Dekarbonizacja wody to proces, który może być stosowany zarówno w sektorze przemysłowym, jak i w gastronomii. Na czym polega dekarbonizacja wody? Kiedy jest ona niezbędna? Jakie są metody dekarbonizacji wody

W dzisiejszym artykule skupimy się na temacie, który jest ściśle związany z twardą wodą. Istnieje wiele rodzajów zmiękczania wody, w tym dekarbonizacja. Wiele lokali gastronomicznych korzysta z niej chętnie, ale jest to również konieczność dla wielu branż. Ten temat związany jest z twardością wody. Warto go krótko przypomnieć, aby lepiej zrozumieć dekarbonizację i sposób jej wykonywania.

Twardość wody - od tego należy zacząć

Artykuł: Czym jest twarda woda i jak ją zmiękczyć? Wyjaśniłem dokładnie na czym polega to zjawisko. Twarda woda jest bardzo powszechna w Polsce. O ile wysoki poziom twardej wody nie stanowi zagrożenia dla zdrowia, o tyle może powodować duże straty energii, pogorszenie warunków technicznych oraz wyższe koszty. Skutki te dotyczą zarówno sektora przemysłowego, jak i gospodarstw domowych. Ważne jest, aby chronić instalacje wodne, urządzenia i inny sprzęt związany z wodą przed twardą wodą.

Często mówimy o twardości ogólnej lub wody. Jest to cecha charakterystyczna wody. Jest to suma wszystkich jonów wapnia i magnezu we wszystkich kombinacjach z innymi związkami chemicznymi. Twardość ogólna wody składa się z twardości węglanowej (zwanej też twardością przemijającą) i niewęglanowej (twardość nieprzemijająca).

Twardość węglanowa lub twardość przemijająca jest spowodowana przez wodorowęglan wapnia, (Ca(HCO3 )2 ), i węglan magnezu (Mg[HCO3 _)2). Wodorowęglany w wodzie po podgrzaniu pod wpływem temperatury ulegają redukcji do form nierozpuszczalnych. Jest to dobrze znany kamień kotłowy. Więcej informacji można znaleźć tutaj: Co powinieneś wiedzieć o kamieniu kotłowym. Poniżej znajduje się zapis reakcji, który pokazuje przyczyny, usuwanie i zapobieganie.

Ca(HCO3)2 - CaCO3| +CO2 +H2O

Mg(HCO3)2 - MgCO3| +CO2 +H2O

Do usunięcia twardości węglanowej wystarczy ogrzewanie. Jest to bardzo łatwe i dlatego używa się nazwy twardość przemijająca. Kamień łatwo osadza się na ścianach rur, przez które przepływa woda oraz na dnach zbiorników, tworząc coraz większą warstwę. Straty energii do 10% mogą być spowodowane już 1mm osadu Jest to zjawisko niebezpieczne dla kotłów, kotłów grzewczych i grzejników.

Twardość niewęglanowa, nieprzemijająca jest przeciwieństwem twardości węglanowej. Ten rodzaj twardości składa się głównie z soli wapnia i soli magnezu. W ich skład wchodzą siarczany, chlorki i znaczna ich ilość. Ich występowanie powoduje powstawanie tzw. kamienia gipsowego. Sole te mogą powstawać naturalnie lub wtórnie podczas gotowania wody. Jest to rodzaj twardości, który utrzymuje się po przegotowaniu wody.

Na czym polega dekarbonizacja wody?

Dekarbonizacja wody jest częścią procesów zmiękczania. Odnosi się to do zmniejszenia twardości węglanowej wody całkowicie lub częściowo, w zależności od sytuacji. W ten sposób można wyeliminować zasadowość ogólną.

Gdzie wykonuje się dekarbonizację wody?

Dekarbonizację wody stosuje się do przygotowania wody kotłowej (Kotły parowe-oszczędności z systemów uzdatniania wody instalacyjnej), oraz do uzyskania odpowiednich parametrów wody dla wież chłodniczych (czytaj więcej: Woda chłodząca, Uzdatnianie wody dla wież chłodniczych, a klimatyzacja). Dekarbonizację stosuje się również do przygotowania wody technologicznej dla wielu gałęzi przemysłu spożywczego - browarnictwa (Jakość wody dla browarnictwa - jakiej wody potrzebujesz do warzenia?, Uzdatnianie wody produkcyjnej dla sektora spożywczego).

Dekarbonizacja pozwala uzyskać wodę, która nie pozostawi po sobie kamienia i nie spowoduje szybkiego powstawania korozji czy osadów biologicznych. (czytaj: Biocydy - który wybrać? Gdzie kupić? ).

Gastronomia to kolejne zastosowanie dla dekarbonizacji wody. Piece konwekcyjne wyposażone są w filtry zapobiegające osadzaniu się kamienia. Jest to metoda, którą stosują piekarnie, aby chronić swój sprzęt i uzyskać odpowiednią twardość wody do wypieków. Dekarbonizacja odgrywa istotną rolę w uzyskaniu wody potrzebnej do parzenia kawy. Zbyt mała twardość węglanowa sprawia, że woda jest kwaśna i nie nadaje się do spożycia. Zbyt duża twardość węglanowa w wodzie spowoduje silne spłaszczenie smaku i aromatu. Idealna twardość węglanowa dla kawy to 3-4 dH (stopnie niemieckie). Dowiedz się więcej o sposobie parzenia kawy w artykule: Aromatyczna kawa z najlepszej kawiarni Jakość wody ma kluczowe znaczenie

Istnieje kilka metod, którymi można dekarbonizować wodę.

Istnieje wiele sposobów na dekarbonizację wody. Możemy wyróżnić dekarbonizację:

  • Termiczną
  • Chemiczne (z użyciem wapna lub kwasu).
  • Z zastosowaniem wymiany jonowej

Dekarbonizacja termiczna

Do rozkładu węglanów w dekarbonizacji termicznej wykorzystuje się ciepło 90-100 stopni Celsjusza. Poniżej przedstawiono kolejność zdarzeń:

Ca(HCO3)2 - CaCO3| +CO2 +H2O

Mg(HCO3)2 - MgCO3 +CO2 +H2O

MgCO3 +H2O- Mg(OH)2|+CO2

Proces termicznej dekarbonizacji odbywa się w specjalnych reaktorach i może trwać od kilkunastu do kilkudziesięciu minut. Pozwala to na przygotowanie wody do wykorzystania w kotłach nisko- i średniociśnieniowych. Niekiedy dekarbonizacja termiczna może być stosowana jako etap wstępny do zmiękczania wody metodą strąceniową lub izonitową.

Dekarbonizacja wody przy użyciu wapna

Polega na dodaniu do wody wapna lub mleka wapiennego. Reaktor jest odpowiedzialny za procesy wytrącania i eliminacji osadu. Proces dekarbonizacji przy użyciu wapna może trwać nawet długo. Wszystko zależy od warunków: twardości wody przeznaczonej do dekarbonizacji oraz ilości związków organicznych w wodzie. Temperatura, w której woda jest mieszana z reagentem. Jeśli temperatura jest niska, może to trwać nawet kilka godzin. Jeśli osiąga 100 stopni Celsjusza, trwa to zaledwie 10 minut.

Dekarbonizacja wapna zachodzi, gdy do wody dodaje się wodorotlenek wapnia. Reaguje on najpierw z dwutlenkiem węgla, a następnie z wodorowęglanem wapnia. W ten sposób pojawia się:

CO2 + Ca(OH)2 - CaCO3 |+H2O

Ca(HCO3)2 + Ca(OH) 2 - 2CaCO3| + 2H2O

Parametry wody surowej wykorzystywane do określenia skuteczności procesu dekarbonizacji wapnem. Nie we wszystkich przypadkach jest to możliwe. Czasami konieczne jest zastosowanie innej metody. Dekarbonizacja wapna stosowana jest między innymi do przygotowania wód chłodniczych. Może być również stosowana do zmiękczania wody o podwyższonej twardości węglanowej.

Dekarbonizacja kwasowa

Kolejną metodą jest dekarbonizacja kwasowa. Jest ona również znana w żargonie uzdatniania wody jako szczepienie kwasem. Proces ten przekształca twardość węglanową w odpowiedniki niewęglanowe. Dzieje się tak, gdy silny kwas mineralny (solny lub siarkowy) są dodawane do wody. Oto jak kwas solny reaguje z wodą.

Ca(HCO3)2 + 2HCl - CaCl2 + 2CO2 + 2H2O

Mg(HCO3) 2 + 2HCl - MgCl2 + 2CO2 + 2H2O

Proces dekarbonizacji kwasem stosowany jest tylko do uzyskania pomocniczej lub obiegowej wody chłodzącej. Ważne jest, aby przy stosowaniu tej metody dokładnie monitorować dozowanie kwasu. Zbyt duża ilość kwasu może spowodować, że woda stanie się korozyjna. W wyniku reakcji dekarbonizacji kwasu powstaje dwutlenek węgla. Musi on zostać usunięty przed rozpoczęciem cyrkulacji wody chłodzącej.

Wymiana jonowa jest metodą dekarbonizacji.

Adsorpcja wymienna jest podstawą procesu wymiany jonowej. Dekarbonizację wody uzyskuje się poprzez zastosowanie słabo kwaśnych jonów z jonem wymieniacza wodoru. Zapis chemiczny reakcji jest następujący:

2KtH + Ca(HCO3)2 - Kt2Ca + 2H2O +2CO2

2KtH + Mg(HCO3) 2 - Kt2Mg + 2H2O + 2CO2

Jest to uproszczona forma zapisu K, który oznacza kationit. W przypadku wymieniaczy wodorowych uwzględnia się jon wodorowy K1H i jon sodowy KtNa.

Ten rodzaj dekarbonizacji stosuje się, gdy w wodzie występuje duże stężenie węglanów wapnia lub magnezu. Jeśli twardość węglanowa i niewęglanowa są podobne, lub jeśli twardość niewęglanowa jest wyższa, lepiej zastosować całkowite zmiękczanie wody za pomocą silnie kwaśnego wymiennika sodowego (tak działają znane zmiękczacze). Opis: Jak działa zmiękczacz wody.

Przed zastosowaniem filtrów dekarbonatyzujących wymagana jest wstępna filtracja wody. Aby zatrzymać cząstki osadów przed dostaniem się do wody, stosuje się filtry mechaniczne. Brak odfiltrowania zanieczyszczeń mechanicznych może spowodować spadek wydajności urządzenia, a nawet jego awarię.