Ionenwisselaars spelen een centrale rol in de moderne waterbehandeling. Ze worden gebruikt om opgeloste ionen efficiënt te verwijderen en water aan te passen aan specifieke vereisten - of het nu gaat om industriële processen, de productie van gedemineraliseerd water (volledig gedemineraliseerd water) of de recycling van proceswater. In dit artikel leggen we uit wat de functie is van kationen- en anionenwisselaars, welke ionen worden verwijderd met verschillende soorten harsen en wanneer het zinvol is om een CO₂-truppelfilter te gebruiken.
Inhoudsopgave
Kationenwisselaar: verwijdering van positieve ionen (kationen)
1. sterk zure kationenwisselaars (SAC)
Sterk zure kationenwisselaars bevatten functionele groepen zoals sulfonzuur, die sterk geïoniseerd zijn en daarom zelfs bij een lage pH-waarde actief blijven. Deze kationenwisselaars vervangen positief geladen ionen (kationen) in het water door waterstofionen. Dit verwijdert op effectieve wijze hardheidsvormers zoals calcium en magnesium, wat vooral belangrijk is bij ontharding en demineralisatie.
Toepassingsgebieden
- Verzachten:
- Verwijdering van hardheidsvormers zoals (calciumionen) en (magnesiumionen), die kalkaanslag veroorzaken.
- Demineralisatie:
- Verwijdering van alle kationen, inclusief (natrium), (kalium) en (ijzer), in combinatie met anionenwisselaars.
Verbindingen die worden verwijderd
- Verharder
- Natrium en kalium
- Zware metaalionen zoals ijzer, koper of lood
Verbindingen die niet worden verwijderd
- Anionen zoals chloride, sulfaat of nitraat
- Niet-ionische verbindingen zoals organische stoffen of onopgeloste deeltjes
2. zwak zure kationenwisselaars (WAC)
Zwak zure kationenwisselaars bevatten carboxylgroepen die geïoniseerd worden in hogere pH-bereiken en daarom positief geladen ionen (kationen) kunnen binden. Ze zijn vooral effectief in het verwijderen van kationen die gebonden zijn aan carbonaathardheid (bicarbonaten). In tegenstelling tot sterk zure kationenwisselaars werken ze alleen in een alkalisch tot neutraal pH-bereik en zijn daarom selectiever in hun toepassing.
Toepassingsgebieden
- Selectieve verwijdering van carbonaathardheid:
- Binding van calcium- en magnesiumionen, die aanwezig zijn in de vorm van bicarbonaten.
- Regeneratie met kleine hoeveelheden chemicaliën:
- Vergeleken met sterk zure harsen hebben zwak zure harsen minder zuur nodig voor regeneratie.
Verbindingen die worden verwijderd
- Verharders in de vorm van bicarbonaten.
- Zware metaalionen zoals ijzer, die gebonden zijn aan bicarbonaten
Verbindingen die niet worden verwijderd
- Niet-bicarbonaathardheid: sulfaten of chloriden van calcium en magnesium
- Anionen zoals chloride of nitraat
Foto: Onze kationen- en anionenwisselaars ALMA ION
Anionenwisselaar: Verwijdering van negatieve ionen (anionen)
1. zwak basische anionenwisselaars (WBA)
Zwak basische anionenwisselaars hebben functionele groepen zoals aminogroepen die zwakke zuren zoals koolzuur en organische anionen kunnen binden. Ze werken in een neutraal tot licht alkalisch pH-bereik en zijn ideaal voor het verwijderen van specifieke anionen. Een doorslaggevend nadeel is dat zwak basische anionwisselaars niet rechtstreeks opgeloste CO₂ kunnen verwijderen.
Toepassingsgebieden
- Voorbehandeling:
- Ontlasting van sterk basische anionwisselaars door voorverwijdering van chloriden (), sulfaten () en bicarbonaten ().
- Verwijdering van zwakke zuren:
- Binding van koolzuur () en organische anionen.
Verbindingen die worden verwijderd
- Anionen zoals chloride, sulfaat en nitraat
- Bicarbonaat
- Zwakke organische anionen en koolzuur
Verbindingen die niet worden verwijderd
- Opgelost kooldioxide
- Zwak gedissocieerde anionen die buiten het effectieve pH-bereik liggen
2. sterk basische anionenwisselaars (SBA)
Sterk basische anionenwisselaars bevatten quaternaire ammoniumgroepen die een hoge affiniteit hebben voor alle soorten anionen, inclusief zwak gedissocieerde zuren zoals kiezelzuur. Ze werken over een breed pH-bereik en zijn ideaal voor het verwijderen van alle soorten anionen, inclusief anionen die zwak of niet volledig geïoniseerd zijn.
Toepassingsgebieden
- Demineralisatie:
- Verwijdering van alle anionen (bijv. chloride, sulfaat, nitraat) in combinatie met sterk zure kationenwisselaars.
- Verwijdering van kiezelzuur en restalkaliteit:
- Verwijdering van sporenelementen en minimale restionen om maximale waterzuiverheid te bereiken.
Verbindingen die worden verwijderd
- Alle klassieke anionen: Chloride, sulfaat, nitraat, fosfaat
- Zwak gedissocieerde zuren: kiezelzuur
- Organische anionen en residuen van organische zuren
- Restanten van alkaliteit zoals bicarbonaten
Verbindingen die niet worden verwijderd
- Niet-ionische stoffen zoals onopgeloste organische stoffen
- Moleculaire CO₂, als er vooraf geen CO₂-riser is gebruikt
Foto: Onze ionenwisselaar ALMA ION met stroomopwaarts meerlagenfilter ALMA Fil
Wanneer is een CO₂-Riesler nuttig?
Een CO₂ trickling filter wordt gebruikt wanneer opgeloste kooldioxide uit het water verwijderd moet worden. Dit wordt geproduceerd wanneer bicarbonaat wordt omgezet in koolzuur in een kationenwisselaar. Het koolzuur valt vervolgens uiteen in en water. Deze opgeloste CO₂ vormt een uitdaging voor de waterbehandeling, vooral in systemen met anionenwisselaars.
Redenen voor het gebruik van een CO₂-grijper
1. ontlasting van de anionenwisselaar
CO₂ kan niet rechtstreeks verwijderd worden door anionenwisselaars omdat het ongeladen is. Het vormt echter weer bicarbonaat in de hars door te reageren met hydroxide-ionen, wat de capaciteit van de anionenwisselaar onnodig belast en de efficiëntie verlaagt.
Een CO₂-druppelaar verdrijft deze CO₂ uit het water voordat het de anionenwisselaar ingaat. Dit beschermt de hars en verlengt de levensduur. Het vermindert ook de hoeveelheid regeneratie die nodig is, omdat er minder regenereerbare ionen zoals bicarbonaat in de hars achterblijven.
2. optimalisatie van de pH-waarde
De in het water opgeloste CO₂ verlaagt de pH-waarde van het water omdat het gedeeltelijk wordt omgezet in koolzuur. Een lage pH-waarde (lager dan 6) kan de efficiëntie van een anionenwisselaar aantasten en het hele ionenwisselingsproces destabiliseren.
Een CO₂-druppelaar verwijdert de overtollige CO₂, wat de pH-waarde stabiliseert op een neutraler niveau (6-7). Dit zorgt voor ideale omstandigheden voor de anionenwisselaar, aangezien de hars het meest efficiënt werkt in dit pH-bereik.
3. verbetering van de waterkwaliteit
De verwijdering van CO₂ vermindert de alkaliteit van het behandelde water. Alkaliteit, voornamelijk in de vorm van bicarbonaten, kan ongewenst zijn in behandeld water, vooral bij de productie van demiwater (volledig gedemineraliseerd water).
Een CO₂-druppelaar helpt de anionenwisselaar om de resterende anionen zoals chloride, sulfaat en nitraat efficiënter te verwijderen. Dit verhoogt de zuiverheid van het water en verlaagt de geleidbaarheid verder, wat essentieel is voor toepassingen in de elektronica-, chemische en voedingsindustrie.
4. kostenoptimalisatie
Een CO₂-druppelaar verlaagt de bedrijfskosten van een waterzuiveringssysteem. Door de belasting op de anionenwisselaar te verminderen, is er minder regeneratiemiddel (zoals natronloog) nodig en wordt de levensduur van de harsen verlengd. Dit bespaart niet alleen op chemische kosten, maar verlaagt ook de onderhoudskosten en stilstandtijden van het systeem.
Samenvatting
De combinatie van kationenwisselaars, anionenwisselaars en een CO₂-tricklingfilter is een belangrijk proces in waterbehandeling:
- Sterk zure en zwak zure kationenwisselaars verwijderen positief geladen ionen zoals calcium en magnesium en verlagen de carbonaathardheid door ze te vervangen door waterstofionen.
- Zwak alkalische en sterk alkalische anionwisselaars verwijderen negatief geladen ionen zoals chloride, sulfaat, nitraat en zelfs zwak gedissocieerde stoffen zoals kiezelzuur.
- Een CO₂-druppelfilter is een efficiënte oplossing om opgeloste CO₂ uit het water te verwijderen. Dit ontlast de anionenwisselaar, stabiliseert de pH-waarde en verbetert de waterkwaliteit door de resterende alkaliteit te verminderen.
Door het gerichte gebruik van deze technologieën kan water behandeld worden met een hoge zuiverheidsgraad en tegelijkertijd op een economische manier. De keuze van de juiste combinatie van ionenwisselaars en een CO₂-zuiveraar hangt af van de specifieke vereisten van het betreffende systeem. Met een goed doordachte planning en implementatie kunnen de bedrijfskosten worden verlaagd en kan de efficiëntie van het waterbehandelingssysteem aanzienlijk worden verhoogd.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
