Inštalácia zmäkčovača vody sa vo všeobecnosti považuje za účinný spôsob, ako zabrániť tvorbe vodného kameňa v systémoch reverznej osmózy (RO). Mnohí prevádzkovatelia zariadení však zisťujú, že k tvorbe vodného kameňa na membráne RO stále dochádza aj po úprave zmäkčovaním. Diferenčný tlak stále stúpa, frekvencia čistenia sa zvyšuje a výkon membrány postupne klesá.
Dôvod je jednoduchý: zmäkčovač vody odstraňuje iba ióny tvrdosti, ako je vápnik a horčík. Nezaoberá sa všetkými látkami na usadzovanie vodného kameňa ani neodstraňuje zložitú chémiu, ktorá spôsobuje zanášanie membrány reverznou osmózou.
Zmäkčovanie neodstraňuje oxid kremičitý
Jednou z najčastejších príčin znečistenia membrány je usadzovanie oxidu kremičitého. Zmäkčovače vody fungujú prostredníctvom iónovej výmeny, pričom nahrádzajú vápnik a horčík iónmi sodíka. Oxid kremičitý však existuje hlavne ako rozpustená kyselina kremičitá alebo koloidné častice, a nie nabité ióny tvrdosti. Vďaka tomu prejde zmäkčovačom takmer nedotknutý.
Keď napájacia voda obsahuje viac ako 30 – 40 ppm oxidu kremičitého, koncentrácia v blízkosti povrchu membrány môže prekročiť limit rozpustnosti, najmä v systémoch s vysokou-regeneráciou RO. Oxid kremičitý potom polymerizuje a vytvára sklo-usadu, ktorá silne priľne k membráne a je mimoriadne ťažké ju odstrániť bežným čistením kyselinou.
| Parameter | Výkon zmäkčovača vody |
|---|
| Vápnik a horčík | Odstránené |
| oxid kremičitý (SiO₂) | Neodstránené |
| Koloidný oxid kremičitý | Neodstránené |
| Riziko tvorby vodného kameňa oxidu kremičitého | Zostáva vysoká |
To je dôvod, prečo zdroje podzemnej vody so zvýšeným obsahom oxidu kremičitého často zažívajú usadzovanie RO membrány napriek vynikajúcemu odstráneniu tvrdosti.
Síranové usadzovanie sa môže stále vyvíjať
Odstránenie tvrdosti neodstráni tvorbu vodného kameňa-súvisiaceho so síranom. Priemyselné systémy RO sa bežne stretávajú s usadeninami, ako je síran vápenatý (sadra), síran bárnatý a síran strontnatý. Tieto zlúčeniny sa riadia skôr chémiou nasýtenia než samotnou tvrdosťou.
Dokonca aj voda s relatívne nízkou koncentráciou vápnika môže byť stále presýtená síranovými soľami vo vnútri systému RO. Ako voda prechádza cez membránové prvky, rozpustené pevné látky sa čoraz viac koncentrujú, čo vytvára ideálne podmienky pre zrážanie síranov.
| Bežná sulfátová stupnica | Charakteristika |
| Síran vápenatý (CaSO₄) | Bežné v priemyselnej napájacej vode |
| Síran bárnatý (BaSO₄) | Extrémne nízka rozpustnosť |
| Síran strontnatý (SrSO₄) | Menej časté, ale ťažko odstrániteľné |
Z tohto dôvodu zostáva usadzovanie síranov jednou z najčastejších príčin znečistenia membrány reverznou osmózou v systémoch používajúcich zmäkčenú napájaciu vodu.
Vysoká miera obnovy zintenzívňuje koncentračnú polarizáciu
Samotná kvalita predúpravy RO nemôže zabrániť usadzovaniu vodného kameňa, ak miera obnovy prekročí konštrukčné limity.
Počas prevádzky sa vyradené soli hromadia v blízkosti povrchu membrány a vytvárajú koncentračnú hraničnú vrstvu. Koncentrácia soli v tejto vrstve môže byť dvakrát až trikrát vyššia ako v prúde hlavného koncentrátu. V systémoch s vysokou-výťažnosťou môže koncentrácia prekurzorov usadzovania vo vnútri konečných membránových prvkov dosiahnuť päť až desaťnásobok pôvodnej koncentrácie privádzaného materiálu.
Za týchto podmienok môže byť dokonca aj zmäkčená voda presýtená, čo spôsobí, že oxid kremičitý, síranové soli alebo ióny zvyškovej tvrdosti sa vyzrážajú a vytvárajú usadeniny vodného kameňa.
Výkon aviváže môže časom klesať
Zmäkčovače vody nie sú bezúdržbové{0}}zariadenia. Vyčerpanie živice, premostenie soli, poruchy ventilov a neúplná regenerácia môžu viesť k úniku tvrdosti.
Dokonca aj malý prielom tvrdosti iba 2–3 ppm sa môže stať vysoko koncentrovaným vo vnútri systému s vysokou-výťažnosťou RO. Po niekoľkonásobnej koncentrácii môžu tieto zvyškové ióny stále produkovať významné škálovanie membrány.
Pravidelné monitorovanie výstupnej tvrdosti zmäkčovača je preto nevyhnutné, ale v každodennej{0}}každodennej{1}}prevádzke závodu sa naň často zabúda.
Zmäkčená voda stále vyžaduje správnu kontrolu pH a antiscalant
Ďalšou bežnou mylnou predstavou je, že zmäkčená voda už nevyžaduje úpravu pH alebo dávkovanie antiscalantu. V skutočnosti sa správanie pri tvorbe vodného kameňa mení s chemickým zložením vody:
- Vyššie pH vo všeobecnosti znižuje rozpustnosť oxidu kremičitého a zvyšuje riziko tvorby vodného kameňa oxidu kremičitého.
- Nižšie pH môže kontrolovať určité hydroxidy kovov, ale môže podporovať iné formy zrážania.
- Generické prostriedky proti usadzovaniu vodného kameňa určené predovšetkým na kontrolu uhličitanu vápenatého môžu poskytovať obmedzenú ochranu proti usadzovaniu oxidu kremičitého alebo síranu.
Mnohé priemyselné RO systémy preto dosahujú najlepšie výsledky kombináciou zmäkčovania vody so starostlivo vybranými RO antiscalantmi a optimalizovanou kontrolou pH.
Zmäkčovač vody je dôležitou súčasťou predúpravy RO, ale nie je úplným riešením na prevenciu tvorby vodného kameňa na membráne. Oxid kremičitý, síranové soli, nadmerná miera regenerácie, problémy s výkonom zmäkčovadla a nesprávne dávkovanie chemikálií môžu prispieť k znečisteniu membrány reverznou osmózou.
Aby sa maximalizovala životnosť membrány a udržal sa stabilný výkon systému, operátori by mali vyhodnotiť celú chémiu napájacej vody a nezameriavať sa iba na odstraňovanie tvrdosti. V mnohých prípadoch je najúčinnejšou stratégiou kombinácia zmäkčovania, dávkovania antiscalantu, správneho návrhu regenerácie a nepretržitého monitorovania kvality vody.
