Умягчение воды

Под водой смягчающее средство ликвидации или маскировки в воде растворенного щелочноземельных - катионы Са ²⁺ и Mg ²⁺ , которые промывной эффект моющих средств за счет образования кальциевых мыл сокращения и подрывные масштаба отложения могут привести в трубопроводах и устройства. Из жесткой воды является мягкая вода генерируется. Не следует путать умягченную воду с дистиллированной или деминерализованной  / полностью деминерализованной водой ( деионизированной водой).

Помимо полного умягчения, вода умягчается лишь частично. Часто бывает достаточно, если только карбонатная жесткость будет снижена или в значительной степени удалена. Этот вид лечения называется декарбонизацией .

Процедура

Ионный обмен

Умягчение сырой воды за счет обмена ионов щелочноземельных металлов на ионы натрия.

Часто используемый процесс - умягчение с использованием ионообменника . Вода протекает через контейнер с ионообменником. При этом в основном ионы Ca ²⁺ и Mg ²⁺ обмениваются на эквивалентное количество ионов Na ⁺ . Умягченная вода теперь содержит соответственно больше Na ⁺ и почти не содержит ионов Ca ²⁺ и Mg ²⁺ . Все остальные ионы остаются в воде.

Химическое уравнение умягчения воды для поглощения ионов кальция:

${\ Displaystyle \ mathrm {2 \ R-SO_ {3} Na \ + \ Ca _ {(aq)} ^ {2 +} \ \ longrightarrow \ (R-SO_ {3}) _ {2} Ca \ + \ 2 \ Na _ {(водн.)} ^ {+}}}$

С R - SO ₃ X: основная структура сульфированной смолы.

Регенерации израсходованного катионообменной смолы осуществляется с помощью 8-12% -ного хлорида натрия раствора ( регенерирующей ). Во время регенерации жесткость (ионы кальция и магния), поглощенная ионообменной смолой, обменивается на ионы натрия в солевом растворе, и, например, кальций снова заменяется натрием. Уравнение для этого:

${\ Displaystyle \ mathrm {(R-SO_ {3}) _ {2} Ca \ + \ 2 \ Na _ {(aq)} ^ {+} \ \ longrightarrow \ 2 \ (R-SO_ {3}) Na \ + \ Ca _ {(водн.)} ^ {2+}}}$

Раствор для регенерации промывают сырой водой из теплообменного бака и сбрасывают. Такими катионообменниками оснащены посудомоечные машины . Соль для заливки в посудомоечную машину используется для регенерации встроенной катионообменной смолы. В случае систем умягчения регенерация часто происходит автоматически, через фиксированные интервалы времени, в зависимости от количества используемой воды или качества очищенной воды, которое описывается с помощью литра жесткости . Поскольку во время регенерации в одинарной системе (один бак) умягченная вода недоступна, для непрерывной подачи умягченной воды необходимо предусмотреть так называемые двойные системы. Двойная система состоит из двух отдельных резервуаров с катионообменной смолой. Они работают параллельно. В одну из емкостей подается умягченная вода, а из второй можно регенерировать.

Химия для умягчения воды

Смягчающие воду вещества добавляют во многие бытовые и промышленные препараты. Они вступают в сильные взаимодействия с катионами щелочноземельных металлов, которые затем становятся недоступными для разрушительных реакций. Катионы щелочноземельных металлов не удаляются из воды, а «маскируются». Вода теперь показывает поведение мягкой воды в определенных пределах.

Соединения, обменивающиеся катионами:

• Цеолиты , точнее цеолит А , сегодня содержатся в большинстве моющих средств для стирки .
• Слоистые силикаты используются как альтернатива цеолитам.

Соединения, которые действуют через комплексообразование :

• В прошлом трифосфаты часто использовались в моющих средствах, но они приводили к чрезмерному удобрению водоемов.
• EDTA и NTA , которые также используются в стиральных порошках.
• Анион из лимонной кислоты , цитрата , частично может быть использован в качестве замены для фосфатов.
• Короткоцепочечные полиакриловые кислоты часто используются вместо фосфатов, например Б. используется в моющих средствах.

Физическое умягчение воды

Этот термин включает процессы, в которых используются электрические или магнитные поля для изменения структуры кристаллов извести таким образом, чтобы уменьшить отложения на трубах. Здесь z. B. Магниты или токоведущие провода, прикрепленные к водопроводным трубам снаружи, или пластины с переменным напряжением внутри устройства, через которые вода течет прямо на путь воды. Некоторые устройства все еще оснащены «фильтром предварительной очистки», который на самом деле представляет собой небольшой ионообменник .

Stiftung Warentest опубликовал исследование таких водоочистных устройств в январе 2000 года. В большинстве случаев эффект невозможно определить; Только три устройства с фильтрующим картриджем, которые необходимо было регулярно менять, показали значительное снижение известкового налета в электрических котлах. Таким образом, подтвердился результат более раннего теста, проведенного Stiftung Warentest в 1985 году. Когда его спросили, когда будет проводиться новый тест через более чем 20 лет, ответ был таков, что даже DVGW ( Немецкая ассоциация газа и воды ) не получила новых результатов, поскольку лежащий в основе функциональный принцип не изменился, хотя появились новые производители. дайте.

Правдоподобной гипотезы об эффективности таких процедур не существует, и опубликованные «научные» эксперименты по эффективности не могут быть воспроизведены. Сюда входит исследование, проведенное по заказу Швейцарского федерального управления по окружающей среде, лесам и ландшафтам как часть диссертации.

Дальнейшие процедуры

• Снятие временной жесткости (карбонатной жесткости) кипячением воды. Это образует масштаб . Вода сохраняет постоянную жесткость . Этот процесс более подробно описан в разделе « Жесткость воды» .

• Осаждение путем добавления суспензии гидроксида кальция (известкового молока); образующийся карбонат кальция осаждается в виде осадка во время длительной декарбонизации и в виде так называемого твердого зерна во время быстрой декарбонизации . Процедура приводит только к снятию карбонатной жесткости.

• Одним из старейших процессов для обширного умягчения является известь - соды процесса. С помощью этого процесса, который был разработан в 19 веке, общая твердость может быть снижена до менее 2,0 ° dH (примерно 1,1 ° fH). Кальций и магний преимущественно осаждаются в виде доломита . Вода нагревается для ускорения реакции осаждения. Однако добавление соды увеличивает содержание натрия в воде. Этот процесс был важен для производства воды низкой жесткости для работы паровых двигателей и паровозов. С разработкой и внедрением ионообменников для умягчения этот процесс потерял свое значение и сегодня больше не используется.

• Внутренняя очистка питательной воды, например Б. в паровозах .

Смотри тоже

• Питательная вода
• Очистка воды
• Обратный осмос
• Диализ (химия)
• Электродеионизация

веб ссылки

• Кристоф Каспари: Магнитное умягчение воды. Интернет-статья с критической позицией по магнитному умягчению воды

Индивидуальные доказательства

1. ↑ ^{a b} Stiftung Warentest: Физическая обработка воды - удар в воду. Выпуск от января 2000 г., стр. 59–63.
2. ↑ Kalkkiller без эффекта , тест из журнала , 8/1985.
3. ↑ Буркхард Врикке, Вольфганг Баумгардт ( DVGW - Технологический центр воды): Исследование « Очиститель питьевой воды» ( воспоминание от 4 марта 2016 г. в Интернет-архиве ). Январь 2003 г.
4. ↑ Федеральное управление по окружающей среде FOEN: Электромагнитная очистка воды. Проверено 3 октября 2019 года . 
5. ↑ Регула Мюллер: Влияние электромагнитных полей на процессы кристаллизации: практическое применение при очистке осадка на очистных сооружениях и в системах питьевой воды . Диссертация № 12644 в ETH Zurich 1998, DOI: 10.3929 / ethz-a-001987748 .
6. ↑ Watergadget: Как работает смягчитель воды? - Все включено (английский)