Projekt Leonardo da Vinci Zrównoważony rozwój przemysłowych procesów pralniczych Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3b Zmiękczanie wody Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 1
Treść Twardość wody (powtórzenie) Zmiękczanie wody Wymienniki jonitowe Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 2
Cele nauczania Po ukończeniu tego rozdziału będziesz Zdolny wyjaśnić pojęcie twardości wody Zdolny podać przykład wpływu twardości wody na pralnie Znać zasady zmiękczania wody Zdolny wyjaśnić zasadę pracy wymiennika jonitowego Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 3
Składniki wody (powtórzenie) (This was chart 5 before) Nie wszystkie zasoby wodne dostarczają wodę dobrej jakości do prania dla przykładu, woda w pobliżu torfu zawiera substancje humusowe - powodują kolor żółty lub nawet brązowo-żółty pranych tekstyliów wody gruntowe/źródlane pralni - wyższa zawartość Fe lub Mn gromadzone wody opadowe - zawierają rozpuszczone kwaśne gazy (NOx, CO2) - mogą przesuwać wartość ph do 3,5 jednostek Zagadnienie kluczowe: rozpuszczone sole mineralne Wysoka zawartość rozpuszczonych soli mineralnych może uniemożliwić całkowicie proces prania Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 4
Składniki wody (powtórzenie) Woda z sieci zasilającej w większości jest uzdatniana - twardość takiej wody zawiera się między 0,7 1,3 mmol/l woda miękka Częściowe stosowanie wody źródlanej powoduje zwiększenie twardości - do 1,3 3,75 mmol/l woda twarda Wiele źródeł dostarcza wodę o twardości powyżej 3,75 mmol/l woda bardzo twarda Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 5
Demineralizacja Technologia jonowymienna Technologia jonowymienna jest stosowana głównie w celu usuwania jonów powodujących twardość wody Procedura ta jest - niezawodna, - technicznie nowoczesna - ekonomicznie akceptowalna Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 6
Zasada technologii jonowymiennej Woda jest oczyszczana przez filtrację w zbiorniku zawierającym małe kulki żywicy syntetycznej Kulki są modyfikowane chemicznie tak, aby adsorbować albo dodatnio naładowane kationy (catex) lub ujemnie naładowane aniony (annex) Jony Ca i Mg są wymieniane przez kation Na podczas uzdatniania wody Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 7
Diagram procesowy demineralizacji wody Woda surowa Zawór sterujący Zasilanie NaOH i kwasem, gdy żywica w kolumnie musi być regenerowana, ponieważ jej efektywność wychwytywania jonów z wody surowej uległa zmniejszeniu Kolumna z żywicą Woda miękka Diagram procesowy demineralizowanej wody Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 8
Przykłady automatycznych jednostek typu catex stosowanych zwykle w pralniach przemysłowych Kolumna z żywicą Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 9
Zdolność jonowymienna Zdolność jonowymienna jest bardzo ważnym współczynnikiem - definiowanym jako ilość wymienianych jonów w 1 litrze wymiennika - wyrażona molach lub gramach CaO na 1 litr Proponowana objętość wymiennika jonitowego jest ustalana zgodnie z wymaganą zdolnością jonowymienną - przykład: Purolite C-100 zdolność jonowymienna wynosi 2 mol/litr catexu Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 10
Regeneracja wymiennika kationowego Gdy żywica ulegnie wyczerpaniu, to należy przeprowadzić regenerację przez - zastosowanie roztworu chlorku sodowego Jon Na+ wykazuje wyższe powinowactwo do grup funkcyjnych catexu w porównaniu do jonów Ca i Mg - jony Na wymieniają jony Ca i Mg z siatki ionexu i zajmują ich miejsca Zużycie teoretyczne środka regeneracyjnego koresponduje ze zdolnością jonowymienną - praktycznie jest wyższe Liczba cykli regeneracyjnych jest nieograniczona z teoretycznego punktu widzenia - żywotność wymiennika typ catex zależna jest od odporności mechanicznej jego siatki Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 11
Praktyczne aspekty regeneracji do regeneracji używany jest 15 20 % roztwór NaCl, przygotowany w zbiorniku solanki - sól używana jest zwykle w postaci tabletek lub proszku zużycie NaCl jest zwykle wyrażane na 1 litr catexu zużycie teoretyczne: twardość 1 d i 1 m3 water = 20,7 g NaCl zużycie praktyczne: 35 50 g NaCl 100 200 g w przypadku mniejszych lub starego typu urządzeń Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 12
Filtry wymiennika jonitowego Stare typy filtrów wymiennika jonitowego są stalowe lub z odlewanej stali, zabezpieczone odporną powłoką przed solanką - wymagają one operacji ręcznej - operator filtru monitoruje ilość uzdatnianej wody i jej twardość - operator wykonuje regenerację i wypełnia raport obsługi Powszechną jest kombinacja dwóch filtrów i jednego zbiornika solanki - filtry pracują na przemian Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 13
Demineralizacja (completely new chart) Powtórzenie - Zmiękczanie wody oznacza usuwanie jonów Ca 2+ i Mg 2 + Demineralizacja - Usuwanie wszystkich soli i jonów, które mogą występować w wodzie wodociągowej lub źródlanej - Demineralizacja jest osiągana przez wymianę jonową na bazie wody wodociągowej - Inna metoda: odwrócona osmoza Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 14
Demineralizacja (completely new chart) odwrócona osmoza Woda jest przepuszczana przez membrany przez zastosowanie wysokich ciśnień Ciśnienie osmotyczne wody do picia wynosi zwykle mniej niż 2 bary Rozmiar filtrowanych cząstek zależy od przepuszczalności membrany Zależnie od urządzenia, stosowane ciśnienie wynosi około 4 30 barów Dokładny opis odwróconej osmozy w rozdziale 1 5 (Technologia filtracji) Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 15
Jakość wody Zmiękczanie wody powoduje niebezpieczeństwo gromadzenia się drobnoustrojów w filtrach i kulkach żywicy Urządzenie do zmiękczania wody może być źródłem skażenia Stąd konieczna jest stała obsługa i/lub dezynfekcja zmiękczonej wody Patrz również rozdział 1-3 dezynfekcja świeżej wody Moduł 1 Zastosowanie wody Rozdział 3 Zmiękczanie wody 16