Udržitelný rozvoj v průmyslových prádelnách

Transkript

1 Leonardo da Vinci Project Udržitelný rozvoj v průmyslových prádelnách Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3b Změkčování vody Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 1

2 Obsah Tvrdost vody (opakování) Změkčování vody Výměna iontů, iontoměniče Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 2

3 Cíle Po zvládnutí této kapitoly budete: Znát podrobnosti o tvrdosti vody Umět ukázat na příkladech dopad tvrdosti vody v prádelně Znát principy změkčování vody Schopni vysvětlit principy iontové výměny a iontoměničů Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 3

4 Voda a její složky (opakování) Ne všechny zdroje vody poskytují kvalitní vodu pro praní Voda z rašelinišť obsahuje huminové látky - Způsobují žloutnutí, až hnědnutí prádla Studniční voda - Obsahuje zvýšené množství Fe nebo Mn Zachycená dešťová voda - Obsahuje rozpuštěné kyselé plyny (NO x, CO 2 ) - Může posunout ph až na 3,5 Obecný problém: rozpuštěné minerální soli Vysoký obsah rozpuštěných minerálních solí úplně znemožňuje praní Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 4

5 Tvrdost vody je v různých oblastech různá V síti zásobující vodou je většinou upravovaná voda ze zásobníků - tvrdost této vody je mezi 0,7 až 1,3 mmol/l (4-7 d) a jako taková je považována za měkkou vodu. Je-li podíl studniční vody větší, roste tvrdost - Tvrdost této vody je 1,3 3,75 mmol/l (7 21 d) a taková voda je považována za tvrdou. Nemálo studní poskytuje vodu o tvrdosti více než 3,75 mmol/l (21 d) a to je velmi tvrdá voda. Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 5

6 Demineralizace/ Technologie výměny iontů V prádelnách existuje pouze jediná technologie úpravy vody, a to je technologie výměny iontů. Tento postup je - spolehlivý, - technicky propracovaný, - ekonomicky přijatelný. Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 6

7 Princip technologie výměny iontů Voda se čistí filtrací přes zásobník obsahující malé granule syntetické pryskyřice. Tyto granule jsou chemicky upravovány tak, aby adsorbovaly buď pozitivně nabité kationty (katex) nebo negativně nabité anionty (anex). Během úpravy vody se ionty Ca a Mg nahrazují kationtem Na. Tento proces výměny iontůčistí vodu tak dlouho, dokud nejsou všechna místa schopná výměny iontů využita; v tomto bodě je iontoměnič vyčerpán a musí se regenerovat použitím chemikálií. Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 7

8 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 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 8

9 Příklady automatické katexové jednotky obvykle používané v průmyslových prádelnách Zásobník pryskyřice Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 9

10 Kapacita iontové výměny Kapacita iontové výměny je velmi důležitým indikátorem iontové výměny. - je definována jako množství iontů vyměněných v jednom litru iontoměniče. Je vyjádřena v molech nebo gramech CaO na jeden litr. Objem iontoměniče se navrhuje podle kapacity. - Příklad: Purolite C-100 kapacita je 2 mol/litr katexu. Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 10

11 Regenerace měniče kationtů Když se pryskyřice vyčerpá, musí se provést její regenerace použitím roztoku chloridu sodného. Na + má vyšší afinitu ke katexovým funkčním skupinám než Ca a Mg. Na-ionty nahrazují v ionexové mřížce ionty Ca a Mg a zaujímají jejich místa. Katex je regenerován a je schopen znovu pracovat. Teoretická spotřeba regeneračního činidla odpovídá kapacitě měniče iontů, prakticky je však vyšší. Počet regeneračních cyklů je z praktického hlediska neomezený a životnost katexu je závislá na mechanické pevnosti jeho mřížky. Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 11

12 Praktické aspekty regenerace Pro regeneraci se používá % roztok NaCl připravený v zásobníku se solankou. Sůl se používá většinou jako tablety nebo granule. Spotřeba NaCl se obvykle vyjadřuje na litr katexu Teoretická spotřeba: tvrdost 1 d a 1 m3 vody = 20,7 g NaCl Praktická spotřeba: g NaCl ( g v případě menších a starých typů zařízení) Počet cyklů regenerace je z praktického hlediska neomezený a životnost katexu je závislá na mechanické pevnosti jeho mřížky. Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 12

13 Filtry pro výměnu iontů Staré filtry pro výměnu iontů jsou ocelové nebo litinové povrchově chráněné proti působení solanky. - tyto typy filtrů vyžadovaly ruční operaci. - operátor filtrů monitoroval množství upravené vody, její tvrdost - prováděl jejich regeneraci a vyplňoval formuláře zpráv. Moderní zařízení pro změkčování (tj. Kinetico, Earth Recources) pracují automaticky; postupy úpravy a regenerace jsou řízeny čidlem reagujícím na proteklé množství vody. Běžná kombinace jsou dva filtry a jeden zásobník se solankou. Filtry pracují střídavě Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 13

14 Demineralizace Změkčování vody - Znamená odstranění Ca2+ a Mg2+ iontů Demineralizace - Znamená odstranění všech solí a iontu které se mohou objevit v pitné nebo studniční vodě - Demineralizace se provádí pomocí intoměničů - Jiná metoda: reverzní osmóza Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 14

15 Demineralizace reverzní osmóza Voda prochází polopropustnou membránou působením tzv. osmotického tlaku Osmotický tlak pitné vody je obvykle menší než 2 bary Velikost filtrovaných částic závisí na propustnosti membrány V závislosti na zařízení, použitý tlak je 4 30 barů Detailní popis reverzní osmózy je uveden v kapitole 1-5 (Filtrace) Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 15

16 Kvalita vody Změkčování vody způsobuje nebezpečí zafixování bakterií ve filtru a pryskyřicovém zásobníku Změkčovací zařízení může tak být zdrojem kontaminace Je proto nutná neustálá údržba těchto zařízení Viz. také kapitola 1-3 (desinfekce pitné vody) Modul 1 Voda v prádelnách Kapitola 3 Změkčování vody 16