Eau dure et méthodes pour l'adoucir chimie. Adoucissement de l'eau dure

Il est impératif de connaître la dureté de l'eau utilisée. De l'indicateur de rigidité boire de l'eau de nombreux aspects de notre vie dépendent : de la quantité de lessive à utiliser, si des mesures sont nécessaires pour adoucir l'eau dure, combien de temps les poissons d'aquarium vivront-ils dans l'eau, s'il est nécessaire d'introduire des polyphosphates dans osmose inverse etc.

Il existe plusieurs façons de déterminer la rigidité :

• par la quantité de mousse détergente formée ;
• par quartier;
• par la quantité de tartre sur les éléments chauffants ;
• au propriétés gustatives l'eau;
• à l'aide de réactifs et d'appareils spéciaux

Qu'est-ce que la rigidité ?

Les principaux cations sont présents dans l'eau : calcium, magnésium, manganèse, fer, strontium. Les trois derniers cations ont peu d'effet sur la dureté de l'eau. Il existe également un cation trivalent d'aluminium et de fer, qui forme un dépôt calcaire à un certain pH.

La rigidité peut être de différents types :

• dureté globale- la teneur totale en ions magnésium et calcium ;
• dureté carbonatée- la teneur en hydrocarbonates et carbonates à un pH supérieur à 8,3. Ils sont faciles à éliminer par ébullition : lors du chauffage, ils se décomposent en acide carbonique et sédiments ;
• dureté non carbonatée- les sels de calcium et de magnésium d'acides forts ; ne peut pas être éliminé par ébullition.

Il existe plusieurs unités de dureté de l'eau : mol/m 3, meq/l, dH, d⁰, f⁰, ppm CaCO 3.

Pourquoi l'eau est-elle dure ? Les ions alcalino-terreux sont présents dans toutes les eaux minéralisées. Ils proviennent de gisements de dolomie, de gypse et de calcaire. Les sources d'eau peuvent avoir différentes plages de dureté. Il existe plusieurs systèmes de rigidité. A l'étranger, ils l'abordent plus " durement ". Par exemple, notre eau est considérée comme douce avec une dureté de 0-4 meq / l et aux États-Unis - 0-1,5 meq / l; eau très dure en Russie - plus de 12 mg-eq / l et aux États-Unis - plus de 6 meq / l.

La dureté des eaux faiblement minéralisées est de 80% due aux ions calcium. Avec une augmentation de la minéralisation, la proportion d'ions calcium diminue fortement et celle d'ions magnésium augmente.

Le plus souvent, les eaux de surface sont moins dures que les eaux souterraines. La dureté dépend aussi de la saison : lors de la fonte de la neige, elle diminue.

La dureté de l'eau potable modifie son goût. Le seuil de sensibilité pour l'ion calcium est de 2 à 6 mg-eq/l, selon les anions. L'eau devient amère et a un effet négatif sur le processus de digestion. L'OMS ne donne aucune recommandation sur la dureté de l'eau, car il n'y a aucune preuve claire de son effet sur le corps humain.

La limitation de la dureté est nécessaire pour les appareils de chauffage. Par exemple, dans les chaudières - jusqu'à 0,1 mg-eq / l. L'eau douce a une faible alcalinité et est corrosive pour la plomberie. Les services publics utilisent des traitements spéciaux pour trouver un compromis entre la plaque et la corrosion.

Il existe trois groupes de méthodes d'adoucissement de l'eau :

• physique;
• chimique;
• psychique.

Méthodes réactives d'adoucissement de l'eau

Échange d'ion

Les méthodes chimiques sont basées sur l'échange d'ions. La masse filtrante est une résine échangeuse d'ions. Il représente de longues molécules qui sont rassemblées en boules couleur jaune... De petits processus avec des ions sodium dépassent des billes.

Lors de la filtration, l'eau imbibe toute la résine, et ses sels remplacent le sodium. Le sodium lui-même est emporté par l'eau. En raison de la différence de charges ioniques, il est lavé 2 fois plus de sels que s'installe. Au fil du temps, les sels sont tous remplacés et la résine cesse de fonctionner. Chaque résine a sa propre période de travail.

La résine échangeuse d'ions peut être dans des cartouches ou versée dans un long bolon - une colonne. Les cartouches ont petite taille et ne sont utilisés que pour réduire la dureté de l'eau potable. Idéal pour adoucir l'eau à la maison. Une colonne échangeuse d'ions est utilisée pour adoucir l'eau dans un appartement ou une petite production. En plus du coût élevé, la colonne doit être périodiquement chargée avec la masse filtrante restaurée.

S'il ne reste plus d'ions sodium dans la résine de la cartouche, celle-ci est simplement remplacée par une nouvelle et l'ancienne est jetée. Lors de l'utilisation d'une colonne échangeuse d'ions, la résine est récupérée dans un bac à saumure spécial. Pour ce faire, dissolvez le sel pour comprimés. La solution saline régénère la capacité d'échange d'ions de la résine.

L'inconvénient est la capacité supplémentaire de l'eau à éliminer le fer. Il obstrue la résine et la rend totalement inutilisable. L'analyse de l'eau doit être faite à temps!

Utilisation d'autres produits chimiques

Il y en a d'autres moins populaires, mais moyens efficaces adoucissement de l'eau :

• carbonate de sodium ou chaux ;
• polyphosphates;
• antitartre - composés contre la formation de tartre.

Adoucissement avec de la chaux et de la soude

Adoucissement de l'eau avec de la soude

La méthode d'adoucissement de l'eau à la chaux s'appelle le chaulage. De la chaux éteinte est utilisée. La teneur en carbonate diminue.

Un mélange de bicarbonate de soude et de chaux est le plus efficace. Pour plus de clarté, en adoucissant l'eau à la maison, vous pouvez ajouter du carbonate de sodium à l'eau pour le lavage. Prendre 1-2 cuillères à café par seau. Bien mélanger et attendre que le précipité se dépose. Une méthode similaire a été utilisée par les femmes La Grèce ancienneà l'aide de cendres de four.

L'eau après la chaux et le soda n'est pas adaptée à des fins alimentaires !

Adoucissement aux polyphosphates

Les polyphosphates sont capables de lier les sels de dureté. Ce sont de gros cristaux blancs. L'eau passe à travers le filtre et dissout les polyphosphates, liant les sels.

L'inconvénient est le danger des polyphosphates pour les organismes vivants, y compris les humains. Ils sont un engrais : après avoir pénétré dans le réservoir, une croissance active d'algues est observée.

Les polyphosphates ne conviennent pas non plus pour adoucir l'eau potable !

Méthode physique d'adoucissement de l'eau

Les méthodes physiques combattent les conséquences d'une dureté élevée - échelle. C'est une purification de l'eau sans réactif. Lors de son utilisation, la concentration en sel ne diminue pas, mais évite simplement d'endommager les tuyaux et les éléments chauffants. L'eau devient douce ou, pour mieux comprendre, adoucie.

On distingue les méthodes physiques suivantes :

• usage champ magnétique;
• utiliser un champ électrique;
• traitement aux ultrasons;
• méthode thermique;
• l'utilisation d'impulsions de courant de point bas.

Un champ magnétique

L'adoucissement de l'eau sans réactif à l'aide d'un champ magnétique présente de nombreuses nuances. L'efficacité n'est atteinte que si certaines règles sont respectées :

• un certain débit d'eau ;
• intensité de champ adaptée ;
• certaine composition ionique et moléculaire de l'eau;
• température d'entrée et de sortie de l'eau ;
• temps de traitement;
• Pression atmosphérique ;
• pression d'eau, etc.

La modification d'un paramètre nécessite une reconfiguration complète de l'ensemble du système. La réaction doit être immédiate. Malgré la complexité du contrôle des paramètres, l'adoucissement magnétique de l'eau est utilisé dans les chaufferies.

Mais adoucir l'eau à la maison à l'aide d'un champ magnétique est presque impossible. Si vous souhaitez acheter un aimant pour le pipeline, réfléchissez à la manière dont vous allez sélectionner et fournir les paramètres nécessaires.

L'utilisation des ultrasons

L'échographie conduit à la cavitation - la formation de bulles de gaz. La probabilité de rencontre des ions magnésium et calcium augmente. Les centres de cristallisation n'apparaissent pas à la surface des tuyaux, mais dans la colonne d'eau.

Lors du ramollissement eau chaude les cristaux ultrasonores n'atteignent pas la taille requise pour le dépôt - le tartre ne se forme pas sur les surfaces d'échange thermique.

De plus, des vibrations à haute fréquence se produisent, qui empêchent la formation de plaque : elles éloignent les cristaux de la surface.

Les vibrations de flexion sont préjudiciables à la couche de calamine formée. Il commence à se briser en morceaux qui peuvent boucher les canaux. Avant d'utiliser les ultrasons, il est nécessaire de détartrer les surfaces.

Impulsions électromagnétiques

Les adoucisseurs d'eau sans réactif basés sur des impulsions électromagnétiques modifient la façon dont les sels cristallisent. Des impulsions électriques dynamiques sont générées avec différentes caractéristiques... Ils longent le fil d'enroulement sur le tuyau. Les cristaux se présentent sous la forme de longues étagères, difficiles à fixer sur la surface d'échange thermique.

Pendant le traitement, du dioxyde de carbone est libéré, qui combat le tartre existant et forme un film protecteur sur les surfaces métalliques.

Adoucissement thermique

Quelqu'un entend parler de cette méthode pour la première fois. Mais en fait, tout le monde l'utilise depuis l'enfance. C'est l'eau bouillante habituelle pour nous.

Tout le monde a remarqué qu'après avoir fait bouillir de l'eau, un précipité de sels de dureté se forme. Le café ou le thé est fait avec de l'eau plus douce que l'eau du robinet.

Combien faut-il bouillir ? C'est simple : avec une augmentation de la température et de son effet, les sels de dureté sont moins solubles et plus précipités. Pendant le processus de chauffage, du dioxyde de carbone est libéré. Plus il s'évapore vite, plus il se forme de dépôts calcaires. Le couvercle hermétiquement fermé empêche le retrait gaz carbonique, et dans un récipient ouvert, le liquide s'évapore rapidement.

Lorsque vous utilisez un adoucisseur de chaleur, laissez le couvercle légèrement ouvert dans le récipient. Il faut aussi assurer la surface maximale de précipitation des sels pour accélérer l'adoucissement de l'eau potable.

À une dureté allant jusqu'à 4 mg-eq/l, l'adoucissement thermique n'est pas nécessaire : les sels se déposeront plus lentement que l'eau ne s'évapore. L'eau restante aura une concentration accrue de nombreuses impuretés.

Beaucoup ont entendu parler de l'adoucissement de l'eau dure et essaient de s'assurer de commander un adoucisseur pour le traitement de l'eau.Est-ce si important et nécessaire ?

La norme physiologique de dureté est spécifiée dans SanPiN 2.1.4.1116-02 pour l'eau en bouteille et est de 1,5 à 3,5 mmol/l. Pour appareils ménagers une eau encore plus douce est nécessaire pour éviter la formation de tartre.

Il existe deux types de rigidité :
Carbonate (temporaire)- est appelé car il est éliminé par ébullition.
Non carbonatée (permanent)- appelé car lors de l'ébullition la dureté n'est pas éliminée, mais lors de l'évaporation sur les parois du récipient, un léger précipité blanc légèrement soluble tel que le sulfate de calcium ou de magnésium se forme sous forme de tartre.Sels MgCl2, CaCl2, MgSO4, contenus dans l'eau avec une dureté constante, provoque la corrosion des structures en acier et accélère l'usure des équipements de chauffage et de chauffage de l'eau.Lors de l'utilisation d'eau dure pour les équipements de chauffage et de chauffage de l'eau, le tartre se forme à partir de carbonates de calcium et de magnésium, de gypse et d'autres sels. la formation de tartre rend difficile le chauffage de l'eau, entraîne une augmentation de la consommation d'électricité et de carburant.

Dans l'eau dure, la viande, les légumes, les céréales sont mal bouillis, le thé n'est pas bien infusé. Lors du lavage des textiles (ainsi que lors du shampooing), les composés insolubles formés se déposent à la surface des fils et détruisent progressivement les fibres.

L'adoucissement de l'eau est le processus d'élimination des cations de dureté, c'est-à-dire calcium et magnésium.

Méthode thermique Elle consiste à chauffer l'eau à une température supérieure au point d'ébullition, à la distiller ou à la congeler afin d'éliminer le carbonate de calcium et le carbonate de magnésium. En raison de l'application de cette méthode, la dureté résiduelle de l'eau ne dépasse pas 0,7 mmol / l. Ainsi, la méthode thermique est utilisée pour des besoins techniques, notamment lors de l'utilisation de l'eau fournie pour alimenter les chaudières. basse pression ainsi qu'en combinaison avec des méthodes réactives.

Lors de l'adoucissement de l'eau méthodes réactives des réactifs sont utilisés qui forment, lors de l'interaction avec le calcium et le magnésium, des composés peu solubles avec leur séparation ultérieure dans des enlumineurs, des bassins de sédimentation en couche mince et des filtres d'éclairage. La chaux, le carbonate de sodium, les hydroxydes de sodium et de baryum et d'autres substances sont utilisés comme réactifs de précipitation. Le choix des réactifs dépend de la qualité de l'eau de source et des conditions de son utilisation ultérieure. Lors de l'utilisation de méthodes réactives, la dureté résiduelle de l'eau peut atteindre 0,7 mg / l. Conformément aux recommandations des « Codes et règlements du bâtiment » (СН et П), les méthodes réactives sont principalement utilisées pour l'adoucissement des eaux de surface, lorsqu'une clarification des eaux est également requise.

Adoucissement de l'eau basé sur différents taux de diffusion de ces substances à travers une membrane semi-perméable séparer les solutions concentrées et diluées. L'adoucissement de l'eau par dialyse est réalisé dans des dispositifs à membrane avec des membranes en film d'acétate de nitro et de cellulose. À la suite de l'application de cette méthode, la dureté résiduelle de l'eau sera jusqu'à 0,01 mg / l et moins. Le côté négatif méthode de dialyse est le coût élevé de l'appareil à membrane.

Traitement magnétique de l'eau- commun pour lutter contre la formation d'écailles. L'essence de la méthode est que lorsque l'eau traverse magnétique lignes telluriques les constructeurs de tartre sont libérés non pas sur la surface chauffante, mais dans l'étendue d'eau. Les sédiments meubles résultants (boues) sont éliminés par soufflage.

Le meilleur utilisation pratique eu méthode d'échange d'ions adoucir l'eau. L'essence de la méthode d'échange d'ions réside dans la capacité des matériaux échangeurs d'ions (échangeurs d'ions) à absorber les ions positifs ou négatifs de l'eau en échange d'une quantité équivalente d'ions échangeurs d'ions. Selon la composition, il existe des échangeurs de cations minéraux et organiques, qui, à leur tour, sont divisés en substances d'origine naturelle et artificielle. Dans la technologie de préparation de l'eau, les échangeurs de cations organiques d'origine artificielle, appelés résines échangeuses d'ions, sont largement utilisés. La qualité des résines échangeuses d'ions se caractérise par leur propriétés physiques, résistance chimique et thermique, capacité de travail, etc. Dans les adoucisseurs d'eau, il utilise des résines échangeuses d'ions basées sur l'utilisation d'un échangeur de cations sous forme Na et d'un échangeur d'anions sous forme Cl, c'est-à-dire utilise la méthode d'ionisation sodium-chlore. Cette méthode comprend les étapes suivantes : la cationisation du sodium et la cationisation du chlore. Au stade de la cationisation du sodium, les ions calcium et magnésium, qui rendent l'eau dure, sont remplacés par des ions sodium.

En conséquence, l'eau traitée se ramollit et le calcium et le magnésium forment un polymère insoluble. Lorsque l'eau cationisée au sodium passe à travers l'anion chlore, les réactions d'échange des anions contenus dans l'eau cationisée Na pour les ions chlore ont lieu, et l'alcalinité de l'eau traitée diminue. Pour restaurer les propriétés Résine échangeuse d'ions(régénération), une solution de chlorure de sodium est utilisée. Ainsi, un adoucissement de l'eau en profondeur est obtenu (jusqu'à 0,03 ... 0,05 mmol / l). Lors de l'utilisation de la méthode d'ionisation sodium - chlore, un seul réactif est consommé - sel de table, aucune protection anti-corrosion des équipements, canalisations et raccords spéciaux n'est requise, le nombre d'équipements est réduit et le contrôle du fonctionnement et du fonctionnement du l'adoucisseur d'eau est simplifié. Le résultat est une fiabilité accrue et un coût réduit de l'adoucisseur d'eau. Ne buvez que constamment si ramolli

L'adoucissement de l'eau signifie le processus d'élimination des cations de dureté, c'est-à-dire Ca et Mg. L'adoucissement de l'eau est effectué par les méthodes suivantes:

1) adoucissement thermique basé sur le chauffage, la distillation ou la congélation de l'eau ;

2) réactif, dans lequel les ions de dureté dans l'eau sont liés par divers réactifs pour former des composés pratiquement insolubles ;

3) échange d'ions, basé sur la filtration de l'eau adoucie à travers des matériaux spéciaux qui échangent des ions sodium ou hydrogène dans leur composition contre des cations calcium et magnésium;

4) dialyse ;

5) combinés, représentant diverses combinaisons les méthodes énumérées.

Le choix de la méthode d'adoucissement de l'eau est déterminé par sa qualité, la profondeur d'adoucissement requise et des considérations techniques et économiques.

Méthode thermique d'adoucissement de l'eau.

Il est conseillé de l'utiliser lors de l'utilisation d'eau carbonatée fournie pour alimenter des chaudières à basse pression, ainsi qu'en combinaison avec des méthodes d'adoucissement de l'eau par réactif. Il est basé sur le déplacement de l'équilibre du dioxyde de carbone lorsque l'eau est chauffée vers la formation de carbonate de calcium.

Ca (HCO 3) 2 → CaCO 3 + CO 2 + H 2 O

L'équilibre se déplace en raison d'une diminution de la solubilité du CO 2 causée par une augmentation de la température et de la pression. L'ébullition peut éliminer complètement le CO 2 et ainsi réduire considérablement la dureté carbonatée. De plus, la dureté déterminée par le sulfate de calcium est réduite. Cependant, il n'est pas possible d'éliminer complètement la dureté spécifiée, car le carbonate de calcium est toujours soluble dans l'eau (18 mg / l). Un adoucisseur de chaleur est utilisé pour cette méthode. Le temps de séjour de l'eau dans celui-ci est de 30 à 45 minutes.

Méthodes de ramollissement des réactifs.

Ils sont basés sur le traitement de l'eau avec des réactifs qui forment des composés peu solubles Mg (OH) 2, CaCO 3, Ca 3 (PO 4) 2 et autres avec du calcium et du magnésium, suivi de leur séparation dans des clarificateurs. La chaux, le carbonate de sodium, le sodium, les hydroxydes de baryum et d'autres substances sont utilisés comme réactifs.

L'adoucissement de l'eau par chaulage est utilisé pour les duretés carbonatées élevées et non carbonatées. La chaux est utilisée comme réactif, qui est introduit sous forme de suspension dans de l'eau préchauffée. En se dissolvant, la chaux enrichit l'eau en ions OH - et Ca +2, ce qui entraîne la fixation du CO 2 hydrosoluble avec formation de CO 3 -2 et la transition de HCO 3 en CO 2.

CO 2 + 2 OH - → CO 3 -2 + H 2 O; НСО3 - + ОН - → 3 –2 + Н 2 О

Une augmentation de la concentration de СО 3 –2 dans l'eau traitée et la présence d'ions Ca + 2 dans celle-ci, compte tenu de ceux introduits avec la chaux, conduit à la précipitation de CaCO 3

Ca +2 + CO 3 –2 → CaCO 3 ↓.

Pour accélérer le processus, la coagulation est utilisée simultanément avec le chaulage.

La dose de chaux est déterminée par la formule :

D u = 28 ([CO 2] / 22 +2 W à - [Ca +2] / 20 + D à / e à + 0,5)

D k - la dose du coagulant, e - la masse équivalente de la substance active du coagulant,

L'expression D k / e k - est prise avec le signe - si le coagulant est introduit avant la chaux et +, si ensemble ou après.

Un adoucissement plus profond de l'eau peut être obtenu en la chauffant, en ajoutant un excès d'un réactif - un agent précipitant, et en créant un contact de l'eau adoucie avec un sédiment préalablement formé.

La phosphatation est utilisée pour adoucir l'eau. La dureté résiduelle diminue à 0,02-0,03 mg * eq/l. La phosphatation permet également d'obtenir une plus grande stabilité de l'eau, une diminution de son effet corrosif sur les canalisations métalliques et la prévention des dépôts de carbonate sur surface intérieure parois des tuyaux. L'hexamétaphosphate de sodium, le tripolyphosphate de sodium sont utilisés comme agent de phosphatation. La méthode d'adoucissement du phosphate utilisant du phosphate trisodique est la méthode de réactif la plus efficace. La chimie du processus est décrite par l'équation :

3Ca (HCO 3) 2/3 Mg (HCO 3) 2 + 2 Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 / Mg 3 (PO 4) 2 +6 NaHCO 3.

L'adoucissement du phosphate est effectué lorsque l'eau est chauffée à 105 -150 0 С. l'eau d'alimentation pour chaudières de moyenne et haute pression.

Adoucissement de l'eau par dialyse.

La dialyse est une méthode de séparation des solutés avec des poids moléculaires significativement différents. Elle est basée sur différentes vitesses de diffusion de ces substances à travers une membrane semi-perméable séparant les solutions concentrées et diluées. La dialyse est effectuée dans des dispositifs à membrane avec des membranes en nitro et en acétate de cellulose. L'efficacité d'une membrane semi-perméable est déterminée par les valeurs élevées de sélectivité et de perméabilité à l'eau, qu'elle doit maintenir sur une longue période de fonctionnement.

Traitement magnétique de l'eau.

Actuellement, le traitement magnétique de l'eau est utilisé avec succès pour lutter contre la formation de tartre et l'incrustation. Son essence réside dans l'action d'un champ magnétique sur les ions des sels, solubles dans l'eau. Sous l'influence d'un champ magnétique, il se produit une polarisation et une déformation des ions, accompagnées d'une diminution de leur hydratation, ce qui augmente la probabilité de leur convergence et la formation de centres de cristallisation. L'essence de la méthode est que lorsque l'eau traverse des lignes de force magnétiques, des agents de formation de tartre sont libérés non pas sur la surface chauffante, mais dans la masse d'eau. Les sédiments friables résultants sont éliminés par soufflage.

Adoucissement de l'eau par cationisation.

L'essence de l'échange d'ions est la capacité des échangeurs d'ions à absorber les ions positifs et négatifs de l'eau en échange d'une quantité équivalente d'ions échangeurs d'ions. Le processus de traitement de l'eau par la méthode d'échange d'ions, à la suite duquel l'échange de cations se produit, est appelé cationisation.

Les échangeurs de cations dans l'eau gonflent, augmentent de volume. L'énergie d'entrée dans l'échangeur de cations de divers cations en fonction de la valeur de leur activité dynamique peut être caractérisée par la série suivante :

Non< NН 4+ < К + < Мg +2 < Са +2 < Аl +3

Ep = (Q * et) / (un* h k), où W et - dureté de l'eau; Q est la quantité d'eau adoucie, m 3;

a - la surface du filtre échangeur de cations, m 2; h à - la hauteur de la couche de cationite, m.

La durée du filtre est déterminée par la formule :

T k = E p * h k / V k * Zh et. où V à - le taux de filtration de l'eau.

Dans la technique de préparation de l'eau, des échangeurs de cations organiques sont utilisés. Ils contiennent des groupements actifs chimiques fonctionnels, dont H + peut être remplacé par d'autres cations : amines quaternaires NH 3 OH, groupements sulfo HSO 3 , groupements carboxyle COOH. Le groupe HSO 3 a des propriétés fortement acides et COOH - faiblement acides. Selon la teneur en groupes fonctionnels, les échangeurs de cations sont divisés en faiblement acide et fortement acide. Les fortement acides échangent des cations en milieu alcalin, neutre et acide, les faiblement acides - uniquement en milieu alcalin. La qualité des échangeurs de cations est caractérisée par leurs propriétés physiques, leur stabilité chimique et thermique et leur capacité d'échange de travail. La composition fractionnelle caractérise les propriétés opérationnelles de l'échangeur de cations. La capacité d'échange utile dépend du type de cations extraits, du taux de sels dans l'eau adoucie, du pH, de la hauteur de la couche échangeuse de cations, du volume du filtre, du mode de fonctionnement et de la consommation spécifique du réactif régénérant.

Cationisation du sodium.

Cette méthode est utilisée pour adoucir l'eau avec une teneur en matières en suspension de 8 mg / l et une couleur n / b 30 0. La dureté de l'eau diminue avec une cationisation en une étape à 0,05 -0,1 avec deux étapes - jusqu'à 0,01 mg * eq / l. Le processus de cationisation du sodium est décrit par les équations suivantes :

2 Na [K] + Ca (HCO 3) 2 / Mg (HCO 3) 2 ↔Ca [K] 2 / Mg [K] 2 +2 NaHCO 3

2 Na [K] + CaCl 2 / Mg Cl 2 Ca [K] 2 / Mg [K] 2 + 2 NaCl, où [K] est la matrice polymère insoluble.

Après épuisement de la capacité d'échange utile de l'échangeur de cations, il perd sa capacité à adoucir l'eau et doit être régénéré.

Le procédé d'adoucissement de l'eau sur filtres échangeurs de cations comprend les opérations suivantes :

Filtration de l'eau à travers une couche d'échangeur de cations jusqu'à ce que la dureté maximale admissible dans le filtrat soit atteinte ;

Desserrage de la couche échangeuse de cations avec un écoulement d'eau ascendant ;

Vidange d'un coussin d'eau pour éviter la dilution de la solution de régénération ;

Régénération de l'échangeur de cations par filtration d'une solution appropriée ;

Lavage de l'échangeur de cations.

Le choix de la méthode est dicté par les exigences en matière d'eau adoucie, les propriétés de l'eau de source et des considérations techniques et économiques. La régénération est réalisée avec une solution à 5 % de chlorure de sodium à raison de 1,2 m 3 de solution pour 1 m 3 de résine, puis la quantité résiduelle sous forme de solution à 8 %. Le processus de régénération est décrit par la réaction suivante :

Ca [K] 2 / Mg [K] 2 + 2 NaCl↔2 Na [K] + CaCl 2 / Mg Cl 2

Le chlorure de sodium est utilisé en raison de sa disponibilité, de son faible coût, et également du fait que l'on obtient des sels de CaCl 2 et de MgCl 2 facilement solubles, qui sont facilement éliminés avec une solution de régénération et de l'eau.

Adoucissement de l'eau par cationite hydrogène-sodium.

Le traitement de l'eau par cationisation H repose sur sa filtration à travers une couche d'échangeur de cations contenant de l'hydrogène comme ions échangeables.

2 H [K] + Ca (HCO 3) 2 / Mg (HCO 3) 2 ↔Ca [K] 2 / Mg [K] 2 + 2H 2 O + CO 2

2 H [K] + NaCl↔2 Na [K] + HCl; 2 H [K] + Na 2 SO 4 ↔2 Na [K] + H 2 SO 4

Lorsque l'eau est cationisée H, son pH est considérablement réduit en raison des acides formés dans le filtrat. Le CO2 libéré lors de la cationisation H peut être éliminé par dégazage et les acides minéraux resteront dans la solution en quantités équivalentes à la teneur en SO 4 -2 et Cl - dans l'eau d'origine. On peut voir à partir des réactions ci-dessus que l'alcalinité de l'eau dans le processus d'échange d'ions ne change pas. Par conséquent, en mélangeant proportionnellement le filtrat acide après les filtres échangeurs de cations H avec le filtrat alcalin après les filtres échangeurs de cations Na, vous pouvez obtenir une eau adoucie avec une alcalinité différente. C'est l'essence et les avantages de la cationisation H-Na. Appliquer une cationisation H-Na parallèle, séquentielle et mixte. En parallèle - 1 partie de l'eau passe à travers le filtre échangeur de cations Na, l'autre - à travers le filtre échangeur de cations H. Les eaux résultantes sont mélangées dans des proportions telles que l'alcalinité ne dépasse pas 0,4 mg * eq/l. Dans le cas de séquences - une partie de l'eau passe à travers l'échangeur de cations H, puis mélangée avec le reste de l'eau et acheminée vers le filtre de l'échangeur de cations Na. Ceci permet de mieux utiliser la capacité d'échange de l'échangeur de cations H et de réduire la consommation d'acide pour la régénération. La cationisation mixte est effectuée dans un filtre, chargé en haut d'un échangeur de cations H et en bas d'un échangeur de cations Na.

Article n° 118

Procédés d'adoucissement de l'eau

Procédés d'adoucissement de l'eau

Beaucoup d'informations créent des absurdités et de la confusion. Le problème, au lieu d'être résolu, se transforme en dilemme. Cette affirmation est particulièrement vraie pour une situation d'eau dure et à un moment où vous devez déterminer procédés d'adoucissement de l'eau... Que faire : détartrer dans la chaudière ou peut-on encore utiliser de l'eau dure ? Probablement, la réponse sera positive et vous devez appliquer le détartrant. Après tout, il a été prouvé que le calcaire et les dépôts causent souvent de graves dommages aux appareils sanitaires et ménagers.
D'un autre côté, il existe des informations selon lesquelles, selon eux, même l'eau des sources est savoureuse car elle contient des ions calcium et magnésium (ce sont eux, vous vous en souvenez, qui sont la principale cause de formation de tartre). En outre, de nombreux médecins disent que dans notre pays, chaque personne a un manque de calcium et de magnésium dans le corps, ce qui nuit à la santé et entraîne des troubles du système squelettique. On sait également que c'est l'eau saturée de sels « calcaires » qui est la principale source à partir de laquelle on peut obtenir les substances nécessaires à une personne. Mais, en même temps, des procédés d'adoucissement de l'eau sont toujours nécessaires.
D'une part, l'adoucissement de l'eau n'est censément pas obligatoire, mais d'autre part, comment alors économiser les appareils électroménagers ? Pendant ce temps, il existe de nombreux exemples des propriétés étonnantes de l'utilisation de l'eau douce : la bière tchèque des meilleures variétés est fabriquée uniquement à partir d'eau douce, et le thé et le café deviennent plus aromatiques et savoureux. Si vous étiez dans un hôtel turc, vous vous souvenez probablement à quel point votre peau était agréable après avoir pris une douche. C'est parce qu'il utilise un adoucisseur d'eau pour la chaudière et les tuyaux.
Passons de la théorie à la pratique. En Russie, une personne dépense en moyenne environ 300 à 400 litres d'eau pour elle-même, dont la majeure partie correspond aux besoins du ménage, et seulement environ 5 à 10 litres que nous dépensons pour la cuisine. En ce qui concerne la consommation d'alcool, les chiffres ici sont encore moins nombreux - nous ne buvons que 1 à 2 litres.
À cet égard, la seule décision correcte se suggère - pour l'eau potable d'acheter de l'eau dure (acheter en bouteilles) et pour la technologie d'utiliser un adoucisseur d'eau. C'est peut-être le meilleur moyen d'éviter des pannes techniques permanentes, de faciliter et de désengorger le système d'approvisionnement en eau et d'économiser sur les détergents. Mais ce n'est pas aussi facile qu'il y paraît, surtout dans notre pays. Les procédés d'adoucissement de l'eau sont différents.
Bien sûr, les services publics font de leur mieux pour pré-purifier l'eau, mais, en fait, peu dépend d'eux, leur adoucissement de l'eau n'est que superficiel. L'eau dure pénètre presque directement dans les appartements des citoyens, sans passer par le nettoyage nécessaire. Aucun détartrant n'est utilisé.
Une situation complètement différente s'est développée dans les pays étrangers, où le processus de prise d'eau et de détartrage est très bien organisé. En Occident, le traitement de l'eau est pensé dans les moindres détails, car ils purifient vraiment l'eau, mais pas toutes. La distribution des communications est conçue de manière à ce que l'eau douce ne soit fournie qu'au système d'alimentation en eau chaude. Cela augmente la durée de vie de la chaudière et minimise les coûts encourus.
En détartrant la chaudière et l'échangeur de chaleur, ce processus d'adoucissement de l'eau a lieu du fait que l'eau adoucie pénètre dans le circuit de la chaudière. Dans le même temps, l'eau du système d'alimentation en eau froide n'est pas traitée - l'eau dure est fournie sous sa forme d'origine. Mais il y a une astuce ici. Le fait est que l'eau chaude entrante se mélange à l'eau froide et donne 1,5 à 2 meq/l à la sortie. Cependant, ce détartrant n'est pas toujours utilisé. Par exemple, pour l'eau des barils de chasse d'eau, ainsi que l'eau destinée à l'arrosage des pelouses, aucun traitement n'est appliqué.
Ainsi, avec la théorie et la pratique étrangère de la direction procédés d'adoucissement de l'eau et un ensemble d'actions telles que le traitement de l'eau, nous sommes familiers. Que devons-nous faire, dans nos conditions russes, pour parvenir le plus efficacement et le moins cher possible à ce qu'un détartrage naturel se produise et que la dureté de l'eau diminue ?

Combinaison de procédés pour l'adoucissement de l'eau

Pour ce faire, il est tout d'abord conseillé d'être attentif à la dureté de votre eau. Si vous voulez le savoir, ce ne sera pas si facile à faire - vous devrez apporter l'analyse de l'eau pour un échantillon à un laboratoire spécial, où l'adéquation de l'eau est déterminée. Il existe une classification selon laquelle l'eau d'une dureté de 1,5 à 3 meq / l est considérée comme douce, avec des indicateurs de 3 à 6 meq / l - modérément dures. Une eau très dure contient 6 à 9 meq/l de cations salins. Conformément à GOST - l'eau qui vient du robinet doit contenir 7 meq / l de cations de sel. Combinaison de procédés pour l'adoucissement de l'eau réduira la rigidité autant que possible.
Il est à noter que ce paramètre - 7 mg-eq/l a été déduit sans tenir compte des besoins des personnes, en fonction du temps de rupture de la canalisation. Le système de tuyauterie s'use beaucoup plus rapidement avec une dureté de l'eau supérieure à 7 meq / l. Il s'avère que toutes les normes existantes ont été introduites afin d'éviter la prolifération de chaux et d'éviter que la canalisation ne soit bientôt endommagée.
Cependant, afin de ne pas vous tourmenter si vous avez besoin d'un adoucisseur d'eau, vous pouvez déterminer la teneur en sel à l'œil nu. Cependant, cela n'est pas aussi efficace que de combiner des procédés d'adoucissement de l'eau, par exemple avec différents agents de détartrage. De l'eau dure, le calcaire reste sur le diffuseur de la douche et la peau après les procédures d'eau sèche souvent, s'écaille et devient rugueuse en même temps. La quantité de tartre qui reste après avoir fait bouillir l'eau dans la bouilloire ne dit rien, car elle reste même en utilisant de l'eau adoucie.
Revenons au problème posé : comment le résoudre de la manière la plus efficace - afin d'économiser des finances et économiser du matériel ?
À l'heure actuelle, il existe de nombreuses façons d'effectuer une procédure telle que le traitement de l'eau. Le plus simple d'entre eux a toujours été et reste l'ébullition habituelle. Un tel adoucissement de l'eau est efficace avec une dureté carbonatée (dureté temporaire). L'hydrocarbure précipite lors de l'action thermique, du dioxyde de carbone est libéré. Cette méthode est utilisée non seulement dans la vie quotidienne, mais aussi dans l'industrie. Il est particulièrement efficace en présence de chaleur gratuite.
De plus, des méthodes réactives sont parfois utilisées. Lors du processus d'adoucissement de l'eau et d'exposition aux produits chimiques, les sels de calcium sont convertis en composés insolubles, qui forment ensuite un précipité. Champ d'application - usines de traitement des eaux municipales. Le détartrage s'effectue par ajout de chaux éteinte et de soude. Cela élimine les suspensions troubles et contribue également à adoucir l'eau.
Cependant, la combinaison de procédés d'adoucissement de l'eau et d'exposition aux réactifs présente des inconvénients importants qui ne permettent pas d'utiliser cette méthode à domicile. Tout d'abord, vous avez besoin d'un dosage précis des substances. Deuxièmement, ils doivent être stockés quelque part. Troisièmement, le détartrage laisse beaucoup de déchets solides.
Dans les temps anciens, l'eau était adoucie en y ajoutant de la cendre de four. Un moyen tout aussi efficace consiste à ajouter du soda, dans des proportions de 1 à 2 cuillères à café par seau d'eau. Ceci, bien sûr, résout le problème, mais pas à l'échelle dont nous avons besoin. De plus, cela prend du temps et les éléments nécessaires. Nous avons découvert qu'une personne consomme environ 300 litres d'eau par jour - ce qui est beaucoup pour ajouter de la soude à l'eau à chaque fois, la faire bouillir ou la mélanger avec de la cendre.
Les méthodes suivantes sont l'électrodialyse et l'osmose inverse. Les méthodes sont utilisées pour le dessalage, l'adoucissement et la préparation de l'eau pour la consommation. La méthode d'adoucissement de l'eau, à base de résines échangeuses d'ions, est largement utilisée, au cours de laquelle s'effectue l'échange d'ions « durs » contre des ions sodium de la résine. La régénération de la résine obtenue au cours de l'échange d'ions est réalisée à l'aide d'une solution de chlorure de sodium. Les adoucisseurs importés sont fabriqués sous la forme d'un réservoir sous pression à haute résistance. La résine échangeuse d'ions est située à l'intérieur d'un tel conteneur.
Aujourd'hui, il existe de nombreux équipements différents conçus pour l'adoucissement de l'eau. Cependant, les adoucisseurs électromagnétiques sont les plus mobiles, efficaces et pratiquement sans déchets. Par rapport aux mêmes procédés pour l'adoucissement de l'eau et les installations d'osmose et d'échange d'ions, ils sont beaucoup moins chers, plus compacts et ne créent aucun bruit, et n'ont pas d'effets secondaires. Un paramètre important est le temps de purification et le volume d'eau qui peut être purifié dans un certain laps de temps. Par rapport aux analogues existants, l'adoucisseur électromagnétique présente également les meilleurs résultats. Combinaison de procédés pour l'adoucissement de l'eau avec d'autres procédés, donne le meilleur résultat.

"Et passez à autre chose, il reste à traiter la seule méthode d'adoucissement de l'eau restante en tant que telle. On l'appelle " adoucissement de l'eau thermale". Naturellement, d'autres technologies resteront, par exemple, la technologie d'osmose inverse ou de nanofiltration, qui fonctionnent également avec la dureté de l'eau. Mais c'est sur des méthodes spécifiques de traitement de l'eau dure que nous terminerons la sous-section.

La méthode thermique d'adoucissement de l'eau est une méthode dans laquelle l'eau élimine raideur temporaire(pour plus de détails sur la dureté temporaire - dans les articles "Eau dure" et "") en chauffant de l'eau. C'est-à-dire que pour l'adoucissement, on utilise exactement les processus qui conduisent à la formation de tartre dans des conditions normales. En d'autres termes, la formation de tartre est ici un événement souhaitable.

En fait, vous utilisez la méthode thermique d'adoucissement de l'eau presque depuis votre enfance - juste depuis l'âge où vous avez appris à mettre la bouilloire sur le feu. En d'autres termes, lorsque vous faites bouillir de l'eau dans une bouilloire, vous vous assurez que certains des sels de dureté précipitent sous forme de tartre sur la bouilloire. En conséquence, vous buvez du thé avec de l'eau plus douce que celle qui coule du robinet.

Dès lors, la question peut se poser : « Combien de temps faut-il pour faire bouillir de l'eau pour atteindre le niveau de douceur souhaité ? Pour y répondre, il faut réfléchir un peu.

Ainsi, la solubilité des sels de dureté diminue avec l'augmentation de la température. En conséquence, plus la température est élevée, plus ils précipiteront rapidement. Et plus le traitement est long, plus l'adoucissement thermique de l'eau sera complet. Les sels de dureté précipitent lorsqu'ils sont chauffés en fonction de la réaction (par exemple, le bicarbonate de calcium) :

Du point de vue de l'équilibre chimique, plus le dioxyde de carbone s'évapore vite, plus les sels de dureté précipiteront rapidement. C'est-à-dire le premier conseil pratique :

Lors de l'utilisation de la méthode thermique d'adoucissement de l'eau, ne fermez pas complètement le couvercle de la bouilloire (casserole) afin que le dioxyde de carbone puisse s'échapper librement.

En conséquence, si vous laissez le couvercle fermé, le dioxyde de carbone ne peut pas s'évaporer librement et ralentit la vitesse de précipitation des sels de dureté. Par contre, un récipient complètement ouvert pendant l'ébullition entraînera une évaporation rapide de l'eau, ce qui n'est pas très bon, car la teneur totale en sel augmente et le goût de l'eau se dégrade.

Ainsi, vous devez trouver la position optimale du couvercle sur la bouilloire pour votre propre eau dure.

En outre, la deuxième conséquence de la réaction de précipitation thermique des sels de dureté du point de vue de l'équilibre chimique est que plus il y a de sels de dureté (c'est-à-dire plus la dureté de l'eau est élevée), plus la précipitation se produira rapidement. C'est-à-dire que la conclusion pratique est la suivante :

si votre eau a une dureté inférieure à 4 meq/l (4 mmol/l), alors adoucir thermiquement cette eau n'en vaut pas la peine.

En effet, la précipitation des sels de dureté se produira trop lentement, et trop d'eau s'évaporera, ce qui peut détériorer son goût (ce que chaque individu détermine pour lui-même, car il n'y a pas de compagnon pour le goût et la couleur).

Bien sûr, nous avons promis de nommer le temps exact pendant lequel tous les sels de dureté vont précipiter. Malheureusement, il est impossible d'appeler cette heure si simplement, car il est très difficile de prendre en compte tous les paramètres - à la fois la température de l'eau et la dureté de l'eau, et combien le couvercle est ouvert, et combien le dioxyde de carbone est dans l'eau, etc.

Soit dit en passant, en plus de ces paramètres chimiques, un autre est important - superficie.

Ainsi, plus la surface sur laquelle le tartre peut se former est grande, plus l'adoucissement thermique de l'eau sera complet.

Et, si vous utilisez une bouilloire et que la surface de ses parois et de son fond en contact avec l'eau est de 30 centimètres carrés, vous obtiendrez le moins de ramollissement possible avec le reste de la moustache. Mais si vous doublez la surface en contact avec l'eau, l'efficacité de l'adoucissement de l'eau augmentera à peu près de la même manière, et donc le temps de traitement.

Il convient également de garder à l'esprit que si vous venez de commencer à adoucir thermiquement l'eau dans une nouvelle bouilloire, du fait que les sels de dureté sont moins "pratiques" à cristalliser sur une surface lisse, l'adoucissement au début ne sera pas aussi efficace comme plus tard, quand à bonne échelle s'accumule sur les murs.

On peut nommer le temps approximatif d'adoucissement thermique de l'eau pour une dureté voisine de 7 meq/l. Ce temps est de 2-3 minutes (hors surface supplémentaire et avec une épaisse couche de calcaire).

En conséquence, la question devrait se poser: "Comment pouvez-vous déterminer indépendamment combien vous devez faire bouillir de l'eau pour l'adoucir?" La réponse à cette question est simple:

pour déterminer la durée de l'adoucissement thermique de l'eau, une expérience doit être réalisée.

L'expérience consistera dans le fait que vous ferez bouillir le même volume d'eau (par exemple, un verre) pendant des temps différents (dans une bouilloire avec à peu près la même couche de tartre et la même surface). Et évaluez le goût de l'eau bouillie et réfrigérée qui en résulte. Il est impératif de refroidir l'eau à température ambiante avant de tester, car une personne ne reconnaît pas très bien le goût de l'eau chaude.

Vous devez également tenir compte du fait que l'eau bouillie pendant un certain temps, puis versée dans les récipients pour refroidissement, doit être fermée! Sinon, l'oxygène se dissoudra dans l'eau, ce qui modifiera le goût de l'eau - le goût de l'oxygène (sucré) se fera sentir, et non de l'eau douce.

Lors de la dégustation, vous devez avoir un verre de contrôle - avec l'eau d'origine non bouillie. Il n'est pas nécessaire d'avaler de l'eau, il suffit de la tenir dans la bouche et de la recracher. Après chaque prélèvement d'eau, rincez-vous la bouche avec de l'eau brute non adoucie thermiquement. Notez vos sentiments - la différence peut être si subtile qu'elle sera perdue après plusieurs répétitions.

Par exemple, la procédure de dégustation de l'eau après adoucissement thermique pour déterminer le temps d'exposition optimal est la suivante :

1. Goûtez l'eau d'un verre et notez les notes de goût pour ce verre.
2. Rincez-vous la bouche avec de l'eau thermale originale non adoucie.
3. Goûtez le deuxième verre et notez les notes de goût pour celui-ci.
4. Rincez-vous la bouche avec de l'eau non diluée

Et ainsi de suite, en faisant au moins trois répétitions. En conséquence, chaque échantillon adouci aura au moins trois notes. La valeur moyenne s'affiche et le temps optimal est sélectionné !

La détermination du temps d'adoucissement de l'eau thermale peut être rendue plus précise. Pour ce faire, vous avez besoin d'un appareil - un compteur TDS ou un compteur de sel. Cet appareil mesure la teneur totale en sels de l'eau (y compris les sels de dureté). En conséquence, si, après la méthode thermique d'adoucissement de l'eau, les sels de dureté précipitent partiellement, l'appareil affichera une diminution de la teneur totale en sel.

De plus, étant donné que l'appareil ne mesure pas la dureté de l'eau, mais précisément la teneur en sel total, il est possible de déterminer le moment où l'ébullition n'enlève pas tant la dureté temporaire de l'eau, combien elle augmente la teneur totale en sel en raison à l'évaporation de l'eau.

Naturellement, il est préférable de vérifier les lectures de l'appareil par goût - sinon on ne sait jamais ce qu'il affiche 🙂

Lors de l'achat d'un compteur de sel, vous devez acheter un appareil avec un compensateur de température. Sinon, dans une eau de températures différentes, mais avec la même teneur en sel, cela donnera des valeurs différentes. Eh bien, en général, un salinomètre est un appareil utile, il peut déterminer non seulement l'efficacité de l'adoucissement thermique de l'eau, mais également l'efficacité du travail de l'eau en général.

Soit dit en passant, une note importante : si vous utilisez un filtre pour boire avec de la résine échangeuse d'ions ou un filtre utilisant la technologie de nanofiltration ou d'osmose inverse, ou un distillateur ou un autre filtre qui réduit considérablement la teneur totale en sel ou la dureté de l'eau, alors il il n'y a pas d'adoucissement de l'eau dans la méthode thermique.

Ainsi, la méthode thermique d'adoucissement de l'eau est accessible à tous, il ne reste plus qu'à choisir la durée optimale d'adoucissement.