Ile Sodu w Wodzie Demineralizowanej? Wszystko, Co Musisz Wiedzieć
- Szczegóły
Trudno jest znaleźć jasną definicję i standardy dla destylowanej, demineralizowanej i dejonizowanej wody, dlatego warto przyjrzeć się procesom, które prowadzą do uzyskania wody o wysokiej czystości. Aby zapoznać się z tym tematem produkcji wody ultra czystej najłatwiej jest zacząć od starej i bardzo znanej metody: destylacji.
Destylacja, Dejonizacja i Demineralizacja - Różnice
Woda destylowana to woda, która była doprowadzona do wrzenia w aparacie zwanym "still" (destylator), a następnie ponownie skondensowana w chłodnicy kondensującej ponownie do postaci ciekłej. Destylacja służy oczyszczaniu wody. Rozpuszczone zanieczyszczenia takie jak sole pozostają w naczyniu gdzie zachodzi wrzenie, a woda "ucieka" w postaci pary wodnej.
Destylacja może nie dać pozytywnych rezultatów jeśli zanieczyszczenia są lotne (np. alkohole), ponieważ one również wrą, a następnie ponownie się zagęszczają (do postaci cieczy). Niektóre destylatory mogą selektywnie doprowadzić jedynie wodę do zagęszczenia, jednak większość z nich umożliwia przechodzenie części lotnych zanieczyszczeń i niewielkiej ilości nielotnych elementów wraz z wodą do kondensatora (przechodzą one do pary wodnej z pęcherzykami powstającymi na powierzchni wrzącej wody). Maksymalnie wysoka jakość wody osiągana w tych systemach to zwykle 1.0 MWcm; a skoro nie istnieje zabezpieczenie przed dostawaniem się rozpuszczonego CO2 do destylatu, pH wynosi zwykle 4.5-5.0.
Dodatkowo, trzeba bardzo uważać, aby nie zanieczyścić wody po jej destylacji.
Dejonizacja: Zachodzi przy użyciu żywic jonowymiennych (jonitów), które usuwają zjonizowane sole z wody. Teoretycznie można doprowadzić do 100% usunięcia soli. W procesie tym zwykle nie są usuwane zanieczyszczenia organiczne, wirusy czy bakterie, z wyjątkiem przypadkowego "uwięzienia" w żywicy lub przy zastosowaniu specjalnie stworzonych żywic anionowych do usuwania bakterii Gram-ujemnych [4]
Przeczytaj także: Niska Zawartość Sodu w Nałęczowiance
Demineralizacja: Każdy proces służący usuwaniu minerałów w wody, chociaż zwykle termin ten jest ograniczony do pojęcia procesu wymiany jonowej [1]
Woda ultra-czysta: Woda oczyszczona w dużym stopniu, o wysokiej oporności i braku związku organicznych; zwykle używana w produkcji półprzewodników i w przemyśle farmaceutycznym [4]
Proces Dejonizacji
Dejonizacja opiera się na usuwaniu elektrycznie naładowanych (zjonizowanych) substancji rozpuszczonych, poprzez wiązanie ich na dodatnio lub ujemnie naładowanej żywicy w czasie przepływu wody przez kolumnę wypełnioną żywicą. Proces ten nazywa się wymianą jonową i może być wykorzystany na wiele sposobów do produkcji wody o różnej jakości.
Systemy Żywicy
Istnieją różne systemy żywic jonowymiennych, w tym:
- Kationit silnego kwasu + Anionit silnej zasady: Woda przepływa przez kolumnę kationową gdzie wszystkie kationy są wymieniane na jony wodoru. Woda z usuniętymi kationami przepływa dalej przez kolumnę anionową. Tym razem, wszystkie ujemnie naładowane jony są wymieniane na jony hydroksylowe, które następnie łącza się z jonami wodorowymi tworząc wodę (H2O) [2] Systemy te usuwają wszystkie jony, łącznie z krzemionką.
- Kationit silnego kwasu + Anionit słabej zasady + Anionit silnej zasady: Zapewnia tą samą jakość wody dejonizowanej, dając dodatkowo korzyści ekonomiczne podczas oczyszczania wody zawierającej wysokie stężenia silnych anionów (chlorków i siarczanów).
Dejonizacja ze Złożem Mieszanym (Mixed-Bed Deionisation)
W dejonizatorach o mieszanym złożu żywice wymiany kationowej i anionowej są połączone w jednej obudowie ciśnieniowej. Obie żywice są zmieszane dzięki działaniu skompresowanego powietrza; całe złoże może być traktowane jako nieskończona liczba wymieniaczy kationowych i anionowych ułożonych seriami (żywica mieszana)[2,3].
Przeczytaj także: Podchloryn sodu: chlorowanie wody krok po kroku
Zaletami tego systemu są: woda uzyskana w procesie jest wysoce oczyszczona a jej jakość pozostaje stała przez cały cykl, pH jest prawie neutralne, wymagania co do wody użytej w przemywaniu nie są wysokie.Wadą tego systemu jest niższa pojemność/zdolność wymiany i bardziej skomplikowane procedury podczas obsługi ze względu na etap oddzielania i ponownego łączenia żywic[3].
Odwrócona Osmoza (RO)
Oprócz systemów wymiany jonowej, dejonizowana woda może być produkowana przy pomocy procesu odwróconej osmozy. Proces ten pozwala na usunięcie z roztworu tak małych cząsteczek jak jony. Odwrócona osmoza jest używana do oczyszczania wody i usuwania soli i innych zanieczyszczeń w celu poprawy barwy, smaku i innych właściwości cieczy.
Proces ten pozwala na usunięcie bakterii, soli, cukrów, białek, innych cząsteczek, farb oraz innych komponentów o wadze cząsteczkowej większej niż 150-250 Daltons. To pozwala na osiągniecie większości standardów jakości wody po pojedynczym przejściu oraz najwyższe standardy w systemach podwójnego przejścia wody. Proces ten usuwa 99.9+% wirusów, bakterii i elementów gorączkotwórczych.
Separacja jonów podczas RO zachodzi dzięki naładowanym cząstkom. Oznacza to że rozpuszczone jony niosące ładunek, takie jak sole, są bardziej odrzucane przez membranę niż te nienaładowane, takie jak związki organiczne. Im większy ładunek i większa cząsteczka, bardziej prawdopodobne jest, że zostanie ona usunięta [4] .
Pomiar Czystości Wody
Czystość wody może być mierzona na różny sposób. Jedna z metod określa wagę wszystkich elementów rozpuszczonych ("solute"): jest to najłatwiejsze do wykonania w przypadku rozpuszczonej substancji stałej w przeciwieństwie do rozpuszczonego gazu lub innej cieczy.
Przeczytaj także: Więcej o elektrolizie wody
Dodatkowo do pomiaru wagi zanieczyszczeń znajdujących się w wodzie, można określić ich poziom poprzez stopień do którego podnoszą temperaturę wrzenia lub obniżają temperaturę zamarzania wody. Na index refrakcji (załamywania) ( miara jak przejżyste materiały powodują zagięcie wiązki światła) wpływają również substancje rozpuszczone w wodzie.
Czystość wody może być również określana na podstawie elektrycznej przewodności lub oporności; bardzo czysta woda słabo przewodzi elektryczność, więc jej oporność jest wysoka.
Wartość pH Wody Demineralizowanej
Woda czysta jest lekko kwaśna a woda destylowana ma pH około 5.8. Wynika to z faktu, że w wodzie destylowanej jest rozpuszczany dwutlenek węgla z powietrza. Jest on rozpuszczany do momentu aż jego stężenie osiągnie równowagę (equilibrum) z jego zawartością w powietrzu.
Jedynie niedawno zdestylowana woda ma wartość pH około 7, ale pod wpływem rozpuszczanego dwutlenku węgla osiąga ona lekko kwaśne pH w przeciągu kilku godzin. Dodatkowo, warto wspomnieć, że pH wody ultra czystej jest trudne do pomiaru. Wynika to z faktu, że woda ta szybko wyłapuje zanieczyszczenia, np. takie jak CO2, co wpływa na zmianę pH; ale również ma on niską przewodność, co może wpływać na dokładność pomiaru pH.
Najbardziej dokładny pomiar pH wody ultra czystej jest osiągany poprzez mierzenie jej oporności. Dla danej oporności, wartość pH musi się mieścić w pewnym zakresie. Na przykład, jeśli oporność wody wynosi 10.0 MWcm, pH musi być pomiędzy wartościami 6.6 i 7.6.
Zależność pomiędzy opornością a wartością pH wody o wysokiej czystości jest przedstawione na wykresie poniżej [2].
W porównaniu z innymi typami cieczy woda dejonizowana ma wyraźnie lekko kwaśny odczyn (pH).
Przewodność Wody Demineralizowanej
Przewodność wody jest to zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego. Przewodność jest skróconą nazwą - pełna nazwa brzmi przewodnictwo elektrolityczne. Przewodność jest odwrotnością równie często używanego terminu czyli rezystywności. Przewodność wody demineralizowanej jest na bardzo niskim poziomie co pozwala na jej stosowanie w miejscach gdzie wymagana jest duża rezystywność. Typowo woda demineralizowana posiada przewodność poniżej 5 µS/cm jednak może też mieć przewodność poniżej 1 µS/cm.
Przewodność wody demineralizowanej można w łatwy sposób zmierzyć za pomocą konduktometru elektronicznego. Dostępne są urządzenia do pomiaru wyłącznie wody ultraczystej dzięki czemu pomiar jest bardzo precyzyjny. Należy dodać, że przewodność silnie zależy od temperatury wody. Zgodnie z normami przewodność wody demineralizowanej podaje się dla temperatury 25°C. Mierniki elektroniczne potrafią skompensować pomiar i podać wynik dla tej temperatury.
Normy i Zastosowania Wody Demineralizowanej
Nie ma jednej konkretnej normy definiującej parametry wody demineralizowanej. Parametry definiujące parametry wody oczyszczonej lub ultraczystej występują w kilku normach dotyczących różnych branż. Wodę stosowaną w laboratoriach definiuje norma PN-EN-ISO 3696:1999. Woda podawana do kotłów jest często poddawana korekcji chemicznej.
Aby zapewnić odpowiednie warunki chemiczne należy przeprowadzać okresową kontrolę parametrów jakościowych wody demineralizowanej. Są to takie parametry jak przewodność właściwa, przewodność kwasowa, wartość pH, twardość czy zawartość tlenu. Częstotliwość badań określa wytwórca pieca.
Wodę demineralizowaną ultra czystą można osiągnąć poprzez kilkukrotną demineralizację i dejonizację za pomocą np.
Woda Demineralizowana a Woda Mineralna
Woda mineralna to nic innego jak woda pochodząca z naturalnych źródeł, która zawiera co najmniej 250 mg składników mineralnych w litrze. Obecnie na rynku dostępnych jest wiele różnych marek wód mineralnych, a wybór odpowiedniej może być trudny. Prawidłowe nawodnienie to podstawa zdrowego stylu życia - woda stanowi większość masy naszego ciała i jest zaangażowana w niemal wszystkie procesy metaboliczne.
Woda o wysokiej mineralizacji może być zarówno zaletą, jak i wadą dla zdrowia. Wysoka zawartość minerałów może mieć korzystny wpływ na organizm, poprawiając jego funkcjonowanie i uzupełniając niedobory składników odżywczych. Dobre wody mineralne nie powinny zawierać dużych ilości chloru i sodu w swoim składzie. Chociaż niewielkie ilości chloru mogą pochodzić z procesu dezynfekcji, ważne jest, by jego stężenie nie było zbyt wysokie. Również nadmiar sodu w wodzie może być szkodliwy dla zdrowia. Zalecane dzienne spożycie soli dla dorosłych to około 5 g na dobę, a dla dzieci około 3 g.
Jednak sam poziom mineralizacji to nie jedyny czynnik determinujący jakość wody. Istotne są również takie aspekty jak skład chemiczny wody, który powinien być zrównoważony i korzystny dla zdrowia. Ważne jest także, skąd woda jest pozyskiwana - woda z naturalnych źródeł, takich jak głębokie studnie czy podziemne rzeki, może być wysokiej jakości.
Woda Demineralizowana w Myciu Paneli Fotowoltaicznych
Zapewnienie maksymalnej wydajności i długiej żywotności farm fotowoltaicznych jest priorytetem dla każdego właściciela i operatora. Czystość paneli słonecznych to fundamentalny czynnik, który bezpośrednio wpływa na produkcję energii. Zwykła woda często pozostawia smugi i osady mineralne, które blokują dostęp światła słonecznego. Jednym z nich, stanowiącym złoty standard w branży, jest mycie wodą demineralizowaną.
Woda demineralizowana to woda pozbawiona większości minerałów i soli poprzez zaawansowane procesy technologiczne. W swojej istocie jest to H₂O o bardzo wysokim stopniu czystości, z którego usunięto rozpuszczone substancje stałe, takie jak jony wapnia, magnezu, sodu czy chlorki. Ta chemiczna czystość ma zasadnicze znaczenie dla profesjonalnych usług utrzymania porządku.
Dla właścicieli farm fotowoltaicznych oznacza to eliminację ryzyka powstawania zacieków, które ograniczają wydajność paneli. Czysta woda demineralizowana ma teoretycznie neutralne pH w okolicach 7, choć w praktyce może nieznacznie odbiegać od tej wartości przez absorpcję gazów z powietrza, na przykład dwutlenku węgla.
Główne metody produkcji czystej wody demineralizowanej to odwrócona osmoza, wymiana jonowa, elektrodejonizacja oraz destylacja. Stosowanie wody uzyskanej takimi metodami jest elementem wykorzystania zaawansowanych technologii i nowoczesnego sprzętu.
Podstawowa różnica polega na procesie oczyszczania - destylacja usuwa większość zanieczyszczeń przez odparowanie i kondensację, podczas gdy demineralizacja koncentruje się głównie na usunięciu jonów i minerałów. W praktyce oznacza to, że woda destylowana jest pozbawiona szerszego spektrum zanieczyszczeń, w tym wielu związków organicznych. Jednak do mycia paneli fotowoltaicznych konieczne jest właśnie usunięcie minerałów, które tworzą osady.
Woda destylowana zazwyczaj osiąga czystość poniżej 5-10 PPM, podczas gdy woda demineralizowana, w zależności od metody, może mieć nawet poniżej 1 PPM, dążąc do idealnego 0 PPM. Skrót PPM (ang. parts per million) oznacza liczbę cząstek stałych rozpuszczonych w milionie cząstek wody. Im niższa wartość, tym czysta woda jest wyższej jakości do celów mycia.
Woda demineralizowana jest często lepszym wyborem do zastosowań wymagających usunięcia minerałów i uniknięcia osadów, na przykład przy myciu pojazdów, okien i paneli fotowoltaicznych. Z kolei woda destylowana jest preferowana tam, gdzie konieczne jest usunięcie szerszego zakresu zanieczyszczeń, jak w laboratoriach czy medycynie. Do mycia powierzchni, a zwłaszcza instalacji PV, woda demineralizowana jest optymalnym wyborem ze względu na swoje właściwości i bardziej ekonomiczną produkcję na dużą skalę.
Użycie tej technologii bezpośrednio przekłada się na wymierne korzyści dla właścicieli farm: większą wydajność, szybszy zwrot z inwestycji oraz dłuższą żywotność instalacji. Tradycyjna woda wodociągowa zawiera minerały, które po wyschnięciu pozostawiają na powierzchni paneli warstwę blokującą światło. Problem ten skutecznie eliminujemy, stosując wodę demineralizowaną w ramach naszych usług Czysta Farma.
Proces mycia farm fotowoltaicznych wodą demineralizowaną obejmuje użycie specjalistycznego sprzętu myjącego, zasilanego czystą wodą, często w połączeniu z dedykowanymi szczotkami, aby skutecznie usunąć zabrudzenia bez ryzyka uszkodzenia paneli. Szczotki zasilane wodą, w połączeniu z kontrolowanym tarciem, mechanicznie usuwają zabrudzenia, podczas gdy ciągły przepływ wody demineralizowanej spłukuje je bez pozostawiania osadów. W naszym procesie wykorzystujemy szczotki zasilane wodą o miękkim włosiu, które zostały specjalnie zaprojektowane, aby zapewnić bezpieczne mycie.
Panele fotowoltaiczne, zwłaszcza w słoneczny dzień, mogą się mocno nagrzewać. Polanie ich zimną wodą mogłoby doprowadzić do mikropęknięć. Dlatego nasza maszyna dostosowuje temperaturę wody do temperatury paneli.
Inne Zastosowania Wody Demineralizowanej
Woda demineralizowana jest szeroko stosowana w profesjonalnym czyszczeniu, na przykład do mycia okien, elewacji szklanych, mycia samochodów oraz innych powierzchni, gdzie konieczne jest uniknięcie smug i osadów. Mycie okien wodą demineralizowaną jest efektywne, ponieważ woda pozbawiona minerałów wysycha bez pozostawiania smug, co jest szczególnie korzystne przy myciu dużych powierzchni szklanych, w tym na wysokości.
W przemyśle woda demineralizowana jest wykorzystywana do mycia i płukania różnych elementów, w tym metalowych (bramy, ogrodzenia) czy innych typów elewacji, wszędzie tam, gdzie wymagane jest uniknięcie korozji, osadów lub reakcji zanieczyszczeń z powierzchnią.
Poza profesjonalnym czyszczeniem, woda demineralizowana jest powszechnie stosowana w przemyśle (np. w akumulatorach, systemach chłodzenia), laboratoriach, akwarystyce, żelazkach parowych oraz w niektórych zastosowaniach medycznych i kosmetycznych. Jej czystość jest ceniona w wielu precyzyjnych dziedzinach.
Czy Woda ze Zmiękczacza Nadaje Się do Picia?
Zmiękczacze wody działają na zasadzie wymiany jonowej. Usuwają one jony wapnia i magnezu, zastępując je jonami sodu. Ten proces skutecznie eliminuje twardość wody, co chroni instalacje i urządzenia AGD.
W rzeczywistości, wzrost stężenia sodu wynosi około 8-8,2 mg/litr na każdy stopień niemiecki (dH) redukcji twardości. Dzienne zapotrzebowanie na sód to zazwyczaj 1000-3000 mg. Spożycie 3 litrów zmiękczonej wody dziennie (przy redukcji twardości o 14 dH) dostarcza około 345 mg sodu.
Zmiękczanie redukuje tylko jony wapnia i magnezu. Woda nadal zawiera inne minerały, które są potrzebne organizmowi. Woda pitna nie jest głównym źródłem wapnia i magnezu w diecie.
Zmiękczona woda różni się od wody demineralizowanej, na przykład z odwróconej osmozy. Woda z odwróconej osmozy jest bardziej oczyszczona. Zmiękczona woda jak najbardziej nadaje się do picia.
Osoby na ścisłej diecie niskosodowej, np. z nadciśnieniem, powinny skonsultować spożycie zmiękczonej wody z lekarzem lub dietetykiem. W ich przypadku dodatkowe 300-400 mg sodu dziennie (przy spożyciu 3 litrów wody zmiękczonej o 14 dH) może być istotne.
Podsumowanie
Woda demineralizowana, dzięki swoim unikalnym właściwościom, znajduje szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, od przemysłu po codzienne użytkowanie. Jej czystość i brak minerałów sprawiają, że jest niezastąpiona tam, gdzie konieczne jest uniknięcie osadów i korozji. Wybór odpowiedniej metody oczyszczania wody zależy od konkretnych potrzeb i zastosowań.
Źródła: [1] F. N. Kemmer; The Nalco water handbook; 2. Edition; 1988 [2] www.purite.com [3] Degremont; Water treatment handbook; sixth edition; 1991 [4] Osmonics Pure Water Handbook; 2. Edition; 1997
tags: #ile #sodu #w #wodzie #demineralizowanej
