua junto con el exceso de vapor se descargan a la atmósfera. Las sales de calcio y magnesio que se forman durante el calentamiento del agua quedan retenidas en la capa suspendida. Después de atravesar la capa suspendida, el agua ablandada ingresa al tanque de recolección y se descarga fuera del aparato.
El tiempo de residencia del agua en el descalcificador térmico es de 30,45 minutos, la velocidad de su movimiento ascendente en la capa suspendida es de 7,10 m/h y en los orificios del doble fondo de 0,1-0,25 m/s.
Arroz. 1. Descalcificador térmico diseñado por Kopyev.
15 - descarga de agua de drenaje; 12 - tubería de suministro central; 13 - fondos falsos perforados; 11 - capa suspendida; 14 - descarga de lodos; 9 - recogida de agua ablandada; 1, 10 - suministro de agua de manantial y extracción de agua ablandada; 2 - soplado de caldera; 3 - eyector; 4 - evaporación; 5 - calentador de película; 6 - liberación de vapor; 7 - tubería anular perforada para drenaje de agua al eyector; 8 - mamparas separadoras inclinadas
Métodos reactivos para ablandar el agua.
El ablandamiento del agua mediante métodos reactivos se basa en su tratamiento con reactivos que forman compuestos poco solubles con calcio y magnesio: Mg (OH) 2, CaC0 3, Ca 3 (P0 4) 2, Mg 3 (P0 4) 2 y otros, seguidos por su separación en clarificadores, tanques de sedimentación de capa fina y filtros de clarificación. Como reactivos se utilizan cal, carbonato de sodio, hidróxidos de sodio y bario y otras sustancias.
Ablandamiento de agua mediante encalado se utiliza para durezas altas en carbonatos y bajas no carbonatadas, así como en los casos en los que no es necesario eliminar las sales de dureza no carbonatadas del agua. Como reactivo se utiliza cal, que se introduce en forma de solución o suspensión (leche) en agua tratada precalentada. Cuando se disuelve, la cal enriquece el agua con iones OH - y Ca 2+, lo que conduce a la unión del monóxido de carbono (IV) libre disuelto en agua con la formación de iones carbonato y la transición de iones hidrocarbonato a carbonato:
C0 2 + 20H - → CO 3 + H 2 0, HCO 3 - + OH - → CO 3 - + H 2 O.
Un aumento en la concentración de iones CO 3 2 - en el agua tratada y la presencia de iones Ca 2+ en ella, teniendo en cuenta los introducidos con cal, conduce a un aumento en el producto de solubilidad y la precipitación de carbonato de calcio poco soluble. :
Ca 2+ + C0 3 - → CaC0 3.
Si hay exceso de cal, también precipita hidróxido de magnesio.
Mg 2+ + 20H - → Mg (OH) 2
Para acelerar la eliminación de impurezas dispersas y coloidales y reducir la alcalinidad del agua, la coagulación de estas impurezas con sulfato de hierro (II) se utiliza simultáneamente con el encalado, es decir, FeS0 4 *7 H 2 0. La dureza residual del agua ablandada durante la descarbonización se puede obtener entre 0,4 y 0,8 mg-eq/l más que la dureza sin carbonatos, y la alcalinidad es de 0,8-1,2 mg-eq/l. La dosis de cal está determinada por la relación entre la concentración de iones calcio en el agua y la dureza de carbonatos: a) en la relación [Ca 2+ ] /20<Ж к,
(20.2b)b) con la relación [Ca 2+ ]/20 > J c,
(20.3)donde [CO 2 ] es la concentración de monóxido de carbono (IV) libre en agua, mg/l; [Ca 2+ ] - concentración de iones calcio, mg/l; Fc - dureza de carbonatos del agua, mEq/l; D k - dosis de coagulante (FeS0 4 o FeCl 3 en términos de productos anhidros), mg/l; e k- masa equivalente de la sustancia activa del coagulante, mg/mg-eq (para FeS0 4 mi k = 76, para FeCl 3 e k = 54); 0,5 y 0,3 - exceso de cal para asegurar una mayor completitud de la reacción, mEq/l.
Es necesario conocer el grado de dureza del agua utilizada. De la dureza del agua potable dependen muchos aspectos de nuestra vida: cuánto detergente utilizar, si es necesario tomar medidas para ablandar el agua dura, cuánto tiempo vivirán los peces de acuario en el agua, si es necesario introducir polifosfatos en ósmosis inversa, etc. .
Hay muchas formas de determinar la dureza:
- por la cantidad de espuma detergente formada;
- por distrito;
- por la cantidad de incrustaciones en los elementos calefactores;
- según las propiedades gustativas del agua;
- usando reactivos y dispositivos especiales
¿Qué es la dureza?
Los principales cationes presentes en el agua son calcio, magnesio, manganeso, hierro y estroncio. Los últimos tres cationes tienen poco efecto sobre la dureza del agua. También existen cationes trivalentes de aluminio y hierro, que a un determinado pH forman una placa caliza.
La dureza puede ser de diferentes tipos:
- dureza general– contenido total de iones de magnesio y calcio;
- dureza de carbonatos– contenido de hidrocarbonatos y carbonatos a un pH superior a 8,3. Son fáciles de eliminar mediante ebullición: durante el calentamiento se descomponen en ácido carbónico y sedimentos;
- dureza sin carbonatos– sales de calcio y magnesio de ácidos fuertes; no se puede eliminar hirviendo.
Hay varias unidades de dureza del agua: mol/m 3, mg-eq/l, dH, d⁰, f⁰, ppm CaCO 3.
¿Por qué el agua es dura? Los iones de metales alcalinotérreos se encuentran en todas las aguas mineralizadas. Se extraen de depósitos de dolomita, yeso y piedra caliza. Las fuentes de agua pueden tener durezas en diferentes rangos. Existen varios sistemas de rigidez. En el extranjero lo abordan de forma más “dura”. Por ejemplo, en nuestro país el agua se considera blanda con una dureza de 0-4 mEq/l, y en EE.UU. - 0-1,5 mEq/l; agua muy dura en Rusia: más de 12 mg-eq/l, y en EE. UU., más de 6 mg-eq/l.
La dureza de las aguas poco mineralizadas se debe en un 80% a los iones de calcio. Con una mineralización creciente, la proporción de iones de calcio disminuye drásticamente y los iones de magnesio aumentan.
En la mayoría de los casos, las aguas superficiales tienen menos dureza que las subterráneas. La dureza también depende de la estación: cuando la nieve se derrite, disminuye.
La dureza del agua potable cambia su sabor. El umbral de sensibilidad para el ion calcio es de 2 a 6 mEq/l, dependiendo de los aniones. El agua se vuelve amarga y tiene un efecto negativo sobre el proceso de digestión. La OMS no hace ninguna recomendación sobre la dureza del agua, ya que no existe evidencia precisa de su efecto en el cuerpo humano.
Es necesario limitar la dureza en los dispositivos de calefacción. Por ejemplo, en calderas, hasta 0,1 mEq/l. El agua blanda tiene baja alcalinidad y provoca corrosión en las tuberías de agua. Las empresas de servicios públicos utilizan tratamientos especiales para encontrar un equilibrio entre la placa y la corrosión.
Hay tres grupos de métodos de ablandamiento de agua:
- físico;
- químico;
- psíquico.
Métodos reactivos para ablandar el agua.
intercambio iónico
Los métodos químicos se basan en el intercambio iónico. La masa filtrante es una resina de intercambio iónico. Consiste en moléculas largas que se agrupan en bolas amarillas. De las bolas sobresalen pequeños procesos que contienen iones de sodio.
Durante la filtración, el agua impregna toda la resina y sus sales reemplazan al sodio. El sodio mismo es arrastrado por el agua. Debido a la diferencia en las cargas iónicas, se eliminan 2 veces más sales de las que se depositan. Con el tiempo, las sales se reemplazan y la resina deja de funcionar. Cada resina tiene su propio período de funcionamiento.
La resina de intercambio iónico puede estar en cartuchos o verterse en un barril largo: una columna. Los cartuchos son de tamaño pequeño y se utilizan únicamente para reducir la dureza del agua potable. Ideal para ablandar el agua en casa. Se utiliza una columna de intercambio iónico para ablandar el agua en un apartamento o en una pequeña industria. Además del elevado coste, la columna debe cargarse periódicamente con masa filtrante recuperada.
Si no quedan iones de sodio en la resina del cartucho, simplemente se reemplaza por uno nuevo y el viejo se desecha. Cuando se utiliza una columna de intercambio iónico, la resina se restaura en un tanque especial con salmuera. Para ello, disuelva la sal para tabletas. La solución salina regenera la capacidad de la resina para intercambiar iones.
La desventaja es la capacidad adicional del agua para eliminar el hierro. Obstruye la resina y la deja completamente inutilizable. ¡Debes hacer un análisis del agua a tiempo!
Uso de otros químicos.
Existen varias formas menos populares pero efectivas de ablandar el agua:
- carbonato de sodio o cal;
- polifosfatos;
- Antiincrustantes: compuestos contra la formación de incrustaciones.
Ablandamiento con lima y soda.
Ablandar agua con refresco
El método de ablandar el agua con cal se llama encalado. Se utiliza cal apagada. El contenido de carbonato disminuye.
Una mezcla de refresco y lima es la más eficaz. Para demostrar cómo ablandar el agua en casa, puede agregar carbonato de sodio al agua de lavado. Tome 1-2 cucharaditas por cubo. Revuelva bien y espere a que se forme sedimento. Las mujeres de la antigua Grecia utilizaban un método similar utilizando cenizas de estufa.
¡El agua después de la cal y los refrescos no es apta para uso alimentario!
Ablandamiento con polifosfatos
Los polifosfatos son capaces de unir sales de dureza. Son grandes cristales blancos. El agua pasa a través del filtro y disuelve los polifosfatos, que unen las sales.
La desventaja es el peligro que suponen los polifosfatos para los organismos vivos, incluido el hombre. Son un fertilizante: después de ingresar al depósito, se observa un crecimiento activo de algas.
¡Los polifosfatos tampoco son adecuados para ablandar el agua potable!
Método físico de ablandamiento del agua.
Los métodos físicos combaten las consecuencias de la alta dureza: incrustaciones. Esta es una purificación de agua sin reactivos. Al usarlo, no se reduce la concentración de sal, sino que simplemente se evitan daños a las tuberías y elementos calefactores. El agua se vuelve blanda o, para mayor comprensión, ablandada.
Se distinguen los siguientes métodos físicos:
- uso de campo magnético;
- usando un campo eléctrico;
- tratamiento ultrasónico;
- método térmico;
- Uso de pulsos de corriente de punto bajo.
Campo magnético
El ablandamiento del agua sin reactivos mediante un campo magnético tiene muchos matices. La eficiencia se logra sólo si se observan ciertas reglas:
- una cierta velocidad del flujo de agua;
- intensidad de campo seleccionada;
- cierta composición iónica y molecular del agua;
- temperatura del agua entrante y saliente;
- tiempo de procesamiento;
- presión atmosférica;
- presión del agua, etc
Cambiar cualquier parámetro requiere una reconfiguración completa de todo el sistema. La respuesta debe ser inmediata. A pesar de la dificultad de controlar los parámetros, el ablandamiento magnético del agua se utiliza en las salas de calderas.
Pero ablandar el agua en casa mediante un campo magnético es casi imposible. Si desea comprar un imán para una tubería, piense cómo seleccionará y garantizará los parámetros necesarios.
Usando ultrasonido
El ultrasonido provoca cavitación, la formación de burbujas de gas. Aumenta la probabilidad de que los iones de magnesio y calcio se encuentren. Los centros de cristalización no aparecen en la superficie de las tuberías, sino en la columna de agua.
Al ablandar agua caliente con ultrasonido, los cristales no alcanzan el tamaño necesario para la sedimentación: no se forman incrustaciones en las superficies de intercambio de calor.
Además, se producen vibraciones de alta frecuencia que impiden la formación de placa: repelen los cristales de la superficie.
Las vibraciones de flexión son perjudiciales para la capa de incrustaciones formada. Comienza a romperse en pedazos que pueden obstruir los canales. Antes de utilizar ultrasonido, es necesario limpiar las superficies de incrustaciones.
Pulsos electromagnéticos
Los ablandadores de agua basados en pulsos electromagnéticos sin reactivos cambian la forma en que cristalizan las sales. Se crean impulsos eléctricos dinámicos con diferentes características. Van a lo largo de un cable enrollado en una tubería. Los cristales toman la forma de largos estantes, que son difíciles de fijar a la superficie de intercambio de calor.
Durante el procesamiento se libera dióxido de carbono, que combate la cal existente y forma una película protectora sobre las superficies metálicas.
Ablandamiento térmico
Esta es la primera vez que alguien oye hablar de este método. Pero, de hecho, todo el mundo lo utiliza desde la infancia. Esta es la ebullición del agua que nos resulta familiar.
Todo el mundo ha notado que después de hervir agua se forma un precipitado de sales duras. El café o el té se elaboran con agua más blanda que el agua del grifo.
¿Cuánto tiempo tarda en hervir? Es simple: con el aumento de temperatura y su impacto, las sales de dureza se vuelven menos solubles y precipitan más. Durante el proceso de calentamiento se libera dióxido de carbono. Cuanto más rápido se evapora, más placa de piedra caliza se forma. Una tapa bien cerrada evita la liberación de dióxido de carbono y, en un recipiente abierto, el líquido se evapora rápidamente.
Cuando utilice ablandamiento por calor, deje la tapa del recipiente ligeramente abierta. También es necesario asegurar la máxima superficie de deposición de sal para acelerar el ablandamiento del agua potable.
Con una dureza de hasta 4 mEq/l, el ablandamiento térmico no es necesario: las sales se sedimentarán más lentamente de lo que se evapora el agua. El agua restante tendrá una mayor concentración de muchas impurezas.
El ablandamiento del agua se refiere al proceso de eliminar los cationes duros de la misma, es decir, Ca y Mg. El ablandamiento del agua se lleva a cabo mediante los siguientes métodos:
1) ablandamiento térmico, basado en calentar agua, destilarla o congelarla;
2) reactivo, en el que los iones de dureza presentes en el agua se unen mediante varios reactivos formando compuestos prácticamente insolubles;
3) intercambio iónico, basado en la filtración del agua ablandada a través de materiales especiales que intercambian iones de sodio o hidrógeno incluidos en su composición por cationes de calcio y magnesio;
4) diálisis;
5) combinados, que representan varias combinaciones de los métodos enumerados.
La elección del método de ablandamiento del agua está determinada por su calidad, la profundidad de ablandamiento requerida y consideraciones técnicas y económicas.
Método térmico de ablandamiento del agua.
Es aconsejable utilizarlo cuando se utilizan aguas carbonatadas utilizadas para alimentar calderas de baja presión, así como en combinación con métodos reactivos de ablandamiento de agua. Se basa en un cambio en el equilibrio del dióxido de carbono cuando el agua se calienta hacia la formación de carbonato de calcio.
Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓+CO 2 + H 2 O
El equilibrio se desplaza debido a una disminución en la solubilidad del CO 2 causada por un aumento de temperatura y presión. La ebullición puede eliminar completamente el CO 2 y, por lo tanto, reducir significativamente la dureza de los carbonatos. Además, se reduce la dureza determinada por el sulfato de calcio. Sin embargo, no es posible eliminar completamente esta dureza, ya que el carbonato de calcio sigue siendo soluble en agua (18 mg/l). Para este método se utiliza un suavizante térmico. El tiempo de permanencia del agua en él es de 30 a 45 minutos.
Métodos de ablandamiento de reactivos.
Se basan en el tratamiento del agua con reactivos que forman compuestos poco solubles Mg(OH) 2, CaCO 3, Ca 3 (PO 4) 2 y otros con calcio y magnesio, seguido de su separación en clarificadores. Como reactivos se utilizan cal, carbonato de sodio, hidróxidos de sodio y bario y otras sustancias.
El ablandamiento del agua mediante encalado se utiliza para durezas altas en carbonatos y bajas en durezas no carbonatadas. Como reactivo se utiliza cal, que se introduce en forma de suspensión en agua precalentada. Cuando se disuelve, la cal enriquece el agua con iones OH - y Ca +2, lo que conduce a la unión del CO 2 soluble en agua para formar CO 3 -2 y la transición de HCO 3 a CO 2.
CO 2 + 2 OH - →CO 3 -2 + H 2 O; HCO3 - +OH - → CO 3 –2 + H 2 O
Un aumento en la concentración de CO 3 –2 en el agua tratada y la presencia de iones Ca + 2 en ella, teniendo en cuenta los introducidos con cal, conduce a la precipitación de CaCO 3.
Ca +2 + CO 3 –2 → CaCO 3 ↓.
Para acelerar el proceso, la coagulación se utiliza simultáneamente con el encalado.
La dosis de cal está determinada por la fórmula:
D i = 28([CO 2 ] /22 +2 F k - [Ca +2 ]/20 + D k /e k + 0,5)
D k – dosis de coagulante, e – masa equivalente del principio activo del coagulante,
La expresión D k/e k - se toma con el signo - si el coagulante se introduce antes de la cal y + si juntos o después.
Se puede lograr un ablandamiento más profundo del agua calentándola, agregando un exceso de reactivo, un precipitante, y creando contacto entre el agua ablandada y el sedimento previamente formado.
El fosfatado se utiliza para ablandar el agua. La dureza residual se reduce a 0,02-0,03 mg*eq/l. La fosfatación también consigue una mayor estabilidad del agua, reduce su efecto corrosivo en las tuberías metálicas y evita depósitos de carbonatos en la superficie interior de las paredes de las tuberías. Como reactivo de fosfatación se utilizan hexametafosfato de sodio y tripolifosfato de sodio. El método de ablandamiento con fosfato que utiliza fosfato trisódico es el método reactivo más eficaz. La química del proceso se describe mediante la ecuación:
3Ca(HCO 3) 2 /3 Mg(HCO 3) 2 + 2 Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 / Mg 3 (PO 4) 2 +6 NaHCO 3.
El ablandamiento con fosfato se lleva a cabo calentando agua a 105-150 0 C. Los precipitados resultantes Ca 3 (PO 4) 2 y Mg 3 (PO 4) 2 adsorben bien los coloides y el ácido silícico del agua ablandada, por lo que este método se utiliza para preparar Agua de alimentación para calderas de media y alta presión.
Ablandamiento de agua mediante diálisis.
La diálisis es un método para separar solutos que difieren significativamente en peso molecular. Se basa en diferentes velocidades de difusión de estas sustancias a través de una membrana semipermeable que separa soluciones concentradas y diluidas. La diálisis se realiza en dispositivos de membrana con membranas de nitro y acetato de celulosa. La eficacia de una membrana semipermeable está determinada por los altos valores de selectividad y permeabilidad al agua, que debe mantener durante un largo tiempo de funcionamiento.
Tratamiento magnético del agua.
Actualmente, el tratamiento magnético del agua se utiliza con éxito para combatir la formación de incrustaciones y incrustaciones. Su esencia radica en la acción de un campo magnético sobre iones de sales solubles en agua. Bajo la influencia de un campo magnético se produce la polarización y deformación de los iones, acompañada de una disminución de su hidratación, aumentando la probabilidad de su aproximación y formación de centros de cristalización. La esencia del método es que cuando el agua cruza líneas de fuerza magnéticas, los formadores de incrustaciones no se liberan en la superficie de calentamiento, sino en la masa de agua. Los sedimentos sueltos resultantes se eliminan soplando.
Ablandamiento de agua por cationización.
La esencia del intercambio iónico radica en la capacidad de los intercambiadores de iones para absorber iones positivos y negativos del agua a cambio de una cantidad equivalente de iones de intercambiador de iones. El proceso de tratamiento del agua mediante el método de intercambio iónico, que da como resultado el intercambio de cationes, se llama cationización.
Los intercambiadores de cationes se hinchan en agua y aumentan de volumen. La energía de entrada de varios cationes al intercambiador de cationes según la magnitud de su actividad dinámica se puede caracterizar mediante la siguiente serie:
N / A< NН 4+ < К + < Мg +2 < Са +2 < Аl +3 Ep = (Q* F i)/(a*h к), donde Ж y – dureza del agua; Q – cantidad de agua ablandada, m3; a – área del filtro de intercambio catiónico, m2; h k – altura de la capa de intercambiador de cationes, m. La duración de la operación del filtro está determinada por la fórmula: T k = E r * h k / V k * F yo. donde Vk es la tasa de filtración de agua. Los intercambiadores de cationes orgánicos se utilizan en la tecnología de tratamiento de agua. Contienen grupos químicos funcionales activos, de los cuales H + pueden ser reemplazados por otros cationes: aminas cuaternarias NH 3 OH, grupos sulfo HSO 3, grupos carboxilo COOH. El grupo HSO 3 tiene propiedades ácidas fuertes y el COOH tiene propiedades ácidas débiles. Según el contenido de grupos funcionales, los intercambiadores de cationes se dividen en débilmente ácidos y fuertemente ácidos. Los ácidos fuertes intercambian cationes en ambientes alcalinos, neutros y ácidos, los ácidos débiles intercambian cationes solo en ambientes alcalinos. La calidad de los intercambiadores de cationes se caracteriza por sus propiedades físicas, resistencia química y térmica y capacidad de intercambio de trabajo. La composición fraccionada caracteriza las propiedades operativas del intercambiador de cationes. La capacidad de intercambio de trabajo depende del tipo de cationes que se extraen, la proporción de sales en el agua ablandada, el pH, la altura de la capa del intercambiador de cationes, el volumen del filtro, el modo de funcionamiento y el consumo específico del reactivo regenerador. Cationización del sodio. Este método se utiliza para ablandar agua con un contenido de sólidos en suspensión n/b 8 mg/l y color n/b 30 0. La dureza del agua se reduce con la cationización de una sola etapa a 0,05-0,1, con la cationización de dos etapas, a 0,01 mg. *eq/l. El proceso de cationización del sodio se describe mediante las siguientes ecuaciones: 2 Na[K] + Ca(HCO 3) 2 / Mg(HCO 3) 2 ↔Ca[K] 2 / Mg[K] 2 +2 NaHCO 3 2 Na[K] + CaCl 2 / Mg Cl 2 ↔Ca[K] 2 / Mg[K] 2 + 2 NaCl, donde [K] es la matriz polimérica insoluble. Una vez agotada la capacidad de intercambio de trabajo del intercambiador de cationes, pierde su capacidad de ablandar el agua y debe regenerarse. El proceso de ablandamiento de agua mediante filtros de intercambio catiónico consta de las siguientes operaciones: Filtrar el agua a través de una capa de resina de intercambio catiónico hasta alcanzar la dureza máxima permitida en el filtrado; Aflojar la capa de intercambiador de cationes con un flujo de agua ascendente; Drenar el colchón de agua para evitar la dilución de la solución de regeneración; Regeneración de resina catiónica filtrando la solución adecuada; Lavado del intercambiador de cationes. La elección del método viene dictada por los requisitos del agua descalcificada, las propiedades del agua de origen y consideraciones técnicas y económicas. La regeneración se realiza con una solución de cloruro de sodio al 5% en una cantidad de 1,2 m 3 de solución por 1 m 3 de resina, luego la cantidad residual en forma de una solución al 8%. El proceso de regeneración se describe mediante la siguiente reacción: Ca[K] 2 / Mg[K] 2 + 2 NaCl↔2 Na[K] + CaCl 2 / Mg Cl 2 El cloruro de sodio se utiliza por su disponibilidad, bajo costo y también porque produce sales altamente solubles CaCl 2 y MgCl 2, que se eliminan fácilmente con la solución de regeneración y agua. Ablandamiento de agua con cationito de hidrógeno y sodio. El tratamiento del agua mediante H-cationización se basa en filtrarla a través de una capa de intercambiador catiónico que contiene hidrógeno como ion de intercambio. 2 H[K] + Ca(HCO 3) 2 / Mg(HCO 3) 2 ↔Ca[K] 2 / Mg[K] 2 +2H 2 O +CO 2 2 H[K] + NaCl↔2 Na[K] + HCl; 2 Н[К] + Na 2 SO 4 ↔2 Na[К] + Н 2 SO 4 Durante la cationización H del agua, su pH disminuye significativamente debido a los ácidos formados en el filtrado. El CO2 liberado durante la cationización de H se puede eliminar mediante desgasificación y los ácidos minerales permanecerán en la solución en cantidades equivalentes al contenido de SO 4 -2 y Cl - en el agua de origen. De las reacciones anteriores queda claro que la alcalinidad del agua no cambia durante el intercambio iónico. Por lo tanto, al mezclar proporcionalmente el filtrado ácido después de los filtros de intercambio catiónico de H con el filtrado alcalino después de los filtros de intercambio catiónico de Na, se puede obtener agua ablandada con diferente alcalinidad. Ésta es la esencia y las ventajas de la cationización del H-Na. Se utiliza la cationización Н-Nа paralela, secuencial y mixta. Paralelamente, 1 parte del agua pasa por el filtro de intercambio catiónico de Na y la otra por el filtro de intercambio catiónico de H. Las aguas resultantes se mezclan en proporciones tales que la alcalinidad no supere los 0,4 mg*eq/l. Con el filtrado secuencial, parte del agua pasa a través del filtro de intercambio catiónico de N, luego se mezcla con el resto del agua y se alimenta al filtro de intercambio catiónico de Na. Esto hace posible utilizar más plenamente la capacidad de intercambio del intercambiador de cationes H y reducir el consumo de ácido para la regeneración. La cationización mixta se lleva a cabo en un filtro, cargado en la parte superior con un intercambiador de cationes de H y en la parte inferior con un intercambiador de cationes de Na. Mucha gente ha oído hablar de ablandar el agua dura y está intentando encargar un descalcificador para el tratamiento del agua. ¿Es esto tan importante y necesario? La norma fisiológica de dureza se especifica en SanPiN 2.1.4.1116-02 para agua embotellada y es de 1,5 a 3,5 mmol/l. Los electrodomésticos necesitan agua aún más blanda para evitar la formación de incrustaciones. Hay dos tipos de dureza: En agua dura, la carne, las verduras y los cereales no se cocinan bien y el té no se prepara bien. Al lavar telas (como al lavar el cabello), los compuestos insolubles que se forman se depositan en la superficie de los hilos y destruyen gradualmente las fibras. El ablandamiento del agua es el proceso de eliminar los cationes duros de la misma, es decir, calcio y magnesio. Método térmico Se basa en calentar agua hasta una temperatura superior a su punto de ebullición, destilarla o congelarla para eliminar el carbonato cálcico y el carbonato magnésico. Gracias al uso de este método, la dureza residual del agua no supera los 0,7 mmol/l. Por lo tanto, el método térmico se utiliza para necesidades técnicas, en particular cuando se utiliza agua para alimentar calderas de baja presión, así como en combinación con métodos reactivos. Al ablandar el agua métodos reactivos utilizan reactivos que, al interactuar con el calcio y el magnesio, forman compuestos poco solubles, seguidos de su separación en iluminadores, sedimentadores de capa fina y filtros de iluminación. Como reactivos precipitantes se utilizan cal, carbonato de sodio, hidróxidos de sodio y bario y otras sustancias. La elección de los reactivos depende de la calidad del agua de origen y de las condiciones de su uso posterior. Cuando se utilizan métodos reactivos, la dureza residual del agua será de hasta 0,7 mg/l. De acuerdo con las recomendaciones de los "Códigos y normas de construcción" (SN y P), los métodos reactivos se utilizan principalmente para ablandar el agua superficial, cuando también se requiere clarificación del agua. Ablandamiento del agua basado en diferentes velocidades de difusión de estas sustancias. a través de una membrana semipermeable, separando soluciones concentradas y diluidas. El ablandamiento del agua mediante diálisis se realiza en dispositivos de membrana con membranas de película de nitro y acetato de celulosa. Como resultado del uso de este método, la dureza residual del agua será de hasta 0,01 mg/ly menos. El lado negativo del método de diálisis es el alto coste de los dispositivos de membrana. Tratamiento de agua magnético- Comúnmente utilizado para combatir la formación de incrustaciones. La esencia del método es que cuando el agua cruza líneas de fuerza magnéticas, los formadores de incrustaciones no se liberan en la superficie de calentamiento, sino en la masa de agua. Los sedimentos sueltos resultantes (lodos) se eliminan mediante soplado. Recibió la mayor aplicación práctica. método de intercambio iónico ablandamiento del agua. La esencia del método de intercambio iónico radica en la capacidad de los materiales de intercambio iónico (intercambiadores de iones) para absorber iones positivos o negativos del agua a cambio de una cantidad equivalente de iones de intercambio iónico. Dependiendo de la composición, existen intercambiadores de cationes minerales y orgánicos, que, a su vez, se dividen en sustancias de origen natural y artificial. En la tecnología de tratamiento de agua se utilizan ampliamente intercambiadores de cationes orgánicos de origen artificial, las llamadas resinas de intercambio iónico. La calidad de las resinas de intercambio iónico se caracteriza por sus propiedades físicas, resistencia química y térmica, capacidad de trabajo, etc. En instalaciones de ablandamiento de agua, las resinas de intercambio iónico se utilizan basándose en el uso de una resina de intercambio catiónico en forma Na y una resina aniónica. resina de intercambio en forma Cl, es decir utiliza el método de ionización de sodio-cloro. Este método consta de las siguientes etapas: cationización de sodio y cationización de cloro. En la etapa de cationización del sodio, los iones de calcio y magnesio, que dan dureza al agua, se reemplazan por iones de sodio. Como resultado, el agua tratada se ablanda y el calcio y el magnesio forman un polímero insoluble. Cuando el agua cationizada con sodio pasa a través de un anoión de cloro, se producen reacciones de intercambio de aniones contenidos en el agua cationizada con sodio por iones de cloro y la alcalinidad del agua tratada disminuye. Para restaurar las propiedades de la resina de intercambio iónico (regeneración), se utiliza una solución de sal de mesa. De este modo se consigue un profundo ablandamiento del agua (hasta 0,03 ... 0,05 mmol/l). Cuando se utiliza el método de ionización de cloro y sodio, solo se consume un reactivo: sal de mesa, no se requiere protección contra la corrosión para equipos, tuberías y accesorios especiales, se reduce la cantidad de equipos y se controla el funcionamiento y el funcionamiento de la unidad de ablandamiento de agua. está simplificado. El resultado es una mayor confiabilidad y un costo reducido del ablandador de agua. Solo bebe este suavizado todo el tiempo. Existe la creencia generalizada de que el agua de los acuíferos profundos se puede consumir sin preparación previa. De hecho, el agua de ellos es mucho más limpia que la del agua alta, sin embargo, también contiene impurezas, cuya presencia puede afectar negativamente la salud humana y el funcionamiento de los equipos. Para comprender el problema en detalle, contactemos a los especialistas del departamento de sistemas de tratamiento de agua de la empresa BIICS. El agua es un excelente disolvente. Al estar en constante contacto con las rocas, está saturado de las sustancias que componen estas rocas. Con el tiempo, se acumula una gran cantidad de compuestos. La composición del agua depende del tipo de roca por la que pasa el acuífero. Moscú y la región de Moscú se caracterizan por un alto contenido de sales de dureza de carbonatos y compuestos de hierro. El consumo prolongado de agua de mayor dureza provoca depósitos de cálculos en los riñones (piedras) y, al entrar en contacto, la piel y el cabello se secan. Durante el calentamiento, los compuestos precipitan, formando una capa dura que es difícil de eliminar. Los elementos calefactores quedan inutilizables, las tuberías y mangueras se obstruyen y aumenta la tasa de desgaste de las piezas móviles de los equipos. El exceso de dureza se puede determinar: El ablandamiento del agua consiste en reducir la concentración de sales de dureza y llevar estos indicadores a los valores recomendados. Según la concentración de sales de dureza, el agua se divide en: La norma rusa que regula la calidad del agua potable establece el valor límite de concentración de sales de dureza en 7,0 mEq/l. Mientras que la OMS fija este indicador en 2,5 mEq/L, la CEE ha adoptado un estándar de 2,9 mEq/L. Por lo tanto, en Rusia está permitido suministrar agua muy dura como agua potable del grifo, superando dos veces las recomendaciones de la OMS. En otras palabras, hirviendo. A medida que aumentan las temperaturas, el bicarbonato de calcio soluble (el compuesto más común que causa la dureza) se descompone en carbonato de calcio insoluble y dióxido de carbono. La parte insoluble precipita y el gas se evapora. La ebullición reduce parcialmente la concentración de sulfato de calcio. El método térmico es el más accesible en casa, pero no el más conveniente y tiene un bajo rendimiento. Además, no es adecuado para compuestos de magnesio. Para ablandar el agua de esta forma se utilizan membranas moleculares que dejan pasar únicamente las partículas de agua, eliminando la mayor parte de las impurezas (hasta un 98%). Así funcionan los filtros de ósmosis inversa. No es necesario beber agua contaminada por algunas sales supuestamente beneficiosas que también contiene. Es mucho mejor nutrir el cuerpo con las mismas sustancias, pero que se encuentran en los alimentos comunes. En realidad, la humanidad pasa toda su vida tomándolos en el pan, la leche, la carne, el pescado, las verduras y las frutas. Por ejemplo, un vaso de leche por sí solo contiene cientos de veces más calcio que un vaso de agua del grifo. En algunos casos se instala un mineralizador para preparar de esta forma el agua potable. La esencia del método es convertir compuestos solubles en insolubles. Para ello se utilizan diversos reactivos en función del predominio de sales de un tipo u otro en el agua. Para las sales tipo carbonato se utilizan cal, compuestos de sodio, sosa y compuestos sintéticos como el fosfato trisódico. Como resultado, el agua se ablanda, pero debido a la presencia de reactivos no se puede consumir como alimento. El agua se ve influenciada por la inducción de un campo magnético constante. El paso a través de un campo magnético cambia la estructura de las sales de dureza. Las moléculas dejan de conectarse cuando se calientan y no forman un precipitado, además aflojan la capa de incrustaciones existente, que se disuelve en agua. Este método no reduce la concentración de sales, pero evita su deposición en forma de sedimento. Esta agua es muy adecuada para uso doméstico: las tuberías, los equipos de bombeo y los elementos calefactores durarán más. El agua se puede ablandar eficazmente utilizando imanes sólo en pequeños volúmenes y velocidades de flujo no superiores a 0,5 m/s. El suavizante magnético también reduce el contenido de hierro. Es una versión mejorada del magnético con la diferencia de que el exceso de sales no solo pierde la capacidad de precipitar, sino que también se elimina a través del sumidero al alcantarillado. La esencia del método es reemplazar los iones de calcio y magnesio con iones de sodio, cuyos compuestos son solubles y no tienen un efecto negativo sobre la salud y el equipo. Los sistemas modernos de purificación de agua potable suelen combinar varios métodos, que dependen del análisis del agua del pozo. Un profesional en tratamiento de agua puede ayudarlo a determinar qué tipo de suavizante se necesita para su situación. Para los pozos artesianos en la región de Moscú, donde predominan los carbonatos, se recomienda instalar ablandadores de agua del tipo de intercambio iónico. Estructuralmente, el dispositivo es un recipiente de plástico en el que se vierte una resina polimérica de intercambio iónico en forma de gránulos, capaz de liberar iones de sodio y absorber iones de calcio y magnesio. El agua que ingresa al cilindro pasa lentamente a través de la resina sobre la cual se produce la reacción de reemplazo. Cuando la concentración de iones sodio en la resina baja se debe realizar un proceso de lavado y regeneración. Para estos fines, se conecta un tanque de sal al cilindro, desde donde se suministra una solución de cloruro de sodio. El proceso está controlado por una unidad de control automático. Durante el enjuague se corta el suministro de agua descalcificada, por lo que la regeneración se programa por la noche. Si se recoge agua de forma continua, se recomienda instalar dos cilindros e iniciar la regeneración alternativamente. Periódicamente, en promedio cada 3-4 años, se debe cambiar la resina, ya que el número de ciclos de restauración es limitado. El rendimiento del sistema depende del volumen de carga en el cilindro. El artículo fue elaborado con la participación de especialistas del departamento de sistemas de tratamiento de agua del sitio.
Carbonato (temporal)- llamado porque se elimina por ebullición.
No carbonatado (permanente)- llamado porque al hervir la dureza no se elimina, pero al evaporarse se forma en las paredes del recipiente un sedimento blanco claro, ligeramente soluble, como sulfato de calcio o magnesio, en forma de incrustaciones. Sales MgCl2, CaCl2, MgSO4 contenidas en el agua. con dureza constante causan corrosión de las estructuras de acero y aceleran el desgaste de los equipos de calentamiento y calentamiento de agua. Cuando se usa agua dura para equipos de calentamiento de agua y equipos de calefacción, se forman incrustaciones a partir de carbonatos de calcio y magnesio, yeso y otras sales. La calcificación dificulta el calentamiento del agua y provoca un aumento del consumo de electricidad y combustible.
Estándares de dureza del agua
Métodos de ablandamiento del agua.
Térmico
Membrana
Químico (reactivo)
Magnético
Electromagnético
intercambio iónico
