Calcium Bicarbonate

3 Water Softeners

自動給水システムで使用するバルブへのミネラル沈着を含むケージやその他の金属製の機器アイテムへのスケールは、いわゆる「硬水」に見られるミネラルに由来しています。 水の硬度は、重炭酸カルシウムやマグネシウム、鉄、その他のミネラルや金属の存在によって引き起こされます (ppm または mg/l で表されます)。 一般に、ミネラル濃度が60mg/lを超えると「硬水」と定義される。

US Geologic Survey によると、家庭用水の 85% は「硬水」です (Briggs and Ficke, 1977)。 したがって、ほとんどの動物研究施設では、ケージ洗浄機、オートクレーブ、および動物の消費用に、水の硬度をある程度まで下げ、脱塩する必要に迫られている。 一般に、最も硬度の高い水（1,000 mg/l 以上）は、カンザス、テキサス、ニューメキシコ、アリゾナ、南カリフォルニアの河川および関連する地下水中に存在する (Briggs and Ficke, 1977)。 中程度の硬度（61～121mg/l）の水は、テネシー州の多くの河川、五大湖、太平洋岸北西部、アラスカ地方に多く存在する。 最も軟らかい水は、ニューイングランド、南大西洋とメキシコ湾の州、ハワイで見られる。 残念ながら、地理的な条件から、水の硬度を単純に予測することはできない。 硬水および超硬水（>121mg/l）は、一般に軟水が見られる地域にも散在しており、国中のほとんどの地域のいくつかの川で見ることができる。

軟水器は、基本的にすべてのカルシウムとマグネシウムを除去するが、約5～10mg/lの鉄しか抽出しない。 幸いなことに、一般に鉄は家庭用水中に10 mg/lを超える濃度で存在することはありません。 これらの水中の金属イオンは、軟水器内でナトリウムイオンと交換されます。 ナトリウムは配管内に析出したり、洗剤の効果を低下させることがないため、軟水化によって硬水の有害な影響を排除することができます。 軟水化後に水中の溶存鉄が4 mg/lを超えるような稀なケースでは、鉄を除去する別の手段を用いる必要があります。

飲料水バルブへのスケール蓄積を防ぎ、バルブ故障のリスクを減らすことを除けば、軟水だけでは動物の健康を確保したり、交絡する実験変動を防ぐという点で、あまり追加の利点はない。 軟水化処理では、水道管、温水タンク、バルブに付着するスケールの原因となるカルシウム、マグネシウム、鉄の大部分を除去する一方で、塩化物、有機物、浮遊物が残留する。 したがって、最も効果的な飲料水処理のためには、軟水器を沈殿物フィルターとカーボンフィルターの後に直列に、またROシステムの前処理として使用する必要があります。 ROシステムで処理する前に水を軟化させることで、RO膜の寿命も延び、ROシステムの性能と経済性も大幅に向上します。

軟化のプロセスは、交換と再生の化学サイクルによって達成されます。 ろ過された水は、カルシウム、マグネシウム、鉄を結合し、それらをナトリウムイオンと交換する樹脂床上に流されます。 最終的に、化学マトリックスはカルシウムとマグネシウムを完全にロードし、ナトリウムを枯渇させ、システムはもはや水を軟化することができません。 樹脂のイオン交換能力を回復させるには、樹脂を逆洗して沈殿物を除去し、塩溶液に浸して樹脂を再充填（ブライン）し、余分な塩と硬水イオンを排水口に洗い流して再生する方法がある。 軟水装置に塩を供給して構成される強塩水は、樹脂に蓄積されたカルシウムやマグネシウムを全て置換し、ナトリウムを回復させる。 軟水化装置では、一般的にタイマー式、定量式、需要家主導型再生（DIR）の3つの再生方式が採用されている。 タイマー式は、使用量に関係なく、あらかじめ時計で設定した時間ごとに自動的に再生を開始・停止する方式です。 過不足再生の危険性があるため、あまりお勧めできません。 計測技術では、電子メーターで制御されるデジタル電子制御弁を使用します。 このアプリケーションは水の使用量を記録し、あらかじめ設定された量の水が軟水化されると、逆洗サイクルを開始し、再生されます。 DIRの操作は、水処理と硬度を追跡します。 再生は、システムが最適な効率を得るために容量いっぱいまで使用された場合にのみ開始されます。 DIRシステムには一般的に2つの軟化タンクとブライン・タンクがあり、1つのタンクが軟化している間にもう1つのタンクが再生されます。 この3つの方式のうち、DIR方式が最も効率的です。 DIR方式と従量制は、タイムクロック方式に比べて塩分と水の使用量を節約できる。 樹脂再生処理の時間と頻度は、システムの大きさと水の初期状態によって決まるが、一般に5〜10日おきに行われ、数時間を要するとされる。 しかし、ほとんどの装置では、再生工程は「ピーク」時間帯に発生しないように時間を設定することができます。 ダウンタイムの可能性がない場合は、保水タンクが必要であるか、追加の軟水器が必要です。

軟水器は、水量需要と水の初期硬度に合わせてサイズと仕様が決められます。

軟水化のイオン交換プロセスは、追加の効果的な浄化（例：逆浸透、蒸留）が行われない限り、研究および動物の健康リスクの可能性を生み出す可能性がある。 カルシウムイオンとマグネシウムイオンがナトリウムイオンと置換されるため、水中のナトリウム濃度が上昇します。 水が非常に硬い地域では、水中に導入されたナトリウムの量が動物に不顕性影響を与える可能性があります。例えば、異所性の高ナトリウム血症は、心不全、慢性腎不全、昏睡、発作、および低ナトリウム食を要する状況を含む実験を混乱させるかもしれません

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