Su arıtma - yumuşatma işlemi
Öncelikle ön arıtmanın neden yumuşatma işlemine ihtiyaç duyduğunu soralım. Şehir suyu arıtılmış mı?
Tıbbi su sisteminin son arıtma ekipmanının gereksinimleri daha yüksektir: aşağı akış farmakope suyu son arıtma sistemi membran filtrasyon yoluyla gerçekleştirilir ve membran filtrasyon ünitesi ile EDI ünitesi, giriş suyu kalitesinin sertliği için gereksinimlere sahiptir; bu seviye 3 ppm'den yüksek olmamalıdır, bu da "yumuşak su" olarak adlandırılabilir; sertlik çok yüksek olmaya devam ederse, "sert su" olarak adlandırılabilir ve bunun sonuçları membran sisteminde kireçlenme olur, bu da potansiyel plansız arıza sürelerine yol açar. Sertlik indeksi, yumuşatma işlemiyle istikrarlı bir şekilde kontrol edilmelidir; bu da yumuşatıcı yoluyla kentsel suyun yumuşatılmasını sağlamaktır. Sodyum iyon değiştirici olarak da bilinen yumuşatıcılar, esas olarak reçine, reçine içeren kaplar, vanalar ve kontrol sistemlerinden oluşur.
Peki iyon değişimi nedir?
İyon değişimi, istenmeyen iyonları benzer yüklü iyonlarla değiştirerek sudan uzaklaştıran kimyasal bir işlemdir. Bu işlem, iyonları çeken ve tutan reçine boncukları aracılığıyla gerçekleştirilir ve genellikle su yumuşatmada kullanılır. Farmasötik su yumuşatıcılarının temel işlevi, kentsel sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarını nano reçinedeki değiştirilebilir sodyum (Na+) ile değiştirerek suyun sertliğini azaltmaktır. Yumuşatma işlemi esas olarak iki işlem adımını içerir: "yumuşatma" ve "rejenerasyon".
1. Yumuşatma
Nano güçlü asit katyon değişim reçinesi genellikle farmasötik su arıtımında yumuşatma işleminde kullanılan ve yumuşatma sürecinin temel ortamı olan bir maddedir.
Nano güçlü asit katyon değişim reçine boncuk polimer yapısı, çıkarılamayan, kalıcı olarak bağlı bir negatif iyon içerir. Basitçe söylemek gerekirse, reçine boncukları sabit bir negatif yüke sahiptir. Her negatif yüklü değişim noktası, pozitif yüklü bir iyonu barındırabilir. Bu durumda, sodyum (pozitif yüklü) değişim noktasına bağlanır (negatif ve pozitif yükler birbirini çeker). Dolayısıyla, hareket eden sodyum iyonları, reçine boncuklarındaki her sabit negatif yüke bağlanır.
Yumuşatma kimyasal reaksiyonunun prensibi aşağıdaki gibidir:
Suda asılı halde bulunan kalsiyum ve magnezyum iyonları, sodyum iyonlarından daha güçlü pozitif yüke sahiptir. Sert su boncuklardan geçerken, kalsiyum ve magnezyumun negatif yüklü boncuklara olan güçlü çekimi, sodyum iyonlarını "uzaklaştırır", böylece kalsiyum ve magnezyum onların yerini alabilir (ve boncuklara bağlı kalabilir). Daha büyük iki değerlikli kalsiyum-magnezyum iyonları, reçine yüzeyinde iki değişim bölgesine ihtiyaç duyar.
Sonunda, reçine taneciklerinin sertliği, esas olarak kalsiyum ve magnezyum açısından doygunluğa ulaşır ve artık demineralize su üreten değişim noktaları kalmaz. Reçine tanecikleri tükenmiştir ve yeniden üretilmeleri gerekir.
2. Yenilenme
Yumuşatma işlemi basittir ve yaygın olarak kullanılır çünkü reçine basit bir NaCl tuzlu su çözeltisi (genellikle %10) ile rejenere edilebilir. Yumuşatıcıdaki yumuşatma reçinesinin doygunluk arızasından sonra, rejenerasyon için NaCl kullanılır. İyon değişim reçinesi, sodyum klorür çözeltisine (tuzlu su) batırılır; bu işlemde tuzlu su, reçine taneciklerinden kalsiyum ve magnezyum iyonlarını çökeltir. Tuzlu su çözeltisindeki sodyum, reçine taneciklerine yapışır. Rejenerasyondan sonra, fazla tuzlu su durulanır ve reçine tanecikleri tekrar kullanılabilir.
Yumuşatma sisteminin rejenerasyon prensibi aşağıdaki gibidir:
Yenilenme sırasında, tek değerlikli sodyum iyonlarının konsantrasyonundaki artış, kalsiyum ve magnezyum iyonlarının iki yükünün ayrılmasına neden olarak, değişim bölgesindeki "kontrollerini gevşetir". Sodyum iyonlarının yüksek konsantrasyonu nedeniyle, artık tek değerlikli sodyum iyonlarının çift değerlikli kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla değiştirilmesi çok daha kolaydır.
