Uzdatnianie Wody: Skuteczne Metody Redukcji Wapnia i Magnezu
- Szczegóły
Konsumenci wody pitnej coraz częściej zwracają uwagę na jej jakość, a jednymi z głównych problemów są twardość wody, spowodowana obecnością wapnia i magnezu. Choć statystyczny konsument może nie być świadomy obecności setek innych związków chemicznych, coraz częściej sięga po różne metody poprawy jakości wody pitnej.
Uzdatnianie wody to skomplikowany proces, który ma na celu doprowadzenie zanieczyszczonej wody do stanu czystości wymaganego dla danego zastosowania. Woda może być uzdatniana dla potrzeb komunalnych (woda pitna, woda wodociągowa), przemysłowych (woda przemysłowa, woda do celów chłodniczych i grzewczych) oraz medycyny i farmacji.
Substancje znajdujące się w wodzie to przede wszystkim związki pochodzenia naturalnego oraz substancje wprowadzone do wód wskutek działalności człowieka. Można więc zetknąć się z przekroczonymi normami żelaza, manganu, amoniaku czy azotanów. Uzdatnianie wody jest więc koniecznością.
Domowe Metody Uzdatniania Wody
Sklepy oferują dziś wiele domowych filtrów zróżnicowanych ze względu na budowę oraz skuteczność. W tym rozdziale opisano najczęściej spotykane metody domowego oczyszczania, a raczej doczyszczania wody pitnej.
Filtry Mechaniczne
Filtry mechaniczne (inaczej sedymentacyjne) usuwają z wody wyłącznie części mechaniczne, jak piasek, muł, iły, rdza żelaza itd. Zanieczyszczenia te pochodzą najczęściej z trzech źródeł: niedokładne oczyszczanie w zakładach wodociągowych, częste awarie rur wodociągowych oraz oddzielanie się kamienia od wewnętrznych powierzchni rur przepływowych.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Dokładność oczyszczania filtrów mechanicznych zależy od materiału wkładów filtrujących oraz od ich porowatości. Najczęściej spotykane w handlu filtry mechaniczne dzieli się według materiału na: siatkowe, porcelanowe, włókninowe, sznurkowe.
Domowe filtry mechaniczne dzielimy ponadto według ich przepuszczalności i zastosowania: filtry kuchenne oraz filtry centralne.
Filtry kuchenne są najczęściej nakręcane na wylewkę. Zatrzymują one niegroźne dla zdrowia części mechaniczne, a przepuszczają wszystkie groźne związki chemiczne. Ich wadą jest również szybki rozwój bakterii i wirusów, dla których doskonałą pożywką jest brud gromadzacy się na powierzchni filtrów. Filtry centralne montowane są przy głównym wejściu wody do mieszkania (lub domu) i ich zadaniem jest oczyścić z części mechanicznych całą wodę używaną w domostwie.
Filtry z Węglem Aktywnym
Węgiel aktywny jest bardzo popularnym materiałem stosowanym w filtracji wody. Do produkcji węgla aktywnego używa się najczęściej drewna bukowego, ale ostatnio najlepszym surowcem okazały się łupki kokosowe. Surowiec taki prażony jest przy wysokim ciśnieniu do temperatury 600°C. W efekcie otrzymuje się materiał o wyjątkowo dużej porowatości, jednakże nie ta właściwość węgla aktywnego jest wykorzystywana do filtracji wody.
Okazuje się, że węgiel aktywny ma właściwości sorbcyjne i redukuje zawartość chloru w wodzie. A ponieważ na brak chloru w wodzie nie narzekamy, a jego zapach bardzo nam dokucza, stąd też niemała popularność filtrów węglowych. Niestety wszystkie inne związki zawarte w wodzie węgiel aktywny zatrzymuje w minimalnym stopniu albo przepuszcza je całkowicie.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Zaznaczyć należy, że również filtry węglowe są doskonałym miejscem do wylęgania się bakterii, gdyż często gromadzi się w nich brud z wody. Również stary węgiel, który ulegnie rozkładowi i straci swoją aktywność (lasacja węgla) jest doskonałym miejscem dla rozwoju bakterii.
Domowe filtry z węglem aktywnym dzielimy, podobnie jak mechaniczne, na: filtry kuchenne oraz filtry centralne.
Węglowe filtry kuchenne są najczęściej kombinacją filtrów mechanicznych z węglem aktywnym i są nakręcane na wylewkę kuchenną. Filtry centralne z węglem aktywnym są również uzupełnieniem filtrów mechanicznych (wkłady włókninowe są wypełnione węglem). Dodatkową zaletą tych filtrów jest redukcja chloru w wodzie i jej większa przydatność do higieny osobistej ciała.
Widzimy zatem, że zarówno kuchenne filtry mechaniczne, jak i węglowe nie usuwają z wody tego, co stanowi największe niebezpieczeństwo - związków chemicznych.
Gotowanie Wody
Niestety, jeszcze wiele gospodyń domowych stosuje długie gotowanie wody jako metodę na poprawienie jej jakości. Nie wiedzą jednak, że w ten sposób woda nie będzie lepsza, lecz wręcz odwrotnie. Wodę pobraną zarówno z kranu, jak i ze studni trzeba gotować, bo nawet jeśli była ona zdezynfekowana chlorem w zakładach wodociągowych, nigdy nie ma gwarancji, że nie została ponownie zakażona w rurociągach.
Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem
Gotowanie ma na celu zniszczenie ewentualnych bakterii i wirusów, jednakże dla zabicia tych drobnoustrojów wystarczy krótko zagotować wodę. Przypomnijmy sobie z lekcji fizyki, że gotowanie wody polega na jej intensywnym parowaniu. Im dłużej ją gotujemy, tym więcej czystej wody ubędzie wraz z parą. Pozbędziemy się czystej wody, bowiem paruje tylko woda i ewentualnie gazy, natomiast wszystkie bez wyjątku związki rozpuszczone pozostaną w niej. Im dłużej gotujemy wodę, tym bardziej zagęszczamy zawarte w niej substancje chemiczne.
Jeżeli w czasie gotowania tworzy się na ściankach naczynia kamień, to jego źródłem są wyłącznie związki wapnia i magnezu. Oba te pierwiastki zaliczane są wprawdzie do pierwiastków życia, jednakże ich wadą jest tworzenie kamienia w rurociągach, kotłach, garnkach, żelazkach itd. Im więcej wapnia i magnezu w wodzie, tym woda jest bardziej twarda.
GOTOWANIE WODY SŁUŻY TYLKO DO USUWANIA BAKTERII I WIRUSÓW CHOROBOTWÓRCZYCH, KTÓRE MOGĄ SIĘ W NIEJ ZNAJDOWAĆ.
Magnetyzery
Niektóre związki chemiczne rozpuszczone w wodzie wytrącają się z niej i tworzą w rurach charakterystyczny kamień. Zjawisko jest bardzo uciążliwe, bowiem zarastające rury zatykają się, a piece kotłowe, bojlery, ekspresy do kawy i żelazka zużywają więcej energii. Jeśli jest to kamień spowodowany związkami wapnia i magnezu (związki te wpływają na twardość wody), to można temu przeciwdziałać filtrami chemicznymi (tzw. zmiękczacze), które są opisane w kolejnym rozdziale.
Ale istnieje również inna metoda likwidująca kamień w rurach, dużo prostsza. Otóż, jeśli wodę zawierającą związki tworzące kamień podda się działaniu silnego pola magnetycznego, to okaże się, że kamień taki przestanie się odkładać. Mało tego, namagnetyzowana woda nawet rozpuszcza kamień, który już wcześniej osadził się w rurach. Pole magnetyczne wytwarza się poprzez instalowanie na rurach wodociągowych odpowiednio dopasowanych magnesów lub elektromagnesów, a urządzenia takie nazywa się magnetyzerami.
Zwracamy uwagę na fakt, że magnetyzery nie filtrują wody, lecz zupełnie odwrotnie - sprawiają, że ,,brud", który wcześniej zatrzymywał się na rurach, teraz w niej pozostaje. Dlatego nie można nazywać ich filtrami do wody.
Filtry Chemiczne
Filtry chemiczne (inaczej wymieniacze jonowe lub dejonizatory) są jedynymi stosowanymi w filtracji wody urządzeniami, które chemicznie usuwają z wody pewne pierwiastki. Grupę filtrów chemicznych tworzą praktycznie dwie kategorie: odżelaziacze oraz zmiękczacze.
- Odżelaziacze, których zadaniem jest usuwać lub redukować w wodzie żelazo lub mangan.
- Zmiękczacze, które usuwają z wody wapń i magnez (lub redukują ich ilość), pierwiastki odpowiedzialne za twardość wody.
Żelazo jest wprawdzie jednym z pierwiastków życia, jednakże nadmiar żelaza jest bardzo niepożądany, bowiem sprawia, że:
- Cierpimy na wszelkie choroby układu pokarmowego.
- Po każdym praniu biała bielizna i pościel ma rdzawy kolor.
- Woda brudzi sanitariaty (muszle, wanny itd.).
- Woda ma odpychający wygląd oraz zapach i nie nadaje się do picia.
- Rury, hydrofory i inne urządzenia wodne zarastają rdzą.
- Zużywamy więcej energii z powodu zarośniętych przewodów i uszczelek w piecach i bojlerach.
Również wapń i magnez, pierwiastki powodujące twardość wody, są w wodzie bardzo niekorzystne, mimo że należą do makroelementów niezbędnych do życia. Twarda woda powstała z nadmiaru tych pierwiastków powoduje, że:
- W urządzeniach wodnych i rurach wydziela się kamień i zatyka je.
- Piece kotłowe i bojlery zżerają więcej energii niż potrzeba, ponieważ spirale i powierzchnie grzewcze są izolowane kamieniem.
- Musimy używać większej ilości drogich proszków do prania oraz więcej i płynów do spłukiwania naczyń.
- Resztki związków pozostające w wypranej bieliźnie mają kontakt ze skórą, podrażniają ją i musimy kupować drogie kremy dla jej ochrony.
- Musimy nieustannie czyścić płytki, armaturę, umywalki itp. z plam po twardej wodzie.
W odżelaziaczach oraz zmiękczaczach wykorzystuje się zjawisko dysocjacji. Wymiana jonowa w tych filtrach polega na wymianie niekorzystnych jonów (żelaza, manganu, wapnia lub magnezu) na jony mniej szkodliwe (najczęściej sodu), pochodzące ze specjalnie dobranych soli dodawanych do obrabianej wody. Odżelaziacze i zmiękczacze usuwają z wody (lub redukują) wyłącznie wyżej wymienione pierwiastki, a wszystkie inne związki chemiczne zawarte w niej przepuszczają w 100%. Ponieważ woda po przejściu przez te filtry zawiera wszystkie pozostałe związki chemiczne i dodatkowo więcej sodu, stąd często nie nadaje się do picia.
ODŻELAZIACZE USUWAJĄ Z WODY TYLKO ŻELAZO I MANGAN, NATOMIAST ZMIĘKCZACZE USUWAJĄ TYLKO WAPŃ I MAGNEZ.
Sposoby na Zmiękczanie Wody w Domu
Istnieje kilka metod zmiękczania wody, które można zastosować w domu:
- Wymiana jonowa
- Odwrócona osmoza
- Dzbanki filtracyjne
Zmiękczacze Wody z Żywicą Jonowymienną
Skutecznym i sprawdzonym sposobem na zmiękczenie wody w całym domu jest stosowanie zmiękczaczy wody ze złożem jonowymiennym. Takie zmiękczacze wody działają na drodze wymiany jonowej i pozwalają na usunięcie niepożądanych kationów z wody. Jony twardości (wapnia i magnezu) zastępowane są przez obojętne jony sodu.
Zmiękczacze wody (kompaktowe lub złożone z dwóch elementów) można stosować na cały dom. Instaluje się je w piwnicy, na wejściu zimnej wody do domu. Zmiękczają wodę w trakcie przepływu przez żywicę kationitową.
Techniki Membranowe, Czyli Odwrócona Osmoza
Jednym ze sposobów zmiękczania wody jest stosowanie technik membranowych. Membrany osmotyczne usuwają z wody wszystkie minerały, także związki wapnia i magnezu. Pory w membranach osmotycznych są tak małe, że przepuszczają tylko wodę o wysokiej czystości chemicznej.
Techniki membranowe w domu używa się w postaci systemów odwróconej osmozy. Filtry osmotyczne montuje się w kuchni pod zlewem. Miękką wodę pobiera się bezpośrednio z kranika dołączonego do zestawu z filtrem. Niestety technik membranowych nie stosuje się do uzdatniania wody na cały dom.
Dzbanki Filtracyjne
To jeden z najpopularniejszych sposobów filtracji wody w domu. Wkłady w dzbankach filtracyjnych zawierają zazwyczaj węgiel aktywny oraz żywicę jonowymienną. Taka mieszanka redukuje chlor oraz jego pochodne, substancje zaburzające smak i zapach wody. Z wody usuwane są metale ciężkie, a stopień twardości wody jest redukowany. Minusem tego rozwiązania jest krótki czas kontaktu wody z filtrem, a przez to potencjalnie nieco gorsze efekty w porównaniu z innymi metodami.
Fakty Dotyczące Twardej Wody
- Twarda woda utrudnia mycie i pranie. Im wyższy stopień twardości wody, tym więcej trzeba zużyć środków czyszczących.
- Środki czyszczące nie chcą się pienić w twardej wodzie z powodu reakcji między substancjami zawartymi w mydle a cieczą z dużą ilością wapnia i magnezu.
- Wydajność detergentów w twardej wodzie znacznie spada, co związane jest z napięciem powierzchniowym wody.
- Kąpiele w wodzie o wysokim stopniu twardości powodują przesuszenia skóry.
- Twarda woda wpływa negatywnie na kondycję włosów.
Jak Rozpoznać Twardą Wodę w Domu
W przypadku, kiedy w domu jest twarda woda wcale nie trzeba przeprowadzać specjalistycznych badań, aby stwierdzić, że problem istnieje i jest dość spory. Wystarczy spojrzeć na przedmioty znajdujące się w mieszkaniu.
Twarda woda jest przyczyną osadu powstającego na dnie czajnika, na łazienkowej armaturze. Sprawia też, że ubrania i prane tkaniny są nieprzyjemne w dotyku. Tworzy osad w kubkach, filiżankach, na naczyniach. Sprawia, że rachunki za ogrzewanie rosną, a stan skóry się pogarsza.
Twarda woda nie ma negatywnego wpływu na zdrowie człowieka, jednak ogromny na gospodarstwo domowe oraz wydajność instalacji. Przede wszystkim osad kotłowy odkłada się w rurach, zmniejsza ich przepustowość, a tym samym spada wydajność, rosną rachunki za ogrzewanie i wodę. Do tego w złogach wytrąconych z wody substancji rozwijają się groźne dla zdrowia bakterie jak choćby Legionella. Kamienny osad niszczy też pralki, zmywarki oraz bojlery.
Skala Twardości Wody
Twardość wody określa się na podstawie zawartości węglanu wapnia (CaCO3) w litrze wody:
- 0 - 70 mg CaCO3/l - woda bardzo miękka
- 80 - 140 mg CaCO3/l - woda miękka
- 150 - 210 mg CaCO3/l - woda średnio twarda
- 220 - 320 mg CaCO3/l - woda twarda
- powyżej 320 mg CaCO3/l - woda bardzo twarda
Według naukowców najkorzystniejsze stężenie wapnia w wodzie nie powinno być niższe niż 30, ale nie może przekroczyć 80 mg/l. Za najbardziej optymalny przedział magnezu przyjmuje się między 30 a 125 mg Mg/l.
Metody Uzdatniania Wody Oferowane przez Specjalistów
Wychodząc naprzeciw zróżnicowanym oczekiwaniom i potrzebom, oferowane są różne metody uzdatniania wody pitnej. Cały proces technologiczny przebiera w oparciu o szczegółową analizę wody przeprowadzoną w akredytowanym laboratorium. W zależności od uzyskanego wyniku, można zaproponować następujące sposoby uzdatniania wody:
- Zastosowanie filtrów mechanicznych, umożliwiających skuteczne oczyszczenie wody z ziaren piasku, zawiesin, rdzy oraz utlenionych związków żelaza.
- Odżelazianie i odmanganianie, mające na celu poprawę barwy, zapachu oraz stanu przejrzystości wody poprzez redukcję związków żelaza i manganu.
- Zmiękczanie wody, przeciwdziałające rozwojowi kamienia w urządzeniach pralniczych, grzewczych, sanitarnych oraz kuchennych - zgodnie z zaleceniami Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) oraz obowiązującymi normami.
tags: #uzdatnianie #wody #wapń #magnez #metody
