Zawory kulowe do wody demineralizowanej: materiały i zastosowania
- Szczegóły
Woda demineralizowana odgrywa w laboratoriach coraz większą rolę. Początkowo stosowano ją głównie do czyszczenia i płukania, jednak z czasem znalazła znacznie szersze zastosowanie. Także takie zastosowania jak np. w hodowli ryb, gdzie ściśle zdefiniowany poziom składników mineralnych osiąga się poprzez dodanie ich do wody demineralizowanej, stają się w coraz większym stopniu częścią zakresu wykorzystania wody uzdatnionej. Inne typowe obszary zastosowania to produkcja leków, przemysł półprzewodników, produkcja ogniw słonecznych, fotolitografia czy elektrownie (jako woda zasilająca). Takie wykorzystanie wymaga wysokiej czystości i całkowitego odsolenia wody. Należy przy tym możliwie maksymalnie ograniczyć wahania parametrów przewodnictwa podczas realizacji poniżej opisanych etapów procesu.
Właściwości i zastosowanie wody demineralizowanej
Ważną właściwością wody demineralizowanej jest jej przewodnictwo wzgl. jej specyficzny opór. Do oznaczenia jakości wody o najwyższym stopniu czystości stosuje się ponadto takie inne parametry, jak składniki nieorganiczne i organiczne, zawartość cząstek oraz liczba obecnych w niej mikroorganizmów. W zależności od przeznaczenia wody istnieje wiele definicji i stopni czystości wody uzdatnionej. Woda destylowana wykazuje przewodnictwo mniej więcej na poziomie od 0,5 do 5 µS/cm. Wartość przewodnictwa analitycznie czystej wody zgodnie z DIN ISO 3696 nie może przekraczać w przypadku wody o najniższej jakości 0,5 µS/cm.
Częstsze zastosowanie wody demineralizowanej i wysoki stopień czystości zawdzięczamy również szerokiej ofercie bardzo wydajnych instalacji do uzdatniania wody. Pracujące bez przerwy urządzenia wykorzystują zazwyczaj w fazie pierwszej osmozę odwróconą. Dużą zaletę tej metody stanowi fakt, że membrany zatrzymują nie tylko sole, ale również wiele innych zanieczyszczeń (mikroorganizmy, cząstki organiczne itd.). Przewodnictwo szczątkowe można zredukować za pomocą wymieniacza jonowego z mieszanym złożem. W praktyce coraz częściej stosuje się elektrodejonizację jako drugi etap uzdatniania, łączącą w sobie dwie sprawdzone techniki oczyszczania wody: elektrodializę oraz odsalanie (dejonizację) poprzez wymianę jonów. Maksymalna czystość wody, jaką można osiągnąć w takim procesie odpowiada przewodnictwu elektrolitycznemu na poziomie poniżej 0,06 µS/cm. Regularna eksploatacja takiej instalacji z jedynie krótkotrwałymi przestojami pozwala również na zahamowanie wzrostu bakterii, glonów i grzybów.
Materiały odpowiednie do kontaktu z wodą demineralizowaną
Wraz ze wzrostem czystości zwiększa się agresywność wody, ponieważ próbuje ona pobrać do roztworu brakujące jony metali. Im mniej czyste są zastosowane metale, tym intensywniej są one atakowane przez wodę, w związku z czym przewody rurowe i standardowa armatura wodna z mosiądzu nie nadają się do zastosowania z wodą demineralizowaną. Materiały, których woda demineralizowana nie atakuje, to różne tworzywa sztuczne i stal szlachetna. Do kontaktu z wodą demineralizowaną nadają się głównie takie tworzywa jak PP, PVC i PVDF. Stal szlachetna, np. w gatunku 1.4571 wzgl. AISI 316 jest również doskonała do zastosowania w tym celu. Aby sprostać szczególnym wyzwaniom, jakie stawia kontakt z wodą demineralizowaną, do odcięcia i dozowania wody demineralizowanej stosuje się armaturę z bardzo różnych materiałów i ich kombinacji.
Rodzaje armatury stosowane w instalacjach wody demineralizowanej:
- Armatury niklowane chemicznie wewnątrz:
Podczas niklowania chemicznego konwencjonalna armatura mosiężna jest zanurzana w wodnym roztworze roboczym o określonej zawartości jonów niklu. Ponieważ nikiel należy jedynie do metali półszlachetnych, woda o najwyższym stopniu czystości zniszczy w końcu powierzchnie niklowe, doprowadzając do ich korozji. Powierzchnia taka ulega rozkładowi. Niszczenie materiału przez korozję prowadzi przy tym do zanieczyszczenia wody wypłukanymi jonami metali.
Przeczytaj także: Zastosowanie zaworów 4-drogowych w osmozie
- Armatury mosiężne z wbudowaną rurą z tworzywa sztucznego:
Bardziej wymagającą konstrukcję stanowią armatury mosiężne z wbudowaną rurą z PP lub PVDF, która sprawia, że woda demineralizowana nie ma kontaktu z metalem. Jeżeli armatury takie są wyposażone również w głowicę z tworzywa, gwarantują optymalną odporność i nadają się doskonale do zastosowania z wodą demineralizowaną. Do kontaktu z wodą o najwyższym stopniu czystości oferowane są wersje ze stałą cyrkulacją.
- Armatury z tworzyw sztucznych:
W sprzedaży można znaleźć również armatury do wody uzdatnionej, które są w całości wykonane z PVC. Ze względu na podatność tego materiału na wzrost łamliwości armatury takie nie gwarantują bezawaryjności w perspektywie długoterminowej. Lepiej w praktyce sprawdzają się i są odpowiedniejsze dla tego typu medium specjalne armatury z PP. Wyposażenie w głowicę membranową pozwala osiągnąć wysoką dokładność dozowania. Odpowiednie dla medium połączenie materiałów pozwala wykluczyć wynikające z korozji ścieranie materiału. Armatury takie wytrzymują ciśnienie do 10 barów. Górna granica temperatury medium wynosi około 60oC. W praktyce laboratoryjnej armatury takie są stosowane bezproblemowo i bezawaryjnie od lat.
- Armatury ze stali szlachetnej:
W przypadku stali nierdzewnej chodzi o tak szlachetny materiał, że nawet najwyższej jakości woda o najwyższym stopniu czystości nie jest w stanie wypłukać z niego jonów metali w istotnej ilości. W praktyce laboratoryjnej sprawdza się w szczególności armatura ze stali nierdzewnej w gatunki 1.4571 wzgl. AISI 316. Ze względu na wyższe koszty materiału i produkcji zastosowanie armatury ze stali nierdzewnej zaczyna się tam, gdzie leżą granice wykorzystania innych armatur. Stal szlachetna wytrzymuje bardzo wysokie temperatury pary o najwyższym stopniu czystości i nadaje się tym samym w szczególności do stosowania w przypadku temperatury medium przekraczającej 60oC. Nawet w wysokich temperaturach i w kontakcie z parą armatury ze stali szlachetnej wytrzymują ciśnienie do 10 barów.
Podsumowanie
W wyniku pojawienia się nowych zadań wzrosły wymagania w zakresie jakości stosowanej w laboratoriach wody demineralizowanej. W związku z tym istnieje konieczność takiego doboru armatury laboratoryjnej, która będzie w stanie sprostać wyższym wymaganiom i przyszłym zadaniom. Nie można dopuścić do tego, aby wynikające z korozji zużycie materiału powodowało obniżenie trwałości armatury i jakości medium. Należy przy tym stosować wyłącznie takie głowice, które wykluczają zanieczyszczenie medium smarami.
Mgr inż. Thomas Gasdorf jest prezesem spółki Broen Armaturen GmbH. Jako urzędujący przewodniczący komisji roboczej Armatura laboratoryjna Niemieckiego Instytutu Normalizacyjnego we Frankfurcie uczestniczy bezpośrednio w opracowywaniu niemieckich i europejskich norm armatury laboratoryjnej oraz pryszniców bezpieczeństwa.
Przeczytaj także: Międzykołnierzowe zawory zwrotne SOCLA
Przeczytaj także: Przewodnik po zaworach filtrów powietrza
tags: #zawór #kulowy #woda #demineralizowana #materiały
