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
  • France
  • Germany
  • Hungary
  • International
  • Italy
  • Netherlands
  • Norway
  • Poland
  • Russia
  • South Africa
  • Spain
  • Sweden
  • Switzerland
  • Ukraine
  • United Kingdom
  • United States
United States
Stay on this website