Usuwanie chloru z wody z pomocą węgla aktywnego

Od basenów i wody pitnej do produkcji wody dla przemysłu!

 Chlorowanie jest powszechnie stosowaną metodą do utrzymywania biologicznego bezpieczeństwa wody, jak na przykład wody pitnej, czy wody w basenie. Wykorzystuje się ją do zabijania mikroorganizmów chorobotwórczych, do utleniania składników tworzących smak i zapach, a także do tworzenia złóż środka dezynfekcyjnego. Wykorzystanie chloru do tych zastosowań może jednak prowadzić do wytworzenia się produktów ubocznych dezynfekcji (DBP), takich jak trihalometany (THM) i kwasy halogenooctowe. Oprócz tego, że substancje THM wykazują się toksycznością w wodzie pitnej, mogą też zmieniać smak piwa lub napojów orzeźwiających w procesie warzenia i butelkowania. Złoże ORGANOSORB® z węglem aktywnym jest używane do usuwania produktów ubocznych dezynfekcji wody.

Baseny: usuwanie chloramin przy pomocy węgla aktywnego

Na publicznych pływalniach mogą się wytwarzać chloraminy (związki chloru); dzieje się tak, gdy wolny chlor w wodzie wchodzi w reakcję ze związkami zawierającymi azot. Chloraminy nie tylko pogarszają jakość powietrza na basenie, ale i powodują podrażnienie oczu u kąpiących się osób. W niektórych basenach znaczne ilości związków azotu są niemal przez cały czas uwalniane do wody z ludzkiego moczu, potu itd. Mocznik powoli ulega hydrolizie rozkładając się na amoniak w wodzie basenowej i wchodzi w reakcję z podchlorynem tworząc chloraminy. Te związki chloru, powstałe w wyniku reakcji podchlorynu i amoniaku, można usunąć przy pomocy węgla aktywnego ORGANOSORB®.

Zapotrzebowanie na odchlorowaną wodę w przemyśle

Niektóre zastosowania wody w przemyśle wymagają uprzedniego usunięcia z niej chloru resztkowego. W przemyśle petrochemicznym i przy produkcji energii elektrycznej zawsze występuje zapotrzebowanie na zdemineralizowaną wodę do procesu produkcyjnego i różnego rodzaju kotłów. Produkcja wody wykorzystywanej w przemyśle, takiej jak woda demineralizowana, powszechnie odbywa się przy użyciu żywic jonowymiennych (IER) lub też poprzez procesy membranowe, takie jak odwrócona osmoza (RO). Żywice IER bądź membrany mogą zostać uszkodzone przez utlenianie z użyciem wolnego chloru resztkowego. Granulowany węgiel aktywny ORGANOSORB® jest często umieszczany przed membranami lub żywicami IER w celu usunięcia chloru i redukcji związków organicznych, które mogą przeszkadzać w procesie produkcji wody dla przemysłu. Szybkość reakcji przy dechloracji wody zależy od formy, w jakiej występuje wolny chlor. Może on być zawarty w następujących formach (podanych w kolejności rosnącej szybkości reakcji):

  1. chlor gazowy,
  2. podchloryny,
  3. chloraminy i dichloraminy,
  4. dwutlenek chloru.

Technologia węgla aktywnego skutecznym sposobem na usuwanie chloru

Chlor może być stosowany w formie chloru gazowego lub też podchlorynu sodu bądź wapnia. W stacjach uzdatniania wody dodaje się go do oczyszczonej wody pitnej tak, aby w chwili dotarcia wody do konsumentów jego stężenie resztkowe wynosiło 0,1 ppm. Niektóre zakłady zajmujące się butelkowaniem napojów dodatkowo chlorują wodę do uzyskania stężenia nawet powyżej 10 ppm. Technologia węgla aktywnego to dobrze znana i niezwykle skuteczna metoda usuwania chloru z wody (dechloracji). Mechanizm reakcji dechloracji wody stanowi połączenie hydrolizy wolnego chloru do jonu podchlorynu oraz katalitycznego rozkładu jonu podchlorynu na powierzchni węgla, w wyniku czego wolny chlor zostaje przekształcony w jon chlorkowy. Mechanizm dechloracji przy użyciu węgla aktywnego:

  1. Hydroliza wolnego chloru w wodzie

Cl2 + H2O → HOCl + HCl Chlor + woda → kwas podchlorawy + kwas chlorowodorowy (kwas solny)

  1. Dysocjacja kwasu chlorowodorowego w wodzie

HOCl → H+ + OCl- Niskie pH Wysokie pH

  1. Katalityczny rozkład kwasu podchlorawego

HOCl + C* → HCl + C*O *Centrum katalityczne węgla aktywnego Wartość długości połówkowej chloru jako miara szybkości reakcji dechloracji Szybkość przebiegu reakcji dechloracji jest często wyrażana i mierzona jako wartość długości połówkowej chloru (długości połówkowej dechloracji). Długość połówkowa dechloracji wyraża głębokość złoża węgla aktywnego wymaganą do uzyskania redukcji chloru o 50% w określonych warunkach przeprowadzania badania. Stosuje się różne metody oceny zdolności dechloracji węgla aktywnego w skali laboratoryjnej. > Więcej informacji na temat wartości długości połówkowej chloru i metod przeprowadzania badań w zakresie zdolności dechloracjiFree chlorine concentration as function of SCT

Poniższy wykres przedstawia wpływ długości połówkowej dechloracji na stężenie wolnego chloru, jako funkcję czasu styczności powierzchniowej (SCT). Im krótsza jest długość połówkowa dechloracji, tym szybciej zachodzi reakcja rozpadu wolnego chloru. Tabela 1. zawiera zestawienie parametrów mających wpływ na długość połówkową dechloracji.  

Tabela 1.: parametry wpływające na długość połówkową dechloracji
Parametr Wpływ
Rozmiar cząsteczki węgla aktywnego Im mniejsza średnica średniej cząsteczki, tym mniejsza długość połówkowa dechloracji
pH wody Wyższe pH zwiększa długość połówkową dechloracji
Temperatura Im wyższa temperatura, tym krótsza długość połówkowa dechloracji
Materia organiczna Wyższe stężenie materii organicznej rozpuszczonej w wodzie zwiększa długość połówkową dechloracji
Płukanie przeciwprądowe Jednym z efektów ubocznych dechloracji jest tworzenie się dwutlenku węgla (CO2). Regularne płukanie przeciwprądowe

Kompleksowe rozwiązania DESOTEC do dechloracji wody

Oferowany przez firmę DESOTEC węgiel aktywny ORGANOSORB® typu 9 CO i 11 CO to aktywowany parą, granulowany węgiel z łupin kokosowych. Wyróżnia się doskonałym działaniem w zakresie usuwania chloru połączonym z nadzwyczajną twardością i wysoce mikroporowatą strukturą zapewniającą skuteczne usuwanie produktów ubocznych dezynfekcji. Ponieważ niezwykle ważna jest kinetyka usuwania, wybierane są produkty drobniejsze (0,425-1,7 mm), chyba że wymagany jest niższy spadek ciśnienia. W takim przypadku należy wybrać produkt o średnicy cząsteczek wielkości 0,6-2,36 mm. Umieszczenie świeżego filtra z węglem aktywnym na strumieniu wody może początkowo powodować wzrost pH do wartości pomiędzy 9 a 12, przy czym ostatecznie uzyskana wartość będzie zależała od źródła wody. Ogólnie można stwierdzić, że im bardziej miękka jest woda, tym większy jest wzrost i zakres wzrostu pH. Zastosowanie węgla ORGANOSORB® 11 CO może w niektórych przypadkach zredukować wartość szczytową pH a przez to skrócić czas potrzebny do rozpoczęcia użycia filtra z węglem aktywnym. > Proszę się z nami kontaktować we wszystkich sprawach związanych z dechloracją!

 Organosorb  

 

Każdy zużyty węgiel aktywny trafiający do firmy DESOTEC jest badany w celu doboru właściwych procedur dotyczących wydobycia i zagospodarowania zużytego węgla aktywnego znajdującego się w  filtrach. Wszystkie cząsteczki, które zostały zaadsorbowane na węglu aktywnym podczas pobytu filtrów na terenie klienta, ulegają desorpcji w piecach reaktywacyjnych firmy DESOTEC.

W kolejnym etapie zanieczyszczenia są całkowicie niszczone poprzez spalanie i neutralizacje aby zapewnić zgodność z przepisami krajowymi i unijnymi. Cała instalacja jak i wszystkie punkty emisji są objęte ciągłym monitoringiem, dzięki czemu zagwarantowane jest, że jedynie niegroźna para wodna emitowana jest przez komin.