Kalciumbikarbonat

3 Vattenavfuktare

Skala på burar och annan metallutrustning, inklusive mineralavlagringar på ventiler som används i automatiska bevattningssystem, kommer från mineraler som finns i så kallat ”hårt” vatten. Vattenhårdhet orsakas av förekomsten av kalcium- och magnesiumbikarbonat, järn och andra mineraler eller metaller (uttryckt i ppm eller mg/l). Enligt definitionen anses vatten i allmänhet vara ”hårt” om mineralkoncentrationen överstiger 60 mg/l. Förutom att orsaka kalkavlagringar (särskilt i situationer där varmt vatten används, t.ex. vid burtvätt och autoklavering) minskar hårt vatten också tvättmedlens effektivitet, vilket leder till ökad användning av tvål.

Enligt US Geologic Survey ligger 85 procent av hushållsvattnet i den ”hårda” änden av spektrumet (Briggs och Ficke, 1977). Följaktligen kommer de flesta djurförsöksanläggningar att behöva dämpa en viss grad av vattenhårdhet och demineralisering av vatten för burtvättar, autoklaver och djurkonsumtion. I allmänhet finns det hårdaste vattnet (mer än 1 000 mg/l) i vattendrag och tillhörande grundvatten i Kansas, Texas, New Mexico, Arizona och södra Kalifornien (Briggs och Ficke, 1977). Medelhårt vatten (61-121 mg/l) är vanligt i många av floderna i Tennessee, i de stora sjöarna, i nordvästra delen av Stilla havet och i Alaska. Det mjukaste vattnet förekommer i New England, de södra Atlant- och Gulfstaterna och Hawaii. Tyvärr har geografin inte möjlighet att ge ett enkelt prediktivt värde för vattnets hårdhet. Hårt och mycket hårt vatten (>121 mg/l) finns i vissa vattendrag i de flesta områden i hela landet, även i de områden där mjukt vatten i allmänhet förekommer.

Vattenavfuktare avlägsnar i stort sett allt kalcium och magnesium, men utvinner endast cirka 5-10 mg/l järn. Lyckligtvis förekommer järn i allmänhet inte i högre koncentrationer än 10 mg/l i hushållsvatten. Dessa metalljoner i vattnet byts ut mot natriumjoner i vattenavfuktaren. Eftersom natrium inte fälls ut i rören eller minskar tvättmedlens effektiva egenskaper, elimineras de skadliga effekterna av hårt vatten genom avhärdning. I de sällsynta fall där halten löst järn i vattnet är högre än 4 mg/l efter vattenavhärdning måste ytterligare ett sätt att avlägsna järn användas. Tekniker som kan komma i fråga är bl.a. luftning, ytterligare specifik katalytisk filtrering, mangangrönsandfiltrering, ozonering och eventuellt klorering.

Med undantag för att förhindra kalkackumulering på dricksvattenventilerna och minska risken för att ventilerna går sönder ger inte enbart mjukgjort vatten några större ytterligare fördelar när det gäller att garantera djurens hälsa eller att förhindra förvirrande experimentell variabilitet. Även om processen avlägsnar kalcium, magnesium och det mesta av järn som orsakar skalbildning i vattenledningar, varmvattentankar och vattenventiler, lämnar den kvar rester av klorid, organiska ämnen och suspenderade sediment. För den mest effektiva dricksvattenbehandlingen bör därför vattenavhärdare användas i serie efter sediment- och kolfilter och som förbehandling för alla RO-system. Att mjukgöra vattnet före behandling i RO-systemet förlänger också RO-membranets livslängd och förbättrar avsevärt RO-systemets prestanda och ekonomi.

Mjukgöringsprocessen sker genom en kemisk cykel av utbyte och regenerering. Filtrerat vatten spolas över en hartsbädd som binder kalcium, magnesium och järn och byter ut dem mot natriumjoner. Så småningom blir den kemiska matrisen helt laddad med kalcium och magnesium och natriumet utarmat, och systemet kan inte längre mjukgöra vattnet. För att återställa jonbyteskapaciteten hos hartset regenererar systemet genom att tvätta tillbaka hartset för att avlägsna avlagringar, ladda hartset genom nedsänkning i en saltlösning (saltlake) och sedan skölja bort överflödigt salt och joner från hårt vatten till ett avlopp. Den starka saltlösningen, som bildas genom att mjukgöraren förses med salt, förtränger allt kalcium och magnesium som har byggts upp på hartset och återställer natrium. I vattenavmjukningsutrustningen används tre allmänna metoder för regenerering: timer, doserad regenerering och efterfrågestyrd regenerering (DIR). Timermetoden startar och stoppar automatiskt regenereringen med förinställda intervaller och oberoende av användning, som ställs in av en tidsklocka. Eftersom det finns risk för över- eller underregenerering av systemet rekommenderas den inte. Vid mätningsteknik används en digital elektronisk styrventil som styrs av en elektronisk mätare. Applikationen spårar mängden vatten som används och när en förinställd volym har mjukgjorts startar den återspolningscykeln och regenererar. DIR-verksamheten spårar vattenbehandling och hårdhet. Regenereringen inleds först när systemet har använts till sin fulla kapacitet för optimal effektivitet. DIR-system har i allmänhet två mjukgörartankar och en saltvattentank, och medan den ena tanken mjukgörs regenereras den andra tanken. Av dessa tre metoder är DIR den mest effektiva. Både den och mätmetoden ger besparingar i salt- och vattenförbrukning jämfört med tidsklockmetoden. Tiden och frekvensen för hartsregenereringsprocessen styrs av systemets storlek och vattnets ursprungliga tillstånd, men bör i allmänhet ske var 5-10:e dag och tar flera timmar i anspråk. Regenereringsprocessen kan dock tidsinställas på de flesta enheter så att den inte sker under ”topptimmar”. Om det inte finns någon möjlighet till driftstopp behövs en vattenbehållare eller ytterligare mjukgörare.

Vattenavfuktare dimensioneras och specificeras efter volymbehovet och vattnets ursprungliga hårdhet. Experter måste rådfrågas för att fastställa specifikationerna för de vattenavfuktare som krävs för en viss anläggning, baserat på de behov som det avhärdade vattnet kommer att användas för.

Ionbytesprocessen för att avhärda vatten kan ge upphov till potentiella forsknings- och djurhälsorisker om inte ytterligare effektiv rening (t.ex. omvänd osmos, destillation) utförs. Eftersom kalcium- och magnesiumjoner ersätts med natriumjoner kommer koncentrationen av natrium i vattnet att öka. I områden där vattnet är extremt hårt kan den mängd natrium som förs in i vattnet ha subkliniska effekter på djuren – till exempel kan iatrogen hypernatremi störa försök med hjärtsvikt, kronisk njursvikt, koma, kramper och situationer som kräver natriumsnål kost.