Vliv znečisťujících látek ve vodě na účinnost praní

Transkript

1 Leonardo da Vinci Project Udržitelný rozvoj v průmyslových prádelnách Modul 6 Energie v prádelnách Kapitola 1 Vliv znečisťujících látek ve vodě na účinnost praní Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 1

2 Obsah Anorganické inkrustace Organické inkrustace Těžké kovy Demineralizace Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 2

3 Učební cíle Po dokončení této kapitolu budete Znát různé vlivy znečišťujících látek ve vodě na účinnost praní Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 3

4 Anorganické inkrustace T > 60 C srážení uhličitanů vápníku a hořčíku Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Uhličitan vápenatý Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 4

5 Anorganické inkrustace Sraženiny obsahující vápník a hořčík vedou k - inkrustacím na prádle šednutí vysoký obsah popela mechanické poškození vláken (kvůli hranám mikrokrystalů) - usazeninám na stěnách trubek elektrických topných hadů (nános kotelního kamene) ucpávání trubek poškozování topných hadů Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 5

6 Anorganické inkrustace původní s nánosem kotelního kamene Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 6

7 Anorganické inkrustace Topný had s nánosem kotelního kamene Mikrokrystaly Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 7

8 Organické inkrustace Za přítomnosti detergentů na bázi mýdla tvoří ionty vápníku a hořčíku nerozpustné soli mýdla Následek Nánosy sraženého mýdla Následky týkající se účinnosti praní snížená koncentrace aktivních látek při praní v prací lázni vyšší spotřeba detergentu inkluze částic špíny a sraženin do prádla šednutí vytváření hydrofobního filmu na povrchu vláken snížený příjem vody do prádla Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 8

9 Těžké kovy Zdroje těžkých kovů Voda Koroze trubek a nádrží Parní trubky Textilní zboží Akumulace těžkých kovů v textiliích Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 9

10 Těžké kovy ve vodě Přítomnost v přiváděné čerstvé vodě Koncentrace těžkých kovů v povrchové vodě může v závislosti na podmínkách kolísat v rozsahu několika řádů během krátkých časových intervalů Zvláště škodlivé pro proces praní jsou ionty: Fe 2+, Mn 2+, Cu 2+ Jedinou uspokojivou metodou je čištění vody zaměřené na odstraňování železa a manganu, které obvykle zahrnuje provzdušňování a filtraci s možným dávkováním chemikálií po provzdušnění Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 10

11 Těžké kovy ve vodě Koroze potrubí a zásobníků Velmi měkká voda z veřejných zdrojů nebo voda změkčená je relativně korozivní a má tendenci napadat ocelová potrubí a zásobníky, zvláště tehdy, když voda obsahuje také rozpuštěné plyny Prevence zásobníky a potrubí se mohou impregnovat křemičitanem sodným (vodním sklem) v množství 15 mg/dm 3, aby se zabránilo odlupování částic rzi Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 11

12 Těžké kovy ve vodě Železo z parního potrubí Skvrny na prádle pocházející ze železa mohou být způsobeny částicemi rzi, vyfukovanými z korodovaných parních potrubí na prádlo během praní S touto potíží se někdy setkáváme poté, co starý systém se naruší při instalaci nového stroje Prevence jediným způsobem řešení tohoto problému je pravděpodobně náhrada starého systému Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 12

13 Těžké kovy v textilním zboží Textilní zboží někdy obsahuje těžké kovy, které se tak dostávají do praní a mohou narušit proces praní a bělení Je to způsobeno přítomností těžkých kovů ve špíně a prachu (Cd, Pb, Zn, Mn, Fe a Ni a také v barvivech (Cr, Ni, Cu, and Co) Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 13

14 Akumulace těžkých kovů v textiliích Některý druhy nebarvené vlny při prvotním získání ve skutečnosti obsahují železo Vlna je citlivější na nepatrné stopy železa ve vodě než bavlna a len Vlna má tendenci od praní ke praní akumulovat železo Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 14

15 Následky přítomnosti těžkých kovů na praní a bělení Ukládání na textiliích Žloutnutí textilií Katalytický rozklad peroxidů Depolymerace celulózy Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 15

16 Následky přítomnosti těžkých kovů na praní a bělení Ionty těžkých kovů (Fe 2 +, Mn 2 +) se za přítomnosti alkálií oxidují a ukládají se na textilie 2 Fe(HCO 3 ) 2 + H 2 O + ½ O 2 2 Fe(OH) CO 2 2 Mn (HCO 3 ) H 2 O + O 2 2 Mn(OH) CO 2 Mn(OH) 4 MnO H 2 O Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 16

17 Následky přítomnosti těžkých kovů na praní a bělení Žloutnutí textilií Obecně může nažloutlé zabarvení vznikat následujícími způsoby - přítomností železa, manganu a mědi v původním zdroji vody - přítomností železa v praném materiálu Žlutě zabarvené skvrny mohou vznikat - Ze spláchnuté rzi ve vodě - ze železa z parního potrubí - akumulací železa Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 17

18 Následky přítomnosti těžkých kovů na praní a bělení Katalytický rozklad peroxidů během bělení za přítomnosti iontů přechodných kovů - (zvláště Fe 3+, Mn 2+ a Cu 2+ ) Prevence vodný roztok peroxidu vodíku se musí stabilizovat komplexotvornými činidly, které vážou kationty přechodných kovů Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 18

19 Následky přítomnosti těžkých kovů na praní a bělení Depolymerace celulózy Katalytický rozklad způsobený kovovými ionty může urychlit bělení a rozklad peroxidu během praní a bělení a má za následek depolymeraci celulózy Přítomnost kovových částic pocházejících z člunkových stavů může dokonce vést k výskytu oxycelulózy, což má později za následek poškození textilií Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 19

20 Vliv iontů Fe ve vodě na máchání na žloutnutí bavlněných textilií Index yellowing žloutnutí index [%] ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Koncentrace Fe concentration Fe-iontů [g/l] [g/l] Žloutnutí prádla je způsobeno vyšší koncentrací Fe-iontů ve vodě Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 20

21 Bavlněná textilie vypraná ve vodě o různé tvrdosti Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 21

22 Změny účinnosti praní u bavlněné textilie v závislosti na koncentraci iontů Mn washing efficiency [% ] Účinnost praní [%] washing agent [2g/l] washing agent [5g/l] Koncentrace Mn-iontů [g/l] Mn 4+ ions concentration [mg/l] Účinnost praní je také ovlivněna obsahem Mn-iontů. Stejná úroveň účinnosti praní se udržuje značným zvýšením koncentrace detergentu. Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 22

23 Demineralizace Princip demineralizace Technologie demineralizace Technologie výměny iontů Iontoměnič Regenerace iontoměniče Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 23

24 Zdroje vody a tvrdost vody Ne všechny zdroje vody poskytují vodu dobré kvality na praní Např. voda poblíž rašeliniště obsahuje huminové sloučeniny, které způsobují žlutou až hnědožlutou barvu vypraných textilií Většina prádelen má svoje vlastní velké zdroje vody, ale tato voda není vhodná pro praní, protože její obsah Fe nebo Mn je velmi vysoký Ve snaze uspořit vodu, některé prádelny zachycují dešťovou vodu ze střech a tvrdých povrchů do velkých zásobníků Dešťová voda vždy obsahuje rozpuštěné kyselé plyny (NO x, CO 2 ), které mohou posunout ph až na hodnotu 3,5 Největším problémem vody pro praní jsou rozpuštěné minerální soli. Jejich vysoký obsah zcela znemožňuje praní Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 24

25 Tvrdost vody Ve většině případů se používá voda ze zásobníku vodního zdroje a tvrdost takové vody je mezi 0,7 1,3 mmol/l (4-7 N) - Taková voda se považuje za měkkou vodu Pokud se zvyšuje podíl studniční vody, tvrdost vody roste až na 1,3 3,75 mmol/l (7 21 N) - Taková voda se považuje za tvrdou vodu Mnoho zdrojů poskytuje vodu s tvrdostí nad 3,75 mmol/l (21 N) - Taková voda se považuje za velmi tvrdou vodu Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 25

26 Technologie výměny iontů Existuje pouze jediná technologie používaná v prádelnách pro úpravu vody technologie výměny iontů Tento postup je - spolehlivý - technicky propracovaný - ekonomicky přijatelný Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 26

27 Princip technologie výměny iontů Voda se čistí filtrováním přes nádobu obsahující malé granule syntetické pryskyřice Tyto granule jsou chemicky upravovány tak, aby adsorbovaly buď pozitivně nabité kationty (katex) nebo negativně nabité anionty (anex) Během tohoto procesu se ionty Ca a Mg nahrazují kationtem Na Tento proces funguje tak dlouho, dokud se nevyužijí všechna dosažitelná místa pro výměnu. V tomto bodě je pryskyřice vyčerpána a musí se regenerovat použitím chemikálií Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 27

28 Schéma procesu demineralizace vody Neupravená voda Ventil Po vyčerpání kapacity se ionotoměnič musí regenerovat pomocí NaOH a kyseliny Zásobník výměníku iontů Demineralizovaná voda Schéma demineralizace vody Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 28

29 Příklady automatických katexových jednotek Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 29

30 Kapacita iontové výměny Kapacita iontové výměny je velmi důležitým indikátorem iontové výměny Popisuje se jako množství iontů vyměněných na 1 litr iontoměniče Vyjadřuje se v molech nebo v gramech CaCO 3 na 1 litr Objem iontoměniče závisí na požadované kapacitě Příklad: Purolite C-100 kapacita je 2 mol/litr katexu Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 30

31 Regenerace katexu Když je pryskyřice vyčerpána, musí se provést regenerace použitím roztoku chloridu sodného Pro regeneraci se používá % roztok NaCl připravený v zásobníku, na solanku, NaCl se používá většinou v tabletách Na + má vyšší afinitu k funkčním skupinám katexu než Ca a Mg Ionty Na nahrazují ionty Ca a Mg v mřížce ionexu a zaujímají jejich místa Katex je regenerován a je schopen opět pracovat Spotřeba NaCl se obvykle vyjadřuje na litr katexu Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 31

32 Regenerace měniče kationtů Teoretická spotřeba regeneračního činidla odpovídá kapacitě iontoměniče, skutečná spotřeba je vyšší Teoretická spotřeba: tvrdost 1 N a 1m 3 water = 20,7 g NaCl Skutečná spotřeba: g NaCl ( g v případě menších nebo starých typů zařízení) Počet regeneračních cyklů je neomezený Životnost měniče kationtů je závislá na mechanické odolnosti jeho mřížky Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 32

33 Filtry s iontoměniči Staré typy filtrů s iontoměniči jsou ocelové nebo litinové, chráněné povlakem odolným proti solance a vyžadují manuální obsluhu Běžnou kombinací jsou dva filtry a jeden zásobník na solanku; filtry pracují střídavě Moderní změkčovače (tj. Kinetico, Earth Recources) pracují automaticky; postupy úpravy a regenerace jsou řízeny dělicím zařízením reagujícím na množství procházející vody Různá tvrdost vody se vyrovnávářídicími disky vloženými do dělicího zařízení Zásobníky se solankou, filtry, potrubí, ventily, dělicí zařízení apod. jsou vyrobeny z plastů odolných vůči korozi Použití filtrů s katexem znamená tlakovou ztrátu závisející na velikosti granulí pryskyřice, výšce lože granulí a rychlosti filtrace Běžná tlaková ztráta je kolem 0,5 1,0 kg/cm 2 Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 33

34 Filtry s iontoměniči Mikrobiální problém Bakterie by se mohly usadit na filtrech a na granulích pryskyřice Zařízení na změkčování vody se může stát zdrojem kontaminace procesní vody Modul 6 Speciální aspekty Kapitola 1 Vliv vody na účinnost praní 34