Dwuwęglan wapnia

3 Zmiękczacze wody

Skala na klatkach i innych metalowych elementach wyposażenia, w tym osady mineralne na zaworach używanych w automatycznych systemach nawadniania, pochodzą z minerałów znajdujących się w tak zwanej „twardej” wodzie. Twardość wody jest spowodowana obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu, żelaza i innych minerałów lub metali (wyrażonych w ppm lub mg/l). Zgodnie z definicją, woda jest ogólnie uważana za „twardą”, jeśli stężenie minerałów przekracza 60 mg/l. Oprócz powodowania osadzania się kamienia (szczególnie w sytuacjach, w których używana jest gorąca woda, takich jak mycie klatek i sterylizacja w autoklawie), twarda woda zmniejsza również skuteczność detergentów, co powoduje zwiększone zużycie mydła.

Według danych US Geologic Survey 85% wody w gospodarstwach domowych należy do kategorii „twardej” (Briggs i Ficke, 1977). W związku z tym większość ośrodków prowadzących badania na zwierzętach będzie musiała w pewnym stopniu ograniczyć twardość wody i demineralizację wody przeznaczonej do mycia klatek, autoklawów i spożycia przez zwierzęta. Ogólnie rzecz biorąc, najtwardsza woda (powyżej 1000 mg/l) występuje w strumieniach i związanych z nimi wodach gruntowych w Kansas, Teksasie, Nowym Meksyku, Arizonie i południowej Kalifornii (Briggs i Ficke, 1977). Umiarkowanie twarda woda (61-121 mg/l) jest powszechna w wielu rzekach Tennessee, w regionie Wielkich Jezior, na północnym zachodzie Pacyfiku i Alasce. Najbardziej miękka woda występuje w Nowej Anglii, na południowym Atlantyku, w krajach Zatoki Perskiej i na Hawajach. Niestety, geografia nie pozwala na prostą prognozę twardości wody. Twardą i bardzo twardą wodę (>121 mg/l) można znaleźć w niektórych strumieniach w większości obszarów w całym kraju, w tym przeplatane w tych miejscach, gdzie miękka woda jest ogólnie znaleźć.

Zmiękczacze wody będzie usunąć zasadniczo wszystkie wapnia i magnezu, ale tylko wyciągnąć około 5-10 mg/l żelaza. Na szczęście żelazo na ogół nie występuje w stężeniach większych niż 10 mg/l w wodzie użytkowej. Te metaliczne jony w wodzie są wymieniane na jony sodu w zmiękczaczu wody. Ponieważ sód nie wytrąca się w rurach i nie zmniejsza skuteczności działania detergentów, szkodliwe skutki twardej wody są eliminowane poprzez zmiękczanie. W tych rzadkich przypadkach, gdy zawartość rozpuszczonego żelaza w wodzie jest wyższa niż 4 mg/l po zmiękczeniu wody, należy zastosować dodatkowy sposób usuwania żelaza. Technologie, które mogą mieć zastosowanie obejmują napowietrzanie, dodatkową specyficzną filtrację katalityczną, filtrację manganowo-zielonego piasku, ozonowanie i ewentualnie chlorowanie.

Z wyjątkiem zapobiegania gromadzeniu się kamienia na zaworach wody pitnej i zmniejszania ryzyka awarii zaworu, zmiękczona woda sama w sobie nie zapewnia wielu dodatkowych korzyści w zakresie zapewnienia zdrowia zwierząt lub zapobiegania mylącej zmienności eksperymentalnej. Podczas gdy proces usuwa wapń, magnez i większość żelaza, które powodują osadzanie się kamienia w przewodach wodnych, zbiornikach gorącej wody i zaworach wodnych, pozostawia resztki chlorków, substancji organicznych i zawieszonego osadu. W związku z tym, dla najbardziej efektywnego uzdatniania wody pitnej, zmiękczacze wody powinny być stosowane w szeregu po filtrach osadowych i węglowych oraz jako wstępne uzdatnianie dla każdego systemu RO. Zmiękczanie wody przed uzdatnianiem przez system RO również przedłuża żywotność membrany RO i znacznie poprawia wydajność i ekonomię systemu RO.

Proces zmiękczania jest realizowany poprzez chemiczny cykl wymiany i regeneracji. Przefiltrowana woda jest przepłukiwana przez złoże żywicy, która wiąże wapń, magnez i żelazo i wymienia je na jony sodu. Ostatecznie, matryca chemiczna w pełni ładuje się wapniem i magnezem oraz wyczerpuje sód, a system nie jest już zdolny do zmiękczania wody. Aby przywrócić zdolność wymiany jonowej żywicy, system regeneruje się poprzez płukanie wsteczne żywicy w celu usunięcia osadów, doładowanie żywicy poprzez zanurzenie jej w roztworze soli (solankowanie), a następnie spłukanie nadmiaru soli i jonów twardej wody do odpływu. Silna solanka, powstała w wyniku zasilania zmiękczacza solą, wypiera cały wapń i magnez, który nagromadził się na żywicy i przywraca sód. W urządzeniach zmiękczających wodę stosowane są trzy ogólne metody regeneracji: regeneracja z wyłącznikiem czasowym, regeneracja z licznikiem oraz regeneracja inicjowana zapotrzebowaniem (DIR). Metoda zegarowa automatycznie inicjuje i zatrzymuje regenerację w zadanych odstępach czasu i niezależnie od użycia, jak ustawiono w zegarze. Ponieważ istnieje ryzyko nadmiernej lub niedostatecznej regeneracji systemu, nie jest ona zalecana. Technologia licznikowa wykorzystuje cyfrowy, elektroniczny zawór sterujący kontrolowany przez licznik elektroniczny. Aplikacja śledzi ilość zużytej wody, a po zmiękczeniu zadanej objętości uruchamia cykl płukania wstecznego i regeneruje system. Operacje DIR śledzą uzdatnianie wody i jej twardość. Regeneracja jest inicjowana tylko wtedy, gdy system został wykorzystany w stopniu zapewniającym optymalną wydajność. Systemy DIR zazwyczaj posiadają dwa zbiorniki zmiękczające i zbiornik solanki, a podczas gdy jeden zbiornik zmiękcza, drugi regeneruje. Spośród tych trzech metod, DIR jest najbardziej wydajna. Zarówno ona, jak i metoda pomiarowa oferują oszczędności w zużyciu soli i wody w porównaniu z metodą zegarową. Czas i częstotliwość procesu regeneracji żywicy zależą od wielkości systemu i początkowego stanu wody, ale generalnie powinien następować co 5-10 dni i wymaga kilku godzin. Proces regeneracji może być jednak w większości jednostek tak rozłożony w czasie, aby nie odbywał się w godzinach „szczytu”. Jeśli nie ma możliwości w dół czasu, zbiornik zatrzymujący wodę jest konieczne, lub dodatkowe zmiękczacze.

Zmiękczacze wody są wielkości i specyfikacji do zapotrzebowania objętości i początkowej twardości wody. Konieczna będzie konsultacja z ekspertami w celu określenia specyfikacji zmiękczaczy wody wymaganych dla danego obiektu, w oparciu o potrzeby, dla których zmiękczona woda będzie używana.

Proces wymiany jonowej zmiękczania wody może generować potencjalne zagrożenia dla zdrowia badań i zwierząt, o ile nie zostanie przeprowadzone dodatkowe skuteczne oczyszczanie (np. odwrócona osmoza, destylacja). Ponieważ jony wapnia i magnezu są zastępowane jonami sodu, stężenie sodu w wodzie wzrośnie. W obszarach, w których woda jest wyjątkowo twarda, ilość sodu wprowadzona do wody może mieć subkliniczne skutki dla zwierząt – na przykład jatrogenna hipernatremia może utrudniać doświadczenia obejmujące niewydolność serca, przewlekłą niewydolność nerek, śpiączkę, drgawki i sytuacje wymagające stosowania diety niskosodowej.

.