Bicarbonato di calcio

3 Addolcitori d’acqua

Il calcare sull’ingabbiamento e su altri elementi dell’attrezzatura metallica, compresi i depositi minerali sulle valvole usate nei sistemi automatici di irrigazione, ha origine dai minerali che si trovano nella cosiddetta acqua “dura”. La durezza dell’acqua è causata dalla presenza di bicarbonato di calcio e magnesio, ferro e altri minerali o metalli (espressi in ppm o mg/l). Per definizione, l’acqua è generalmente considerata “dura” se la concentrazione di minerali supera i 60 mg/l. Oltre a causare depositi di calcare (in particolare in situazioni in cui si usa acqua calda, come il lavaggio delle gabbie e l’autoclave), l’acqua dura riduce anche l’efficacia dei detergenti, con conseguente aumento dell’uso di sapone.

Secondo la US Geologic Survey, l’85% dell’acqua domestica è verso la parte “dura” dello spettro (Briggs e Ficke, 1977). Di conseguenza, la maggior parte delle strutture di ricerca sugli animali dovrà affrontare l’attenuazione di un certo grado di durezza dell’acqua e la demineralizzazione dell’acqua per il lavaggio delle gabbie, le autoclavi e il consumo degli animali. In generale, l’acqua più dura (maggiore di 1.000 mg/l) si trova nei corsi d’acqua e nelle acque sotterranee associate in Kansas, Texas, New Mexico, Arizona e California meridionale (Briggs e Ficke, 1977). L’acqua moderatamente dura (61-121 mg/l) è comune in molti dei fiumi del Tennessee, nei Grandi Laghi, nelle regioni del nord-ovest del Pacifico e in Alaska. L’acqua più dolce si trova nel New England, nell’Atlantico meridionale e negli stati del Golfo e nelle Hawaii. Sfortunatamente, la geografia non offre un semplice valore predittivo per la durezza dell’acqua. L’acqua dura e molto dura (>121 mg/l) può essere trovata in alcuni corsi d’acqua all’interno della maggior parte delle aree in tutto il paese, anche intervallati in quei luoghi dove si trova generalmente acqua dolce.

Gli addolcitori d’acqua rimuovono essenzialmente tutto il calcio e il magnesio, ma estraggono solo circa 5-10 mg/l di ferro. Fortunatamente, il ferro non è generalmente presente in concentrazioni superiori a 10 mg/l nell’acqua domestica. Questi ioni metallici nell’acqua vengono scambiati con ioni di sodio nell’addolcitore. Poiché il sodio non precipita nelle tubature né riduce le proprietà efficaci dei detergenti, gli effetti dannosi dell’acqua dura vengono eliminati attraverso l’addolcimento. In quei rari casi in cui il contenuto di ferro dissolto nell’acqua è superiore a 4 mg/l dopo l’addolcimento dell’acqua, è necessario utilizzare un mezzo aggiuntivo per la rimozione del ferro. Le tecnologie che potrebbero essere applicate includono l’aerazione, la filtrazione catalitica specifica aggiuntiva, la filtrazione a sabbia verde di manganese, l’ozonizzazione e, possibilmente, la clorazione.

A parte la prevenzione dell’accumulo di calcare sulle valvole dell’acqua potabile e la riduzione del rischio di guasti alle valvole, l’acqua addolcita da sola non fornisce molti vantaggi aggiuntivi in termini di garanzia della salute degli animali o di prevenzione della variabilità sperimentale che confonde. Mentre il processo rimuove il calcio, il magnesio e la maggior parte del ferro che causano incrostazioni nelle linee dell’acqua, nei serbatoi dell’acqua calda e nelle valvole dell’acqua, lascia residui di cloruro, sostanze organiche e sedimenti sospesi. Di conseguenza, per il trattamento più efficace dell’acqua potabile, gli addolcitori d’acqua dovrebbero essere usati in serie dopo i filtri a sedimenti e a carbone e come pretrattamento per qualsiasi sistema RO. L’addolcimento dell’acqua prima del trattamento da parte del sistema RO estende anche la durata della membrana RO e migliora notevolmente le prestazioni e l’economia del sistema RO.

Il processo di addolcimento è realizzato attraverso un ciclo chimico di scambio e rigenerazione. L’acqua filtrata viene lavata su un letto di resina che lega calcio, magnesio e ferro e li scambia con ioni di sodio. Alla fine, la matrice chimica si carica completamente di calcio e magnesio ed esaurisce il sodio, e il sistema non è più in grado di addolcire l’acqua. Per ripristinare la capacità di scambio ionico della resina, il sistema si rigenera facendo un controlavaggio della resina per rimuovere i depositi, ricaricando la resina per immersione in una soluzione salina (salamoia) e poi risciacquando il sale in eccesso e gli ioni dell’acqua dura verso uno scarico. La salamoia forte, costituita alimentando l’addolcitore con sale, sposta tutto il calcio e il magnesio che si è accumulato sulla resina e ripristina il sodio. Le attrezzature per l’addolcimento dell’acqua usano tre metodi generali di rigenerazione: timer, dosato e rigenerazione avviata dalla domanda (DIR). Il metodo del timer avvia e arresta automaticamente la rigenerazione a intervalli prestabiliti e indipendentemente dall’uso, come stabilito da un orologio. Poiché rischia di sovra o sotto-rigenerare il sistema, non è raccomandato. La tecnologia Metered utilizza una valvola di controllo elettronica digitale controllata da un contatore elettronico. L’applicazione tiene traccia della quantità d’acqua usata, e una volta che un volume prestabilito è stato addolcito, avvia il ciclo di controlavaggio e rigenera. Le operazioni DIR tengono traccia del trattamento dell’acqua e della durezza. La rigenerazione inizia solo quando il sistema è stato utilizzato al massimo della sua capacità per un’efficienza ottimale. I sistemi DIR hanno generalmente due serbatoi di addolcimento e un serbatoio di salamoia, e mentre un serbatoio è addolcito l’altro serbatoio rigenera. Di questi tre metodi, DIR è il più efficiente. Sia il metodo DIR che quello a misurazione offrono un risparmio nell’uso di sale e acqua rispetto al metodo a tempo. Il tempo e la frequenza del processo di rigenerazione della resina sono governati dalle dimensioni del sistema e dalle condizioni iniziali dell’acqua, ma generalmente dovrebbe avvenire ogni 5-10 giorni e richiede diverse ore. Il processo di rigenerazione, tuttavia, può essere programmato sulla maggior parte delle unità in modo che non avvenga durante le ore di “punta”. Se non c’è possibilità di tempi morti, è necessario un serbatoio di ritenzione dell’acqua o addolcitori supplementari.

Gli addolcitori d’acqua sono dimensionati e specificati in base alla domanda di volume e alla durezza iniziale dell’acqua. Sarà necessario consultare degli esperti per determinare le specifiche degli addolcitori d’acqua necessari per una data struttura, in base alle esigenze per le quali verrà utilizzata l’acqua addolcita.

Il processo di scambio ionico di addolcimento dell’acqua può generare potenziali rischi per la ricerca e la salute degli animali, a meno che non venga eseguita un’ulteriore purificazione efficace (ad esempio, osmosi inversa, distillazione). Poiché gli ioni di calcio e magnesio vengono sostituiti con ioni di sodio, la concentrazione di sodio nell’acqua aumenterà. Nelle aree in cui l’acqua è estremamente dura, la quantità di sodio introdotta nell’acqua può avere effetti subclinici sugli animali – per esempio, l’ipernatremia iatrogena può confondere gli esperimenti che coinvolgono l’insufficienza cardiaca, l’insufficienza renale cronica, il coma, il sequestro, e le situazioni che richiedono diete a basso contenuto di sodio.