Zmiękczanie wody - wymiana jonowa - ProWater Softener
Jony wapnia i magnezu są wypłukiwane z gleby oraz ze skał przez infiltrującą w głąb wodę, a osiągnąwszy warstwę wodonośną są w niej kumulowane. Mianem wody twardej określa się taką, która zawiera dużo jonów wapnia i magnezu.
Klasyczne zmiękczanie wody oparte jest na wymianie jonowej realizowanej na kationicie silnie kwaśnym pracującym w cyklu sodowym. Zapewnia to prawie całkowitą wymianę jonów wapnia Ca++ i magnezu Mg++ oraz zapobiega tworzeniu się osadu w postaci trudno usuwanego kamienia jaki tworzą sole tych pierwiastków.
Pierwiastki wapń, magnez i sód są jonami dodatnimi zwanymi kationami. Wymiana zachodzi w trakcie przepływania wody przez żywicę jonowymienną znajdującą się w zbiorniku. Żywica, polistyren-DVB, w nowoczesnych urządzeniach zmiękczających, składa się z miliona drobnych plastikowych kuleczek (perełek). Każda z nich posiada wiele ujemnie naładowanych miejsc (centr aktywnych) przyciągających dodatnie kationy. Jony wapnia i magnezu wymieniane są na nie powodujące twardości jony sodu. Gdy wszystkie centra aktywne jonitu zajęte są przez wapń i magnez i dalsza wymiana nie może mieć miejsca - potocznie mówi się, że jonit się wyczerpał i musi zostać zregenerowany.
W trakcie procesu wymiany małe ilości silniej naładowanych kationów (np. żelazo, mangan) są również usuwane jak wapń i magnez powodując blokowanie się jonitu. Dlatego woda przed zmiękczeniem powinna być wstępnie uzdatniona tak aby ilość żelaza nie była wyższa od 0,2 mg/ l , manganu 0,1 mg/ l i utlenialność była poniżej 3 mgO2/ l.
Regeneracja jest procesem w pełni automatycznym, podczas którego wypłukuje się do kanalizacji wszystkie zanieczyszczenia. Jonit regenerowany jest wodnym roztworem chlorku sodu (pastylkowej soli kuchennej). Solanka zasysana jest ze zbiornika solanki i mieszana ze strumieniem wody, a następnie przepływa w dół przez jonit, którego centra aktywne zajęte są przez wapń i magnez. Mimo, że pierwiastki te posiadają jednostkowo większy ładunek niż sód to ze względu na nasycenie roztworu są on wstanie wyprzeć z centr aktywnych zatrzymane w trakcie pracy jony powodujące twardość. W odpływie pojawia się wapń i magnez, a wszystkie centra aktywne zajęte są przez sód, żywica jest zregenerowana - gotowa do zmiękczania.
Wymiana jonowa jest możliwa z dwóch powodów:
- Kationy różnią się między sobą ładunkiem elektrycznym,
- Kationy o silniejszym ładunku np. wapń, magnez są z większą siłą przyciągane przez centra aktywne jonitu niż np. słabo naładowane kationy sodu.
Typowe reakcje zachodzące podczas zmiękczania:
- kationit silnie kwaśny
Kt-Na2 + Ca(HCO3)2 ==> Kt-Ca + 2NaHCO3
Kt-Na2 + MgCl2 ==> Kt-Mg + 2NaCl
Kt-Na2 + CaSO4 ==> Kt-Ca + Na2SO4 - w czasie regeneracji
Kt-Ca + 2NaCl ==> Kt-Na2 + CaCl2
Kt-Mg + 2NaCl ==> Kt-Na2 + MgCl2
