Умягчение воды
Один из главных параметров, определяющих качество воды ее жесткость,
т.е. концентрация растворенных в ней так называемых солей жесткости -
солей щелочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Воду
с высоким содержанием таких солей называют жесткой, в противном случае
мягкой.
Высокая жесткость воды способствует увеличению количества
образующейся накипи, что, в свою очередь, ведет к сокращению сроков
полезной эксплуатации приборов и технических устройств, использующих
такую воду. Именно поэтому умягчение воды (другими словами, доведение ее
химического состава до рекомендуемых показателей) является важнейшей
задачей водоподготовки в промышленности (особенно это касается таких
отраслей, как пищевая, фармацевтическая, микробиологическая
промышленность, строительство и индустрия строительных материалов и
т.д.). Умягчение необходимо сегодня питьевой воде, а также, используемой
в системах отопления в большинстве российских регионов.
Излишняя жесткость оказывает свое негативное воздействие и в домашних
условиях: ухудшаются не только вкусовые качества, но и наносится вред
здоровью людей (например, существенно повышается риск образования камней
в почках и мочевом пузыре), сокращает срок службы и приводит к поломкам
домашней бытовой техники (стиральных и посудомоечных машин, чайников,
кофеварок и т.д.). Так что умягчение воды оказывается сегодня насущной
потребностью и в быту. Но, с другой стороны, недостаточная жесткость
(излишняя мягкость) тоже вредна: человеческому организму требуется
определенное количество растворенных в воде солей. Поэтому умягчение
питьевой воды не предполагает полного удаления солей, и проводится лишь
до достижения определенного уровня их концентрации.
Типы устройств, умягчающих воду
На сегодняшний день существует два типа устройств, в которых
осуществляется процесс умягчения. К ним относятся:
- картриджные умягчители. Они применяются там, где расход воды
относительно невелик, а сама она не сильно загрязнена (засолена).
Основной рабочий элемент устройств такого типа картридж, содержащий
ионообменные смолы. Проходя через него, вода отдает смоле значительную
часть содержащихся в ней ионов кальция. Кроме того, фильтр, используемый
вместе с картриджем, позволяет задерживать механические примеси:
частицы ила, ржавчины, песка и т.д.
- баллонные умягчители. Сфера их применения получение значительных
объемов умягченной воды (их производительность 10 и более кубометров в
час), в том числе и для промышленных нужд и потребностей энергетики. Как
правило, с их помощью проводится также и обезжелезивание воды.
Ионообмен как основной принцип умягчения воды
Существует несколько принципов, которые используются сегодня в
устройствах для умягчения воды. Самый распространенный из них принцип
ионообмена, суть которого состоит в следующем:
Вода, проходящая через резервуар (резервуары), заполненные
ионообменной смолой, в процессе особой химической реакции отдает ей ионы
кальция и магния, забирая при этом ионы натрия.
Естественно, через некоторое время количество натрия в ионообменной
смоле истощается, а количество кальция и магния, наоборот, достигает
максимальных значений. Поэтому резервуары со смолой регулярно
промываются раствором хлорида натрия (поваренной соли): происходит
обратный процесс (который называется регенерацией фильтра), смола
восстанавливает свои свойства, а насыщенный солями жесткости раствор
утилизируется.
Современные технологии позволяют автоматизировать этот процесс:
солевой раствор готовится в специальной емкости без участия человека,
все устройства умягчения оснащаются электронными (цифровыми) блоками
управления процессом регенерации фильтра: это дает возможность
предусмотреть и спланировать ее периодичность и продолжительность.
Нанотехнологии умягчения воды
В последнее время получили достаточно широкое распространение
устройства нанофильтрации, обеспечивающие получение воды высоких
степеней очистки, содержащих минимальное количество минеральных солей.
Очистка и умягчение происходят на т.н. полупроницаемых мембранах,
имеющих пористую структуру. Подлежащая очистке вода подается в установку
под давлением. Проходя через поры мембраны, она (в процессе т.н.
обратного осмоса) разделяется на фильтрат (чистую воду, поступающую
затем потребителям) и концентрированный раствор солей, который затем
утилизируется. Кроме того, за счет механической фильтрации задерживаются
частицы, размеры которых превышают размеры пор мембраны.
Устройства подобного типа применяются в пищевой, электронной,
стекольной промышленностях, в теплоэнергетике для производства
обессоленной воды, используемой в котлах высокого давления. Выбор
фильтров с различными размерами пор позволяет обеспечивать необходимую в
каждом конкретном случае жесткость и чистоту воды.
