Умягченная вода

Качество питьевой и водопроводной  воды, которую мы используем для употребления, приготовления пищи, стирки и гигиенических процедур, порой оставляет желать лучшего. В любой воде содержатся соли и вредные элементы, что делает ее жесткой.

Эта проблема актуальна не только для обитателей квартир, но и для владельцев коттеджей и дачных домов с автономным водоснабжением, например коттеджный поселок в Краснодаре. Если вы пробили скважину или выкопали колодец, вода хоть и будет вкуснее, но процент солей в ней может быть значительно выше нормы. Поэтому так важно своевременно применить необходимые методы умягчения воды, о которых вы узнаете из этой статьи.

Что такое жесткость воды и какая она бывает?

Под жесткостью воды подразумевается совокупность ее химико-физических свойств, уровень содержания растворенных солей, преимущественно кальция и магния (т. наз. “щелочноземельных металлов”). Различают такие степени жесткости:

• временная (карбонатная), при которой в воде присутствуют соли магния и гидрокарбонатов кальция;
• постоянная (некарбонатная), для которой характерны другие примеси, не выделяющиеся при кипячении воды — сульфатные, хлоридные и нитратные анионы.

Для определения жесткости чаще всего используется такая единица, как миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л). Существует такая классификация воды:

• жесткая – от 6,0 мг-экв/л;
• средней жесткости – в диапазоне от 3,0 до 6,0 мг-экв/л;
• мягкая – до 3,0 мг-экв/л.

Важно! Оптимальный показатель жесткости питьевой воды, по нормам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) — 1,0-2,0 мг-экв/л.

Зачем делать умягчение воды?

Применение жесткой воды имеет следующие негативные последствия:

1. Низкие вкусовые характеристики. Вода, как правило, горьковата, иногда имеет ярко выраженный металлический привкус.
2. Ухудшение качества продуктов. Жесткая вода при хранении вызывает выпадение солей. Такой может оказаться как бутилированная вода, так и та, которая используется для изготовления соков, пива, водки. Часто на стенках бутылок остаются потеки, которые трудно отмыть даже с использованием специальных средств. Поэтому так важно регламентировать жесткость воды, применяемой в пищевой промышленности. Рекомендуемый показатель здесь — 0,1–0,2 мг-экв/л.


3. Отрицательное влияние на организм и здоровье человека. Регулярное  употребление воды с высоким содержанием солей может привести к проблемам в работе органов пищеварения и мочевой системы.
4. Пересушивание кожных покровов. Если у вас после водных процедур — принятия душа, ванны, умывания и мытья головы возникает ощущение стянутости и обезвоживания кожи, причиной этого могут быть не только используемые средства личной гигиены (мыло, гель, пенка), но и жесткая вода. Она оставляет налет на волосах и коже и создает неприятное ощущение “жесткости”.
5. Больший расход моющих средств. При стирке соли, содержащиеся в воде, активно взаимодействуют с поверхностно-активными веществами (ПАВ) стиральных порошков и связывают их. В результате вам приходится использовать значительно больше той нормы порошка, что прописана в инструкции. Кроме того, жесткая вода вредит структуре ткани.
6. Вывод из строя бытовой техники. Оседая в виде накипи на стенках или нагревательных элементах электрочайников, стиральных машин, бойлеров, избыток солей очень часто приводит к их поломкам. При нагревании жесткой воды примерно на 15-20 % увеличивается количество потребляемой электроэнергии.
7. Налет на сантехнике и поверхностях. Может откладываться внутри и снаружи водопроводных кранов, на кафельной плитке, в бачке унитаза и постепенно разрушает их. Очистить накипь очень сложно и вид она имеет непривлекательный.
8. Вред для промышленных систем. Накапливаясь в трубопроводах и на поверхности теплообменного оборудования, соли жесткой воды способны надолго вывести их из строя. Наличие солей также приводит к снижению коэффициента теплопередачи,  увеличению энергетических затрат и расхода топлива.

Важно! Учитывая эти факты, жесткую воду обязательно нужно умягчать. Подобрав подходящий фильтр для умягчения воды, вы обеспечите исправную работу бытовой техники и сохранить свое здоровье.

Способы умягчения воды

Существует несколько вариантов того, как можно сделать мягче жесткую воду:

1. Ионный.
2. Реагентный.
3. Магнитный.
4. Термический.
5. Мембранный.
6. Электромагнитный.
7. Комбинированный.

Важно! Выберите для себя тот из них, который наиболее соответствует вашим финансовым возможностям, функциональному назначению и, следовательно, будет самым целесообразным.

Термический метод

Этот метод подразумевает наиболее часто используемое для обработки воды в домашних условиях кипячение. При нагревании до температуры в 100°С сложные химические элементы — гидрокарбонат и сульфат кальция, распадаются.

Преимущества:

1. Простота процедуры.
2. Отсутствие необходимости приобретения и последующего ухода за специальным оборудованием для фильтрации.

Недостатки:

1. Этот способ не подходит для умягчения воды в больших количествах.
2. После обработки воды образуется осадок, который надо удалять.

Ионообменное умягчение воды

Этот способ — один из наиболее востребованных на сегодняшний день. Принцип обработки жидкости заключается в ее фильтрации через материалы, включающие мелкозернистую смолу для умягчения воды. В результате происходит обмен ионов (натриевые элементы замещают избыток кальция и магния).

Важно! При установке такой системы обязательно к выполнению ее регулярное обновление, так как количество ионов со временем уменьшается. Делают это чаще всего с помощью солевого раствора, который пропускают через отработанный смоляной слой.

Виды ионнообменных систем для умягчения воды

В зависимости от предполагаемого объема воды, отдают предпочтение более подходящему варианту:

• экономичный корпус с колбой, в который засыпаются кристаллы и по мере необходимости меняются на новые;
• картридж для умягчения воды — сменный элемент, который устанавливается в фильтр, обновлению не подлежит, только замене на новый;
• регенеративные фильтры усложненной конструкции — в таких системах происходит автоматическое обновление свойств смолы по мере необходимости.

Преимущества:

1. Высокая производительность.
2. Хорошее качество умягчения.
3. Длительный срок действия.
4. Минимальное участие в процессе обновления.

Недостатки:

1. Высокая стоимость фильтров последнего типа.
2. Необходимость личного контроля и регулярных расходов на приобретение сырья для заправки колбы или переустановки картриджа.
3. Вода пригодна для бытовых нужд, но не для приготовления пищи или питья.

Реагентные методы

К этой категории относятся несколько способов, которые зависят от типа применяемого вещества. Принцип действия — замещение или растворение жестких элементов более мягкими. Для этой цели подходят такие варианты:

• сода+соль;
• известь;
• известь+сода;
• соль для умягчения воды;
• синтетические расщепители.

Важно! Последние используются в большей мере для защиты бытового оборудования (посудомоечных, стиральных машин) от неблагоприятного воздействия жесткой воды. По эффективности и доступности наиболее популярным является «Calgon».

Преимущества:

1. Высокая степень очистки и умягчения воды.
2. Удаляются мутные и вредные примеси.

Недостатки:

1. Образование продуктов переработки в виде твердых частиц.
2. Необходимость максимально четкого соблюдения дозировки.
3. Такая вода непригодна для питья. Исключение — вода после умягчения содовым или солевым реагентом.
4. Соблюдение особых условий хранения реагентов для обеспечения безопасности всех домочадцев, минимум — отдельное место.

Мембранное умягчение воды

Этот метод предполагает продавливание жестких примесей под давлением. Для этого используется показатель давления в 3-4 атм. и полупроницаемая мембрана, на которой оседают все вредные элементы.

Преимущества:

1. Установка такого фильтра для умягчения воды позволяет получить воду высокой степени очистки — практически дистиллированную.
2. Удаление всех нежелательных примесей, а не только тех, что влияют непосредственно на жесткость.

Недостатки:

1. Необходимость создания в водопроводе избыточного давления не меньше указанной нормы.
2. Требуется дополнительная минерализация, чтобы сделать воду пригодной для питья.
3. Высокая стоимость системы и заменяемых расходных деталей.

Магнитное умягчение воды

Принцип действия магнитного поля для фильтрации воды основан на потере способности тяжелых солей откладываться на стенках и любых других поверхностях. Специальные магниты крепятся непосредственно на водопровод, притягивают все солевые и металлизированные частицы в воде, затем удаляются в специальный отстойник, где и накапливаются.

Преимущества:

1. Качественное умягчение при невысокой интенсивности нагрузки.
2. Возможность очистки бытовых приборов и трубопроводов — магниты способствуют эффективному удалению уже образовавшейся накипи и ржавчины.
3. Снижение расхода электроэнергии.
4. Продление срока эксплуатации теплообменников в системах автономного подогрева воды.
5. Повышение производительности любой системы, например, посудомоечной или стиральной машины.

Недостатки:

1. Требует непосредственного участия человека при работе системы. Крупные куски налета и скопления требуется регулярно удалять, чтобы они не вывели из строя оборудование и не способствовали дальнейшему засору трубопроводов.
2. При сильно жесткой воде оказывают слабое влияние.
3. Дальность действия магнитов ограничена.
4. Высокая стоимость.

Важно! Усовершенствованный вариант — электромагнитные системы, которые несколько выше по эффективности и требуют меньшего внимания человека, так как удаление тяжелых частиц происходит сразу в канализацию. Но стоят они на данный момент еще дороже, чем обычные магнитные умягчители воды, соответственно, доступны далеко не каждому.

Комбинированное умягчение воды

Само название метода говорит об основном принципе выбора подходящей системы для умягчения воды в домашних условиях. Это сочетание нескольких вышеописанных способов для получения максимальной выгоды.

Преимущества:

1. Получение воды идеального качества для конкретных нужд.
2. Предотвращение засора и разрушения водопроводных систем и выхода из строя бытовых приборов.

Недостатки:

1. Дороговизна.
2. Сочетание недостатков каждой отдельно взятой системы.
3. Требуется профессиональный подход при комбинировании систем, что влечет дополнительные расходы на оплату услуг специалистов.

Установка умягчителя воды — видео

Заключение

Теперь вы знаете, как можно умягчить воду в домашних условиях, все плюсы и минусы каждого способа. Какому варианту отдать предпочтение — решать вам. Но помните, что если у вас в водопроводе или скважине действительно жесткая вода, то игнорировать такую процедуру не стоит. Заручитесь поддержкой профильных специалистов для уточнения качественных характеристик воды и возможных методов исправления ситуации. Только так вы сможете быть уверены в том, что вашему здоровью вода не навредит.

recn.ru

Способы очистки и умягчения воды дома

Прежде чем предпринимать различные методы, помогающие решить вопрос, как смягчить жесткую воду в домашних условиях, для начала нужно определить уровень ее жесткости и наличие солей. Это делается специальными службами и сверяется со строго установленными нормами в отношении вашего населенного пункта. Если все-таки нашлись существенные отклонения, можно приступать к вариантам их устранения, и применять для этого барьеры или магнитный прибор аквафор.

1. Самостоятельно и для личного пользования вы можете регулярно кипятить воду дома, после отстаивать ее и употреблять. Смягченная жидкость подходит не только как помощник в уборке, но и идеальна для личной гигиены.
2. Также вы можете устранить степень засоленности водопроводной жидкости (примеси твердых элементов), используя соду или известь в домашних условиях. Ранее такой способ был удобен, но на сегодняшний день найдена альтернатива, уже подготовленное средство в виде порошка. Такое обычно применяют для ручной стирки и в стиральных машинах.
3. Применяют добавление аммиака. Специально для смягчения воды имеются в продаже разведенные неконцентрированные средства, поэтому как ими пользоваться читайте в инструкции на упаковке.
4. Чтобы улучшить свойства питьевой воды, подойдет такой умягчитель, как фильтр-кувшин от производителя аквафор. В домашних условиях это средство идеально подходит, особенно, если нет необходимости фильтровать большие объемы.
5. Угольный бытовой фильтр умягчения воды можно установить прямо в водопровод или на кран. Но в этом случае придется контролировать давление, так как напор может значительно снижаться.
6. В ряде случаев устанавливается система очистки аквафор. Устройство заменяет ионы кальция и магния на ионы натрия. Принцип такой очистки считается наиболее альтернативным и удобным. К тому же установка способна очищать довольно большой объем воды.
7. Механическое приспособление для очистки в домашних условиях позволяет предотвратить появление известкового налета на электрических приборах и системе водоснабжения. Такие установки лучше монтировать на входе трубопровода в дом.
8. Магнитный умягчитель аквафор избавляет воду от составных элементов кальция, вследствие чего не образуется накипь на приборах и посуде.

Обратите внимание! Степень жесткости воды должна быть учтена при выборе фильтра, так как на присутствие солей может подействовать специально предназначенный умягчитель.

Магнитный фильтр или специальные соли: выбираем альтернативу

В магазинах сантехники существуют специальные соли, снимающие уровень загрязненности воды. Такое условие считается идеально предназначенным для применения в посудомоечных машинах. Большинство солей изготовлено в специальных таблетках, которые опускают в электроприбор при каждом использовании.

Что такое магнитный умягчитель? Это система, позволяющая удалять примеси без использования импортных солей и химических способов. Обычно так характеризуют устройства Аквафор. Степень жесткости воды снижается, когда проводится очистка магнитным полем. Считается, что подобное обустройство удобно для металлического трубопровода. Нередко смягчители данного типа монтируются к лейкам душевых кабин, что благотворно влияет на организм человека после приема процедур со смягченной водой.

Практически на каждой упаковке устройства очистки указан магнитный тип фильтрации, обогащение воды витамином С, удаление излишков хлора.

prokommunikacii.ru

Жесткая вода

Под жесткостью воды понимается скопление солей, а также хлоридов магния и кальция. При этом жесткость любой воды может быть общей, временной и постоянной.

Все виды солей в момент нагревания превращаются в осадок, который можно заметить внутри чайника. В жизни человека часто случаются ситуации, когда возникает необходимость в смягчении воды. Важно, чтобы все люди знали, как смягчить жесткую воду в домашних условиях.

Благодаря подобным знаниям можно спасти бытовую технику и другие вещи.

Как определить жесткость воды в домашних условиях

Важно научиться определять жесткость воды, так как это позволит избежать многих проблем в дальнейшем, а при необходимости следует умягчать ее. Необходимо знать, что жесткость можно определить народными способами и специальными устройствами. Следует рассмотреть все популярные способы, а затем выбрать самый подходящий.

Народные методы

Существует огромное количество народных способов, позволяющих определить насколько вода, текущая из крана, жесткая. Достаточно взять мыло и поднести его к напору воды. Если мыло будет сильно пениться, значит, вода мягкая. При повышенной жесткости пена практически не появляется. Это связано с «захватом» пены солями.

Еще одним простым способом, позволяющим определить жесткость воды, считается чайник. Достаточно посмотреть на дно бытового прибора. Жесткая вода выпадет в осадок, тем самым будет образовывать накипь.

Некоторые люди способны уловить жесткость воды по вкусу. Большое количество кальция и магния делает чай и другие жидкости горьковатыми. К сожалению, такой способ доступен не каждому.

Специальные устройства

Несмотря на то, что жесткость воды можно определить народными методами, точные показатели узнать не получится. Для того необходимо воспользоваться специализированными устройствами.

Если вода мягкая, ее концентрация будет колебаться от 0 до 2 единиц. Такая жесткость встречается в болотистой местности. К тому же растаявший снег будет иметь те же показатели. Если измерительный прибор покажет значения от 2 до 7, значит, жидкость имеет среднюю жесткость. С кранов в квартире течет именно такая вода. Для здоровья опасным считается показатель жесткости, превышающий 7 единиц.

Чтобы проверить уровень жесткости, достаточно приобрести в магазине экспресс-тест. Следует на несколько минут опустить его в жидкость, и он изменит свой окрас. После этого по специальной таблице можно понять, насколько вода жесткая.

Еще одним прибором, определяющим жесткость жидкости, можно считать кондуктометр. Недостатком аппарата считается то, что он не показывает конкретные значения, их нужно будет определять по таблице.

Для чего нужно смягчать воду

На первый взгляд, может показаться, что уровень жесткости не имеет для обычного человека значение. На самом деле это не так. Жесткая вода пагубно отражается на бытовых приборах, таких как стиральная машинка, чайник, термопот и тому подобным аппаратам.

Что касается человека, то после купания в жесткой воде, остаются неприятные ощущения, все тело чешется.

Подобное состояние появляется после оседания солей кальция на кожу. Еще одним недостатком жесткой

воды считается влияние на вкусовые качества алкогольных и безалкогольных напитков. Именно по этим причинам, нужно по возможности убрать жесткость.

Вредно ли для кожи и волос

Многие люди не обращают внимания на жесткость воды, поэтому не только используют ее для стирки и приготовления пищи, но и моются ею. К сожалению, высокий уровень жесткости плохо отражается на здоровье человека, а значит необходимо произвести ее умягчение.

При попадании жесткой воды на кожу, происходит закупорка пор. Это влечет за собою ликвидацию жировой пленки, которая служит естественной защитой. В скором времени появляется сухость и раздражение.

Жесткая вода негативно отражается и на волосах. Волосяной покров становится жестким и непослушным. Появляется перхоть и сухость кожи головы. Волосы не слушаются и выглядят грязными.

Фильтр для смягчения воды из скважины

Чтобы произвести очистку воды из скважины, необходимо воспользоваться специальными фильтрами. В наше время несложно отыскать подходящее устройство для очистки. Прежде чем совершать покупки, необходимо понять, по какому принципу работают очистительные фильтры и какие из них подходят для частного использования. К тому же о приобретении фильтров следует позаботиться, как только начнется бурение скважины. После того, как колодец будет вырыт, останется только установить нужную систему.

Системы обратного осмоса

На сегодняшний день самыми совершенными очистителями являются системы обратного осмоса. Эта система имеет как преимущества, так и недостатки.

Осмос – это переход от слабого к концентрированному солевому раствору. Существует такое понятие как обратный осмос — это тот же процесс, но выполняется в обратную сторону.

Система обратного осмоса представляет собою бак с водой, картридж с фильтрующими элементами и

мембрану. Чаще всего подобные системы вмещают 10 литров. Бак устанавливается под раковину. Чтобы устройство заработало, к нему необходимо подвести водопроводную воду, которая после очистки поступит в кран.

К недостаткам системы можно отнести то, что:

• Для процесса очистки необходим определенный уровень давления — если внутри труб будет слабое давление, вода не очистится;
• Насос, подключаемый к системе очистки, должен питаться от электрической сети;
• Стоимость системы выше, чем у обычных проточных фильтров.

Что касается преимуществ, то системы обратного осмоса способны убирать до 99% загрязнений, а также они обеспечивают смягчение воды до необходимого уровня.

Магистральные фильтры

В многоквартирных домах чаще всего вода не соответствует предъявляемых к ней требованиям. Именно поэтому стоит обратить внимание на магистральные фильтры. Как видно из названия, подобного рода фильтры устанавливаются непосредственно внутрь трубопровода. Таким образом, можно повлиять на весь объем поступающей воды.

Следует заметить, что магистральный фильтр, предназначенный для горячей воды, может устанавливаться на трубопровод с холодной водой. При этом фильтры, устанавливаемые на холодное водоснабжение, не могут быть установлены на горячую воду.

Другие виды фильтров

Помимо системы обратного осмоса и магистральных фильтров, для очистительных и смягчающих действий необходимо использовать следующие фильтры:

• Фильтр-кувшин;
• Насадка для крана;
• Для удаления железа;
• Многоступенчатые;
• Картриджные;
• Дисковые;
• Сетчатые.

Как смягчить воду в домашних условиях

Обнаружив в квартире жесткую воду, люди стараются приобрести очистительные системы. К сожалению, не у всех имеются деньги, а значит, не все могут позволить себе подобные покупки. Не стоит расстраиваться, так как сделать воду мягкой можно и без специального оборудования. Для этого рекомендуется обратить внимание на специальные средства и смягчители.

Средство для смягчения воды

Самым простым средством, позволяющим смягчить воду, является нашатырный спирт. Это вещество не нейтрализует соли, а просто не дает им блокировать пену. Поэтому после добавления нашатырного спирта в воду, можно приступать к уборке.

В том случае если необходимо смягчить воду для питья и приготовления пищи, необходимо использовать обычный чайник. После кипячения, соли выпадут в осадок, а оставшаяся вода станет мягкой.

Хорошим средством, нейтрализующим минералы, является лимонный сок, семена льна и кора дуба. Достаточно добавить чайную ложку средства в 1 л. воды и ее жесткость сразу нейтрализуется.

Смягчитель воды для стиральной машины

Многие вещи не рекомендуется стирать в жесткой воде, к тому же она способна сломать машинку. Лучше всего в качестве смягчителя использовать кальцинированную соду, которая добавляется при стирке.

Если не хочется использовать кальцинированную соду, можно применить соли для смягчения.

Для воды в стиральной машине достаточно 1 таблетку такой соли, чтобы она стала мягче.

Как сделать воду жесткой

Иногда возникают ситуации, когда необходимо придать воде жесткость. Это чаще всего происходит в тех случаях, когда человек занялся разведением рыбок. В этом случае воду в аквариуме необходимо сделать такой, как в водоеме.

Чтобы повысить жесткость, необходимо произвести минерализацию жидкости. Для этого можно использовать специальные фильтры, которые продаются в специализированных магазинах.

dombrat.ru

Термический метод умягчения воды

При нагревании воды до кипения происходит превращение гидрокарбонатов кальция и магния в карбонаты по следующим схемам:

Са (HCO₃)₂ = CaCO₃↓+ СО₂ + Н₂О;

Mg(HCO₃)₂ = МgСО₃ + СО₂ + Н₂О.

Эти обратимые процессы можно почти целиком сместить вправо за счет кипячения воды, так как при высоких температурах растворимость двуокиси углерода понижается.

Однако полностью устранить карбонатную жесткость нельзя, так как углекислый кальций хотя и незначительно (около 9,95 мг/л при 15 °С), но растворим в воде. Растворимость MgCO₃ достаточно высока (110 мг/л), поэтому при длительном кипячении он гидролизуется с образованием малорастворимой (8 мг/л) гидроокиси магния:

MgCO₃ + H₂O ═ Mg (OH)₂↓ + CO₂.

Этот метод может применяться для умягчения воды, содержащей преимущественно карбонатную жесткость и идущей для питания котлов низкого и среднего давления.

Недостатки : снижается только временная (карбонатная) жесткость; требуются большие энергозатраты — в промышленности этот способ водоподготовки используют лишь при наличии дешевых источников тепла (на ТЭЦ, например).

Реагентное умягчение воды

Из реагентных методов наиболее распространен содово-известковый способ умягчения . Сущность его сводится к получению вместо растворенных в воде солей Са и Mg нерастворимых солей СаСО₃ и Mg(OH)₂, выпадающих в осадок.

Оба реагента — соду Na₂CO₃ и известь Са(ОН)₂ — вводят в умягчаемую воду одновременно или поочередно.

Соли карбонатной, временной жесткости удаляют известью, не карбонатной, постоянной жесткости — содой.

Химические реакции при удалении карбонатной жесткости протекают следующим образом:

Са(НСО₃)₂ + Са(ОН)₂ = 2СаСО₃ + 2Н₂О

Гидрат окиси магния Mg(OH)2 коагулирует и выпадает в осадок. Для устранения некарбонатной жесткости в умягчаемую воду вводят Na2CO3.

Химические реакции при удалении некарбонатной жесткости следующие:

Na₂CO₃ + CaSO₄ = CaCO₃ + Na₂SO₄;

Na₂CO₃ + СаСl₂ = СаСО₃ + 2NaCl.

В результате реакции получается углекислый кальций, который выпадает в осадок. Реагенты, применяемые при обработке воды, вводят в воду в следующих местах:

а) хлор (при предварительном хлорировании) — во всасывающие трубопроводы насосной станции первого подъема или в водоводы, подающие воду на станцию очистки;

б) коагулянт — в трубопровод перед смесителем или в смеситель;

в) известь для подщелачивания при коагулировании — одновременно с коагулянтом;

г) активированный уголь для удаления запахов и привкусов в воде до 5 мг/л — перед фильтрами. При больших дозах уголь следует вводить на насосной станции первого подъема или одновременно с коагулянтом в смеситель водоочистной станции, но не ранее чем через 10 мин после введения хлора;

д) хлор и аммиак для обеззараживания воды вводят до очистных сооружений и в фильтрованную воду. При наличии в воде фенолов аммиак следует вводить как при предварительном, так и при окончательном хлорировании.

К специальным видам очистки и обработки воды относятся опреснение, обессоливание, обезжелезивание, удаление из воды растворенных газов и стабилизация.

Данный способ обычно используется только в некоторых отраслях промышленности для предварительной очистки технической воды. В обычном бытовом использовании технология неприменима.

Умягчение воды бариевыми солями.

Этот метод схож с известково-содовым, но имеет то преимущество, что образующиеся при реакции продукты нерастворимы в воде. Содержание солей, обусловливающих жесткость воды, при этом методе понижается, и умягчение идет гораздо полнее. Кроме того, нерастворимость ВаСО₃ не требует строгих дозировок, процесс может протекать автоматически.

Реакции, протекающие при умягчении бариевыми соединениями, можно представить схемами:

1) CaSO₄ + Ba (ОН)₂ ® Са (ОН)₂ + ВаSО₄↓;

2) MgSO₄ + Ba (OH)₂ ® Mg (ОН)₂↓ + BaS0₄↓;

3) Са (НСО₃)₂ + Ba (OH)₂ ® CaCO₃↓ + ВаСО₃↓ + 2Н₂О;

4) Mg (НС0₃)₂ + 2Ва (OH)₂ ® 2BaCO₃↓ + Mg (OH)₂↓ + 2Н₂О;

5) ВаСО₃ + CaSO₄ ® BaSO₄↓ + CaCO₃↓;

6) Ca (OH)₂ + Ca (HCO₃)₂ ® 2CaCO₃↓ + 2H₂O.

При умягчении бариевыми солями реакции приводят не к замене одной соли другой, а к полному удалению их из воды; в этом заключается преимущество умягчения бариевыми солями. К недостаткам этого метода относятся высокая стоимость бариевых солей и медленное течение реакции с карбонатом бария ВаСО₃.

Реагентная водоподготовка применяется только на больших станциях водоподготовки, поскольку связан с рядом специфических проблем: утилизация твердого осадка, специально оборудованные хранилища для реагентов, необходимость точной дозировки химикатов и их правильной подачи в исходную воду.

Ионообменное умягчение воды

Вещества, способные к сорбционному обмену ионов с раствором электролита, называются ионитами.

Иониты – это твердые зернистые вещества, набухающие в воде, но не растворимые в ней. По составу основного скелета, который связывает воедино ионогенные группы, ионообменные сорбенты делятся на:

• минеральные
• органические.

Применяемые при очистке воды иониты бывают естественного и искусственного происхождения. Примером первых могут быть глаукониты, гумусовые угли, а примером вторых – сульфированные угли, синтетические ионообменные смолы.

Ионообменные смолы – это сетчатые, трехмерные полимеры, не растворяющиеся в воде, но ограниченно набухающие в ней и содержащие ионогенные группы, т. е. группы, способные к обмену ионов. Число и длина мостиков, соединяющих линейные цепи полимера, определяют «густоту» сетки, которая оказывает сильное влияние на свойства ионитов.

Иониты подразделяются на катиониты и аниониты. Вещества, обменивающие катионы, называются катионитами, а обменивающие анионы – анионитами.

Катиониты диссоциируют на небольшие, подвижные и способные к ионному обмену катионы (например, Н⁺) и высокомолекулярный анион (R^m-1), а аниониты дают мелкие, легко перемещающиеся анионы (например, ОН^–) и высокомолекулярный катион (Rⁿ⁺).

Условно их диссоциацию можно представить в следующем виде:

Н_mR = mH⁺ + R^m–; R(OH)_n = Rⁿ⁺ + nOH^–,

где m и n– число подвижных ионов в катионите и анионите.

Из катионообменных смол наибольшее распространение получили смолы, образованные поликонденсацией фенолов и формальдегида, а также полимеры – продукты сополимеризации стирола с диеновыми углеводородами.

Из смоляных анионитов чаще применяются аминоформальдегидные аниониты и полистирольные аниониты, продукты присоединения от основных групп к сополимерам полистирола.

Все иониты могут иметь одинаковые или различные ионогенные группы. Катиониты со смешанными функциональными группами встречаются в следующем сочетании:

1. сульфокислые и оксифенольные;
2. сульфокислые и карбоксильные;
3. остатки фосфорной кислоты и оксифенольные;
4. мышьяковокислые и оксифенольные;
5. карбоксильные и оксифенольные.

По степени диссоциации иониты подразделяют на:

1. сильнокислотные
2. слабокислотные;
3. сильноосновные
4. слабоосновные.

Сильнокислотные катиониты вступают в реакцию с солями, растворенными в воде в нейтральных и кислых средах.

Слабокислотные катиониты, содержащие карбоксильные или оксифенольные группы, обменивают свой протон в нейтральных растворах лишь на катиониты солей слабых кислот, причем полнота обмена возрастает с повышением рН среды.

Сильные аниониты вступают в реакцию с растворами солей в нейтральной и даже слабощелочной среде.

Слабоосновные аниониты вступают в реакцию обмена лишь в кислых средах, причем полнота обмена гидроксильной группы анионита на анион растворенного электролита возрастает с повышением кислотности среды. На силу ионогенных групп оказывают большое влияние непосредственно связанные с ними другие функциональные группы.

Следовательно, большинство катионитов представляют собой по­лимерные полифункциональные кислоты, в состав которых входят группы – СООН, –SO₃H, –ОН, –SH, SiOOH и др.

Аниониты являются высокомолекулярными соединениями, содержащими огромное количество основных групп, таких как –NH₂, –NH₃OH, –NHR, –NR₂ и т. д. В состав одного и того же ионита могут входить ионогенные группы с различной степенью кислотности и щелочности.

Для целей фильтрования смолу стараются получить в виде сферических частиц путем суспензионной полимеризации или перемешивания расплавленной еще «несшитой» смолы в среде инертного растворителя с последующим охлаждением. Иониты (в таком неплотном виде) создают благоприятные условия для движения фильтруемой жидкости.

В основе процесса обмена лежит химическая реакция, протекающая на внешней и внутренней поверхности ионитов. Обмен ионами протекает в строго эквивалентных количествах.

Обменные реакции в растворе происходят практически мгновенно, но процессы ионообмена с ионитами, протекающие в гетерогенной среде, обладают вполне измеримой скоростью. Фактически наблюдаемая скорость определяется скоростью диффузии, наиболее медленной стадией ионообмена. При этом скорость ионообмена падает с увеличением размеров зерна ионита.

Обмен ионов в растворах протекает избирательно. С уменьшением абсолютной концентрации раствора многовалентные ионы адсорбируются лучше, чем одновалентные, а при высоких концентрациях адсорбируется одновалентный ион. Например, при умягчении воды избирательно поглощаются ионы Са²⁺ и Mg²⁺, а ионы Na+ при этом практически не адсорбируются. При обработке концентрированным раствором NaCl ионы двухвалентных металлов вытесняются из катионита ионами натрия. Этим пользуются при регенерации катионитового фильтра.

Основной технологической характеристикой ионитов является их обменная емкость, которая определяется количеством ионов, извлеченных из воды 1 г воздушно-сухого ионита.

В практике очистки воды часто используют Н- и Na-катиониты. В зависимости от катиона этот процесс называют Н-катионирование и Na-катионирование.

При Н-катионировании повышается кислотность воды, а при Na-катионировании происходит увеличение щелочности фильтрата, если в исходной воде содержится карбонатная жесткость.

Следует заметить, что скорость обмена ионами при катионировании зависит от многих факторов, например от валентности ионов, их заряда, величины гидратации, эффективного радиуса иона. По скорости вхождения ионов в катионит их располагают в следующий убывающий ряд: Fe³+>Al³+>Ca²+>Mg²+>Ba²+>NH₄⁺>K⁺>Na+. Эту закономерность можно изменить, увеличивая концентрацию ионов в процессе регенерации катионитовых фильтров при обработке их концентрированным раствором хлористого натрия.

Катионитовый фильтр представляет собой стальной цилиндрический резервуар диаметром от 1 до 3 м, в котором на дренажном устройстве помещается слой катионита. Высота фильтрующего слоя составляет 2…4 м. Скорость фильтрования – от 4 до 25 м/ч. Фильтры рассчитаны на рабочее давление до 6 атм.

Работа катионитового фильтра происходит по следующим этапам:

• фильтрование через подготовленный фильтр до насыщения обменной емкости катионита;
• рыхление катионита восходящим потоком;
• регенерация фильтра раствором NaCl (при Na-катионировании);
• промывка загрузки от излишних количеств регенерирующего ве­щества.

Регенерация загрузки продолжается от полутора до двух часов.

Na-катионирование обеспечивает умягчение воды до 0,05 мг-экв/л. В практике применяют двухступенчатое Na-катионирование. На фильтрах первой ступени производится грубое умягчение воды, снижающее жесткость примерно на 75 %. Остающуюся жесткость удаляют повторным фильтрованием через фильтры второй ступени. Основная масса ионов кальция и магния задерживается фильтрами первой ступени, фильтры второй ступени несут незначительную нагрузку по жесткости и рабочий цикл их длится до 150¼200 ч. Остаточная жесткость воды после двухступенчатого Na-катионирования равна 0,01¼0,02 мг-экв/л. Подобный прием умяг­чения воды приводит к экономии соли на регенерации фильтров первой ступени. Для этой цели используются промывные воды от фильтров второй ступени. Кроме того, двухступенчатое Na-катионирование упрощает эксплуатацию установки тем, что удлиняет фильтроцикл и не требует постоянного ухода за фильтратом.

При катионировании происходят следующие процессы:

2NaR + Са (НСОз)₂ ═ СаR₂ + 2NaHCO₃;

2NaR + Mg (HCO₃)₂ ═ MgR₂ + 2NaHCO₃;

2NaR + CaSO₄ ═ CaR₂ + Na₂SO₄;

2NaR + MgCl₂ ═ MR₂ + 2NaCl.

При фильтровании воды, содержащей некарбонатную жесткость, получают соли сильных кислот и сильных оснований. Эти соли не подвержены гидролизу даже при высоких температурах. Но при удалении карбонатной жесткости образуется гидрокарбонат натрия, который гидролизуется при высоких температурах с образованием сильной щелочи:

NaHCO₃ + H₂O ═ NaOH + Н₂СО₃.

Для снижения щелочности воды ее фильтруют последовательно через Na-, а затем Н-катиониты или разбивают поток на две части, одну из них пропускают через Na-катионит, а вторую – через Н-катионит, а затем фильтраты смешивают.

Недостатки ионообменного метода водоподготовки:

• относительно большой расход реагентов, (особенно у параллельноточных натрий-катионитных фильтров);
• увеличение эксплуатационных расходов пропорционально солесодержанию исходной воды и при необходимости уменьшить предел обессоливания обработанной воды;
• в зависимости от качества исходной воды требуется предподготовка – иногда весьма сложная;
• необходима обработка сточных вод и сложности с их сбросом.

Безреагентная водоподготовка

Ультразвуковые установки

— неплохо справляются с накипью, но для достижения эффективности требуется работа установки на большой мощности. Это означает высокий уровень звукового воздействия, что влечет за собой возможность повреждения защищаемого оборудования (в местах сварки швов и завальцовки), а также повышенную опасность для персонала.

Умягчение воды в аппаратах с постоянными магнитами.

В сравнении с другими распространенными методами (ионообменными, баромембранными) магнитную водоподготовку отличают простота, дешевизна, безопасность, экологичность, низкие эксплутационные расходы.

Согласно СНиП 11-35-76 “Котельные установки”, магнитную обработку воды для теплооборудования и водогрейных котлов целесообразно проводить, если содержание ионов железа Fe²⁺ и Fe³⁺ в воде не превышает 0,3 мг/л, кислорода — 3 мг/л, постоянная жесткость (CaSO₄, CaCl₂, MgSO₄, MgCl₂) — 50 мг/л, карбонатная жёсткость (Са(НСО₃)₂, Mg(НСО₃)₂) не выше 9 мг-экв/л, а температура нагрева воды не должна превышать 95 ⁰С.

Для питания паровых котлов – стальных, допускающих внутрикотловую обработку воды, и чугунных секционных – использование магнитной технологии обработки воды возможно, если карбонатная жёсткость воды не превышает 10 мг-экв/л, содержание Fe²⁺ и Fe³⁺ в воде — 0,3 мг/л, при поступлении воды из водопровода или поверхностного источника.

Ряд производств устанавливает более жесткие регламентации к технологической воде, вплоть до глубокого умягчения (0,035-0,05 мг-экв/л): для водотрубных котлов (15-25 ати) — 0,15 мг-экв/л; жаротрубных котлов (5-15 ати) — 0,35 мг-экв/л; котлов высокого давления (50-100 ати) — 0,035 мг-экв/л.

Недостатки – необходимо один раз в 5–7 дней механически очищать полюсы магнита от отложений ферромагнитных частиц; свои свойства омагниченная вода сохраняет меньше суток (это явление потери магнитных свойств называется релаксацией, или эффектом «привыкания воды»).

Поэтому в системах, где вода находится в течение многих часов и дней (оборотные системы водоснабжения, циркуляционные контуры котлов и систем отопления и др.), необходимо предусматривать рециркуляционные системы, куда направлять не менее 10% находящейся в системе воды, и постоянно эту часть воды подмагничивать.

Электромагнитное умягчение воды

Основой устройства является электронный микропроцессорный блок, который генерирует выходной апериодический сигнал звуковой частоты (1–10 кГц). Сигнал подается на излучатели, навитые на трубопроводе с обрабатываемой жидкостью в определенном порядке, и создает пульсирующее динамическое электромагнитное поле.

Механизм воздействия на обрабатываемую воду имеет физический (безреагентный) характер. Кальций, гидрокарбонатные соли в водном растворе существуют в форме положительно и отрицательно заряженных ионов. Из этого вытекает возможность эффективного воздействия на них с помощью электромагнитного поля. Если на трубопровод с протекающей жидкостью навивается катушка и в ней наводится определенное динамическое электромагнитное поле, то происходит высвобождение ионов бикарбоната кальция, электростатически связанных с молекулами воды. Высвобожденные таким способом положительные и отрицательные ионы соединяются в результате взаимного притяжения, и в воде образуются арагонитовые кристаллы (высокодисперсная взвесь), не образующие накипи.

Так как побочным продуктом при образовании арагонитовых кристаллов является углекислый газ, то вода, обработанная таким способом, имеет свойства дождевой воды, т.е. способна растворять в трубопроводе существующие твердые карбонатные отложения.

Под действием электромагнитного поля возникает в воде и определенное количество перекиси водорода, которая при контакте со стальной поверхностью внутри трубопровода образует на ней химически стабильную пленку Fe₃0₄, которая предохраняет поверхность от коррозии. Перекись водорода оказывает также существенное антисептическое и антибактериальное действие — уничтожает около 99% водных бактерий. Образовавшиеся молекулы перекиси водорода, однако, имеют очень короткий жизненный цикл и быстро конвертируются в форму кислорода и водорода, поэтому обработанная таким способом питьевая вода не оказывает никаких вредных побочных эффектов на здоровье человека.

На сегодняшний день — это самый экологически чистый и экономически оправданый метод умягчения жесткой воды.

Безреагентная водоподготовка с применением умягчителей воды Рапресол эффективно заменяет затратный метод химической водоподготовки, принося предприятию значительную экономию.

Снижаются расходы на эксплуатацию (реагенты, регенерация, утилизация, содержание персонала, и т.п.), что обеспечивает наибольший экономический эффект и быструю окупаемость прибора при очень высокой функциональной эффективности. Систему отличает простота монтажа и минимальные эксплуатационные расходы.

Технология электромагнитного умягчения воды — одна из рекомендованных энергосберегающих технологий (РД 34.20.145-92) и позволяет не только увеличить срок работы теплообменного оборудования между его вынужденными остановками для проведения очистки, но и достигнуть реальной экономии средств и энергоносителей.

Технико-экономические обоснования (ТЭО) и расчет сроков окупаемости приборов Рапресол:

• для организаций, эксплуатирующих бойлерные и котельные
• для теплогенерирующих компаний
• для предприятий, эксплуатирующих трубопроводы ГВС и отопления

Комбинированные методы водоподготовки

Установка умягчителя воды Рапресол перед установкой ионообменного умягчения позволяет существенное увеличить межрегенерационный срок эксплуатации фильтров и пропускную способность фильтров

• прибор Рапресол перед ионообменной очисткой связывает ионы кальция в нерастворимое состояние;
• качественно активируются (увеличивается емкость поглощения ионитов) и ускоряются в несколько раз ионообменные реакции;
• концентрация растворенных ионов кальция в воде перед ионным обменом существенно снижается;
• вследствие снижения концентрации бикарбонатов кальция за один фильтроцикл можно получить гораздо больше очищенной воды.

Достигнутый экономический эффект :

• уменьшаются затраты воды на отмывку смолы в процессе регенерации, минимизируется влияние «проскоков» необработанной воды.
• в 2-3 раза увеличиваются межремонтные сроки котлов и теплообменников (образующаяся от остаточной жесткости накипь будет рыхлой и легко удаляется обычными продувками через 500-1000 часов работы).
• полностью исключаются реагентные промывки оборудования и загрязнение окружающей среды;
• обеспечивается надежная противонакипная и противокоррозионная очистка и защита как теплоагрегата, так и всех трубопроводов;
• укрепляются внутренняя поверхность оборудования и сетей;
• повышается теплоотдача котла и теплопроводность трубных разводок;
• экономится топливо;

Кроме того, в десятки раз снижаются расходы:

• соли и других реагентов на регенерацию;
• воды на взрыхление, регенерацию и отмывку фильтров;
• электроэнергии, потребляемой насосами для перекачки реагентов.
• снижается сброс промывных солесодержащих вод;

rapresol.ru