Ionbyt­nings­tek­no­logi

BWT VAND

Visse kemiske forbin­delser er i stand til at tiltrække og binde opløste ioner i vand.

Stoffer kaldes ionbyt­tere, flere af stof­ferne kendes fra naturen (f.eks. zeolit, kitosan og alumi­ni­umsi­likat), men i dag frem­stilles de fleste synte­tisk.

Ionbyt­ter­ma­te­ri­alet kan være på fast eller flydende form. Det mest almin­de­lige i dag er, at ionbyt­teren coates på små polysty­ren­kugler (harpiks), der har en meget store indre over­flade (50-​100 m²/g). Disse aktive harpiks­kugler kaldes ofte ionbyt­ter­masse eller simpelt hen harpiks

Prin­ci­pielt ville det være nok at lade vand eller den væske der skal renses, risle ned over ionbyt­ter­massen, men af prak­tiske årsager hælder man ionbyt­ter­massen ind i en eller flere behol­dere, hvor vandet så ledes gennem ionbyt­ter­massen.

De aktive ionbytter grupper er typisk:

Kationbytter: Ca++, Mg++, Fe++, Na+, K+ og NH4

Anionbytter: HCO3-, Cl-, SO4-- , NO3- og NO2-

Kationbyt­tere har en negativ spæn­ding og er karak­te­ri­seret ved at inde­holde et stort antal syre­grupper, der binder de posi­tive ioner (kationer), - typisk er det ioner som calcium og magne­sium samt meta­li­oner som kobber, zink, chrom m. fl.

Anionbyt­tere har en positiv spæn­ding og er karak­te­ri­seret ved at inde­holde ammo­ni­u­mioner, der optager de nega­tive ioner (anio­nerne).

Blød­gø­ring

En let og effektiv måde til fjer­nelse af hård­heder består i at lade vandet passere en kolonne med kationbytter på natri­um­form. Ved passagen vil alle vandets kalcium-​ og magne­si­u­mioner ionbyttes med natrium. Natri­umsalte er letop­lø­se­lige og danner ikke hårde belæg­ninger som kalcium.

Vand­værks­vandet (råvandet) strømmer lang­somt igennem ionbyt­ter­massen. Under passagen byttes vandets kalcium-​ og magne­si­u­mioner ud med natri­u­mioner. Når alle natri­u­mioner er byttet med kalcium-​ og magne­si­u­mioner er kapa­ci­teten i ionbyt­ter­massen opbrugt og den skal rege­ne­reres med en stærk natri­um­kl­o­ridop­løs­ning, også kaldet brine (salt opløst i vand).

Blød­gø­rings­pro­cessen er temmelig effektiv, idet mere end 99 % af hård­heden normalt fjernes fra vandet. Effek­ti­vi­teten påvirkes af vand­værks­van­dets (råvand), indhold af natri­u­mioner i ionbyt­te­massen og den mængde natri­um­kl­orid, man vælger at rege­ne­rere ionbyt­teren med. Øvrige para­metre, der påvirker effek­ti­vi­teten, er rege­ne­ra­tions­ha­stighed, drifts­ha­stighed og laghøjde af ionbyt­teren.

Delvis afsalt­ning

Ved delvis afsalt­ning (afkar­bo­ni­se­ring med blød­gø­ring) blander man - i samme beholder - to typer kationbytter, som omdanner kalcium-​ og magne­si­um­bi­k­ar­bonat til kulsyre. Dernæst omdannes natri­um­bi­k­ar­bo­na­tio­nerne til kulsyre (CO2) og natri­um­k­ar­bonat. Herved får man fjernet over halv­delen af de salte, der ellers ville danne kalk­be­læg­ninger. Anlægget skal rege­ne­reres med syre og salt efter nøje forskrifter for at kunne fungere korrekt.

Delvis afsaltet vand inde­holder ingen hårdhed, idet kalcium-​ og magne­si­um­bi­k­ar­bo­na­terne er totalt fjernet. Natri­u­mind­holdet er til gengæld forøget. TDS (restsalt efter inddamp­ning) er dog mere end halveret i forhold til almin­de­ligt blød­gjort vand.

Tota­l­af­salt­ning

I anven­delsen af ionbyt­nings­tek­no­logi til tota­l­af­salt­ning af vandet, findes to metoder. Kende­tegnet for begge metoder er at både kationbyt­tere og anionbyt­tere anvendes i processen.

  • Tota­l­af­salt­ning i i to kolonner
    (kationbytter og anionbytter i hver sin beholder)
  • Tota­l­af­salt­ning i en kolonne
    (kationbytter og anionbytter blandet i en beholder, også kaldet mixbed)

Kationbyt­tere
Der anvendes en stærkt sur kationbytter frem­stillet på grundlag af polysty­ren­kugler belagt med mobile ioner af hydrogen.

Når vand passerer kationbyt­teren, absor­beres alle salte i bytte for brint under dannelse af tilsva­rende syrer, f. eks.:

2RSO3H + CaCl2 = (RSO3)2Ca + 2HCl

Kationbyt­teren er upåvirket af tempe­ra­turer op til 120 ºC og pH værdier mellem 0 og 14. Gentagne frys­ninger og optø­ninger kan sprænge gitteret i det enkelte ionbyt­ter­korn og mate­ri­alet skal altid holdes fugtigt.

En stærkt sur kationbyt­ters totale bytte­ka­pa­citet ligger omkring 2 mol/l mate­riale. I praksis udnyttes cirka kun halv­delen af kapa­ci­teten ved dimen­sio­ne­ring. Den effek­tive levetid ved behand­ling af normalt vand­værks­vand er meget lang. Kapa­ci­tet­stab er alene knyttet til meka­nisk neds­lid­ning af kornene til ”fines”, som skylles bort i forbin­delse med de peri­o­diske rege­ne­ra­tioner.

Anionbyt­tere
Der anvendes en stærk basisk anionbytter (type 1 eller type 2) frem­stillet på grundlag af polysty­ren­kugler med kvater­nære ammo­ni­um­grupper med mobile hydroxy­li­oner. Af hensyn til lager­hold­barhed leveres denne ionbyt­ter­masse kun i Cl-​form og skal før brug over­føres til OH-​form ved behand­ling med base ved instal­la­tion.

Når vandet har passeret kationbyt­teren, hvor alle salte er byttet til tilsva­rende syrer, og herefter passerer anionbyt­teren, neut­ra­li­seres syrerne af de mobile hydroxy­li­oner, og anio­nerne bindes i bytteren, f. eks.:

RN+ (CH3)3 OH+ + H+Cl- = RN+ (CH3)3Cl+ + H2O

Med hensyn til frys­ninger/optø­ninger og mate­ri­a­le­fug­tighed gælder samme betin­gelser som for kationbyt­tere. De stærkt basiske anino­byt­teres totale kapa­citet ligger omkring 1,3 mol/l mate­riale. I praksis fore­kommer store vari­a­tioner i udnyt­telsen, idet en række faktorer hver for sig og i kombi­na­tion har indfly­delse på den udnyt­te­lige kapa­citet, men også her regnes i reglen ved dimen­sio­ne­ring med en udnyt­telse af cirka det halve af den totale kapa­citet.

Vandets kemi efter ionbyt­ning

 

  Vand­værks­vand (Råvand) Blød­gø­ring Delvis afsalt­ning (afkar­bo­ni­se­ring)

Tota­l­af­salt­ning

2 kolonner

Tota­l­af­salt­ning

1 kolonne

Udse­ende Farveløs Farveløs Farveløs Farveløs Farveløs
Hårdhed total [ºdH] 
 
21,95 0 4,6 0 0
Hårdhed blivende [ºdH] 4,6 0 4,6 0 0
Hårdhed forbi­gå­ende [ºdH]
 
17,35 0 0 0 0
Kalcium Ca++ [mg/l] 117 0 0 0 0
Magne­sium Mg++ [mg/l]
 
24 0 0 0 0
Jern Fe+++ [mg/l] < 0,05 < 0,05 < 0,05 0 0
Mangan Mn++ [mg/l] < 0,02 < 0,07 < 0,07 0 0
Natrium Na+ (diff.) [mg/l] 76 257 114 < 0,5 < 0,2
Kationer i alt [mval/l] 11,14 11,14 4,94 0 0
Bikar­bonat HCO3- [mg/l] 378 378 0 0 0
Klorid Cl- [mg/l]
 
115 115 115 0 0
Sulfat SO4-- [mg/l] 80 80 80 0 0
Nitrat NO3- [mg/l] 2,4 2,4 2,4 0 0
Anioner i alt [mval/l]  11,14  11,14  4,95  0 0
Kali­um­per­man­ganat KmnO4 [mg/l] 10 10 10 < 3 < 3
Kisel­syre SiO2 [mg/l] 26 26 26 < 0,2 < 0,1
Fri kuldioxid CO2 [mg/l] 18 18 30 0 0
TDS - Salte v/inddamp­ning [mg/l] 870 870 349 0 0
pH værdi 7,3 7,3 5,5 7,0 7,0
Lednings­evne [μS/cm] 1070 1070 475 < 5 < 0,2

Visit your local website

  • Austria
  • Belgium
  • Czechia
  • Finland
  • Frankrig
  • Hungary
  • International
  • Italy
  • Netherlands
  • Norway
  • Poland
  • Russia
  • South Africa
  • Spain
  • Sweden
  • Switzerland
  • Tyskland
  • Ukraine
  • United Kingdom
  • United States
United States
Stay on this website