Ioncserélő berendezések

Az ioncsere egy jól bevált, kiforrott technológia a vízkezelésben. Számos iparágban alkalmazzák, mivel az ioncserével extrém tiszta víz állítható elő. Ennek felhasználási területei pl. nukleáris- és hőerőművek; félvezető ipar; chipgyártás, ivóvizes kezelések.
 
Az oldható sók a vízben ionként vannak jelen, melyek elektromosan töltött atomok vagy molekulák. A pozitívan töltött részecskék a kationok, a negatívak az anionok. A tiszta víz töltése a világon mindenhol semleges, mivel a pozitív és negatív töltések egyenlő mennyiségben vannak jelen. Az ivóvízben az egészség szempontjából elengedhetetlen bizonyos oldott sótartalom, viszont egyes technológiák esetén ezek az oldott komponensek szennyezésnek minősülnek, melyek eltávolítása szükséges.
 
Az ioncserélő gyanta fizikai megjelenésében kb. 0,6 mm átmérőjű polimer gyöngy, melynek felületén kémiai kötéssel rögzített funkciós csoport található. Az ioncsere folytán ez a csoport nem cserélődik le, mivel szerkezet részét képezi. A csoporthoz egy ellentétes töltésű ion kapcsolódik, mely a folyamatban lecserélődik. A lecserélt ionok összes töltése megegyezik a helyére lépő ionokéval.
 
Amennyiben a szennyező komponensek koncentrációja magas, néhány g/l, az ioncsere ciklusai rendkívül lerövidülnek, a regeneráló szerek mennyisége gazdaságtalan mértékben megnövekszik. Nagy sótartalmú brakkvizek és tengervíz esetében az ioncsere nem gazdaságos megoldás, ilyen esetben más technológiákat kell használni, mint a fordított ozmózist vagy desztillációt.
 
Azok a szennyezők, melyek nem ionizáltak, nem távolíthatók el ioncserével. Erre a célra az aktívszén, polimer abszorbensek, molekuláris szűrők és más közegek alkalmasak.
 
A vízben oldott komponensek közül fontos szerepet tölt be a keménység, mely az oldott kálcium és magnézium mennyiségét jelöli. Ezek az ionok bizonyos körülmények között kicsapódásra hajlamosak, és vízkőkiválást okoznak a vízszállító egységek felületén, mely a csöveket elzárja, a kazánoknál pedig működési zavarokat okoz. Az ioncsere különböző ionokhoz való affinitása eltérő mértékű. Ezt a tulajdonságot használjuk ki a vízlágyításban. A vízlágyítás a keménységet okozó ionok lecserélését jelenti más, kicsapódásra nem hajlamos ionokra, általában nátriumra. A cseremechanizmus lejátszódásának oka az, hogy a gyantának nagyobb affinitása van a keménységet okozó ionokhoz, mint a regenerált állapotban a hozzá kötött nátriumhoz. A fordított ozmózis szelektíven nem használható vízlágyításra, mivel nem képes csak a kálcium és magnézium ionokat eltávolítani, ezekkel együtt a nátriumot is visszatartja. Ha a membrántechnológiát választjuk vízlágyításra, akkor a nanoszűrés a megfelelő technológia.
 
Anioncsere esetében a nitrát vagy szulfát kloridra cserélhető. Ez hasonló mechanizmus alapján történik, mint a vízlágyítás, viszont itt az anioncserélő gyantának nagyobb affinitása van a nitráthoz és szulfáthoz, mint a kloridhoz. Az ioncsere során a víz oldott sótartalma nem változik, csak a sótartalom összetevői változnak. Magától értetődő, hogy a gyanta ioncserélő kapacitása véges. Amikor a gyanta annyi iont cserél le, hogy nem marad több lecserélendő ion, akkor a gyantát cserélni vagy regenerálni kell.
 

Ionmentes víz

Ha a kationokat hidrogén-ionnal (H+), az anionokat pedig hidroxid-ionokkal (OH-) helyettesítjük, akkor ezek vízzé állnak össze. Ehhez a kationcserélő gyantát H+ ionokkal, az anioncserélőt OH- ionokkal kell regenerálni, vagyis valamilyen erős savval és lúggal. Ebben az esetben az oldott sók szinte nyomtalanul eltávolíthatók a vízből.
 
A teljesen sótalanított vizet olyan felhasználási területek igénylik, mint a kazántápvíz, gyógyszergyári alkalmazások, elektronikai ipar, élelmiszeripar, egyéb ipari felhasználások. Mindegyik alkalmazás előírás szerinti, meghatározott vezetőképességet igényel. A víz vezetőképessége soha nem lehet nulla, mert minden kezelt víznek van maradék vezetőképessége a víz sav/bázis egyensúlya miatt. A legjobb minőségű sótalanított víz ellenállása 18,2 MW*cm vagy 0,055 µS/cm.
 
Az ionmentes víz előállításához kation- és anioncserés kezelés is szükséges. A regeneráláshoz szükséges vegyszerköltséget úgy lehet csökkenteni, hogy az ioncsere előtt fordított ozmózissal kezeljük a vizet, így több mint 90%-kal csökken a víz sótartalma. A kation és anioncserélők után plusz egy kevertágyas ioncserélő lépéssel csökkenthető tovább a vezetőképesség. A kevertágy helyettesítésére alkalmazható az elektrodeionizáció is.
 
Egy sótalanító rendszer termékvízének jellemző vezetőképessége 1 µS/cm alatti. Ezt az értéket a felszíni vizekre jellemző 100-tól >1000 µS/cm vezetőképességről érjük el.
A megfelelő technológia kialakítása mindig az adott víz minőségétől függ. Ennek megtervezésében cégünk segítséget nyújt.