Woda Demineralizowana: Sposób Otrzymywania, Właściwości i Zastosowania

Zapotrzebowanie na wodę o szczególnie wysokim stopniu czystości występuje w wielu branżach. Zwykła ciecz mineralna nie jest w stanie zaspokoić wielu potrzeb, ponieważ jest niestety pełna różnego rodzaju mikrocząsteczek i drobnych zanieczyszczeń, co znacznie zmniejsza trwałość urządzeń produkcyjnych. Z tego powodu zakłady przemysłowe korzystają zazwyczaj z mającej niezwykłe właściwości wody demineralizowanej.

Charakterystyka Wody Demineralizowanej

Specjalna woda demineralizowana, znana również jako ultraczysta, charakteryzuje się najwyższym możliwym stopniem czystości. Taki rezultat jest możliwy do osiągnięcia w procesie usunięcia z wody wszelkich soli naturalnych. Gotowy produkt jest w zasadzie całkowicie pozbawiony wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń - mowa tutaj na przykład o bakteriach, wirusach, cząsteczkach metali ciężkich i wielu innych substancjach.

W stacjach uzdatniania stosuje się w większości przypadków trzy główne metody demineralizacji:

  • Filtracja metodą odwróconej osmozy
  • Wymiana jonowa
  • Elektrodejonizacja

Ogromną zaletą wody ultraczystej jest możliwość produkowania jej na skalę przemysłową. Wynika ona z tego, że przedstawione metody uzdatniania są po prostu bardzo wydajne i pozwalają na osiągnięcie pewnych rezultatów. Decyzję o wyborze którejkolwiek z nich można jednak podjąć dopiero po wykonaniu analizy fizykochemicznej cieczy. Na tej podstawie uzyskuje się wiele cennych informacji na temat zawartości soli i innych substancji, a następnie dobiera się optymalną metodę.

Woda Demineralizowana a Destylowana: Różnice

Proces destylacji jest skrajnie odmienny od demineralizacji i nie można tych dwóch pojęć traktować synonimicznie. Woda ultraczysta powstaje wskutek przepuszczenia pod wysokim ciśnieniem cieczy przez membranę, rozdzielającą ją na dwa roztwory. Destylowaną uzyskuje się natomiast poprzez podgrzanie jej do temperatury 100 stopni Celsjusza - para wodna ulega wówczas skropleniu i produkt jest gotowy.

Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?

Należy jednak zwrócić uwagę na to, że proces destylacji jest wysoce niedoskonały. Ze względu na konieczność utrzymywania sterylnego wręcz poziomu czystości, a także zużycia wielkiej ilości energii produkcja takiej wody na skalę przemysłową jest po prostu nieopłacalna. Efekt końcowy również pozostawia wiele do życzenia - wszystkich zanieczyszczeń nie da się w taki sposób usunąć, nawet jeśli dla pewności chciałbyś się zdecydować także na redestylację.

Woda destylowana jest poddawana procesowi destylacji, który polega na podgrzaniu wody do temperatury 100 stopni Celsjusza, a następnie skropleniu pary wodnej. Zebrane krople tworzą wodę destylowaną. Proces ten nie jest niestety doskonały. Wymaga ogromnej ilości energii oraz odpowiedniego poziomu czystości. Destylacja nie jest przeprowadzana na skalę przemysłową.

Woda demineralizowana natomiast jest pozyskiwana w zupełnie inny sposób. Oczyszczana jest przy pomocy procesu odwróconej osmozy. Polega on na tym, że ciecz pod wysokim ciśnieniem przenika przez membranę - półprzepuszczalną błonę, która rozdziela wodę na dwa roztwory. Demineralizacja pozwala uzyskać prawdziwie czystą wodę, znacznie lepszej jakości niż woda destylowana. Woda demineralizowana jest pozbawiona niemalże w 100% wszelkich zanieczyszczeń. Wolna jest od bakterii, niebezpiecznych wirusów, metali ciężkich i innych szkodliwych substancji. To obecnie najskuteczniejszy sposób na oczyszczenie wody.

Zastosowania Wody Demineralizowanej

Doskonałe właściwości, jakie ma woda demineralizowana, przekładają się oczywiście na jej szerokie zastosowanie w wielu różnych branżach i gałęziach przemysłu. Popularność ultraczystej cieczy wynika nie tylko z jej wysokiego stopnia czystości, ale też faktu, że zupełnie nie pozostawia ona żadnych osadów.

W Użytku Domowym

Produkty, które zostały wytworzone z wykorzystaniem wody demineralizowanej, z łatwością znajdziesz nawet w swoim najbliższym otoczeniu. Mowa tutaj na przykład o części wyrobów szklanych, takich jak bombki choinkowe czy lustra kryształowe. Stosowana jest również w żelazkach parowych, nawilżaczach powietrza czy w szeroko pojmowanym ogrodnictwie. Pasjonaci fotografii analogowej wykorzystują ją też do tworzenia odbitek zdjęć.

Przeczytaj także: Inwestycje w Jakość Wody w Proszówkach

W Przemyśle

Czysta, niepozostawiająca jakichkolwiek osadów woda demineralizowana ma oczywiście szerokie zastosowanie w wielu zakładach przemysłowych i chemicznych. Powszechnie wykorzystuje się ją do produkcji leków i kosmetyków, a branża motoryzacyjna używa jej do wytwarzania elektrolitów w akumulatorach. Zapewnia ona też możliwość długotrwałego działania różnych urządzeń produkcyjnych - nie pozostawia wspomnianych już osadów, a brak soli mineralnych sprawia, że znacząco spowalnia ona także proces ich korozji.

Woda demineralizowana jest używana w procesach produkcyjnych, w których obecność minerałów może zakłócać działanie maszyn, takich jak w chłodnicach, turbinach, akumulatorach, elektrowniach czy systemach HVAC (ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji). Znajduje zastosowanie w laboratoriach, przemyśle spożywczym, akumulatorach, kondycjonowaniu powietrza i chłodzeniu, a także w zastosowaniach medycznych.

Woda Demineralizowana w Instalacjach Grzewczych

Woda jest podstawowym medium w prawie każdej instalacji grzewczej - to ona transportuje ciepło z kotła lub pompy ciepła do grzejników, ogrzewania podłogowego czy zasobnika ciepłej wody użytkowej. Coraz częściej w instalacjach nowoczesnych systemów grzewczych stosuje się wodę demineralizowaną. Woda demineralizowana to woda, z której usunięto niemal wszystkie sole mineralne - takie jak wapń, magnez, sód, żelazo czy chlorki. Uzyskuje się ją poprzez procesy takie jak odwrócona osmoza, wymiana jonowa lub destylacja. Po co się to robi? Aby usunąć z wody pierwiastki odpowiedzialne za jej twardość.

Choć woda demineralizowana ma wiele zalet, jej niewłaściwe zastosowanie może również prowadzić do problemów i bardzo często jest przyczyną przedwczesnych defektów urządzeń stalowych czy żeliwnych, skróconej żywotności podzespołów pomp ciepła czy kotłów. Ze względu na bardzo niską zawartość soli mineralnych, taka woda ma większą zdolność do rozpuszczania metali (celem uzyskania równowagi jonowej) co może przyspieszać korozję lub nieszczelność elementów instalacji - zwłaszcza gdy pH wody jest zbyt niskie (w szczególności proces atakowania metali przez wodę demineralizowaną przyspiesza poniżej pH = 7, czyli gdy mamy do czynienia z wodą kwaśną).

Jak Uzyskać Wodę Zdemineralizowaną?

Filtry z żywicami jonowymiennymi - usuwają minerały z wody sieciowej, wymieniając jony wapnia i magnezu na jony wodoru i hydroksylowe. Filtry z żywicami jonowymiennymi są oczywiście różne, występują też różne żywice. Niektóre wymagają stosowania soli.

Przeczytaj także: Woda mineralna Józef: Zalety

Metody Otrzymywania Wody Ultra Czystej

Aby zapoznać się z tym tematem produkcji wody ultra czystej najłatwiej jest zacząć od starej i bardzo znanej metody: destylacji. 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.

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

Demineralizacja: Każdy proces służący usuwaniu minerałów w wody, chociaż zwykle termin ten jest ograniczony do pojęcia procesu wymiany jonowej

Woda ultra-czysta: Woda oczyszczona w dużym stopniu, o wysokiej oporności i braku związku organicznych; zwykle używana w produkcji półprzewodników i w przemyśle farmaceutycznym

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.

System Żywicy: Kationit Silnego Kwasu + Anionit Silnej Zasady

Systemy te składają się z dwóch zbiorników: jeden z nich zawiera żywicę kationowo-wymienną (kationit) w formie wodorowej (H+), a drugi żywicę anionową (anionit) w formie hydroksylowej (OH-). 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). Systemy te usuwają wszystkie jony, łącznie z krzemionką.

System Żywicy: Kationit Silnego Kwasu + Anionit Słabej Zasady + Anionit Silnej Zasady

Ta kombinacja jest wariacją powyżej opisanej. Zapewnia tą samą jakość wody dejonizowanej, dając dodatkowo korzyści ekonomiczne podczas oczyszczania wody zawierającej wysokie stężenia silnych anionów (chlorków i siarczanów). System jest wyposażony w dodatkowy wymieniacz anionowy słabej zasady przed ostateczną żywicą anionu silnej zasady.

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).

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.

Odwrócona Osmoza (RO)

Oprócz systemów wymiany jonowej, dejonizowana woda może być produkowana przy pomocy procesu odwróconej osmozy. Odwrócona osmoza (RO) jest najlepszą znaną metodą filtracji wody. 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.

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. 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.

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

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. Oznacza to, że ilość rozpuszczona równoważy ilość przechodzącą do roztworu.

Tabela porównawcza pH różnych cieczy:

Rodzaj Cieczy pH
Mleko 6.5
Woda Destylowana 5.8
Piwo 4.0-5.0
Kawa 2.5-3.5
Sok pomarańczowy 3.5
Napoje gazowane 2.0-4.0
Coca Cola 2.5
Wino 2.3-3.8
Kwas żołądkowy 1.0-2.0
Kwas baterii 1.0

Domowa Produkcja Wody Destylowanej

Woda destylowana to czysta, pozbawiona minerałów i zanieczyszczeń woda, którą można z łatwością przygotować w domu, bez konieczności użycia specjalistycznego sprzętu. Woda destylowana to ciecz, która przeszła proces oczyszczania polegający na odparowaniu i skropleniu, co pozwala na usunięcie wszelkich zanieczyszczeń i minerałów.

Aby zrobić wodę destylowaną w domu bez użycia specjalistycznego destylatora, wystarczy skorzystać z prostych przedmiotów dostępnych w każdej kuchni. Odporną na wysoką temperaturę miskę należy postawić w garnku tak, aby pływała na powierzchni wody. Pokrywkę garnka umieść odwróconą do góry nogami. Na odwróconą pokrywkę połóż kilka kostek lodu. Ustaw garnek na małym ogniu i pozwól wodzie powoli się podgrzewać. W miarę jak woda zacznie parować, para będzie unosić się ku górze, skraplać na zimnej pokrywce, a następnie spływać do miski. To, co zebrało się w misce, to czysta woda destylowana. Po zakończeniu procesu ostrożnie wyjmij miskę z garnka.

Przechowywanie Wody Destylowanej

Wodę destylowaną najlepiej przechowywać w pojemnikach wykonanych ze szkła, stali nierdzewnej lub tworzyw sztucznych o wysokiej odporności chemicznej, takich jak HDPE (polietylen wysokiej gęstości) czy PET (politereftalan etylenu). Woda destylowana powinna być trzymana w szczelnie zamkniętym pojemniku, aby ograniczyć kontakt z powietrzem. Najlepiej przechowywać ją w chłodnym i ciemnym miejscu, z dala od bezpośredniego światła słonecznego, które może sprzyjać rozwojowi mikroorganizmów.

Zastosowania Domowe Wody Destylowanej

Woda destylowana ma wszechstronne zastosowanie w wielu domowych zadaniach, zwłaszcza tam, gdzie istotna jest czystość i brak minerałów, które mogłyby negatywnie wpłynąć np.

  • Pielęgnacja roślin doniczkowych: Rośliny, zwłaszcza te bardziej wrażliwe na minerały zawarte w wodzie z kranu.
  • Przygotowywanie kosmetyków DIY: Woda destylowana jest często wykorzystywana jako baza do domowych kosmetyków, takich jak toniki do twarzy, kremy, maseczki czy szampony.
  • Parówki na twarz: Woda destylowana jest idealna do zabiegów parowych na twarz, ponieważ jest pozbawiona zanieczyszczeń, co może zapobiegać podrażnieniom skóry.
  • Pranie delikatnych tkanin: Woda destylowana może być używana do prania delikatnych ubrań, które są wrażliwe na minerały zawarte w wodzie z kranu, takich jak jedwab czy wełna.
  • Żelazka parowe i parownice: Woda destylowana nie zawiera minerałów, które mogłyby tworzyć kamień wewnątrz urządzenia.
  • Laboratoria i medycyna: Woda destylowana jest powszechnie wykorzystywana w laboratoriach, gdzie czystość wody ma kluczowe znaczenie dla wyników eksperymentów.

tags: #woda #demineralizowana #sposób #otrzymywania

Popularne posty: