מפת הגעה | סינון | אוסמוזה הפוכה | ריכוך מים | חילוף יונים | אודות | דף הבית  
 

ריכוך מים בשיטת חילוף יונים (Ion-Exchange Softening)

קשיות במים
משפחת הקטיונים הקשים מורכבת מסידן (Ca+2), מגנזיום (Mg+2), בריום (Ba+2) וסטרונציום
(Sr+2). כאשר מים קשים משמשים במחליפי חום תעשייתיים כמו דוודים, עלולה להיווצר הצטברות של אבנית על משטחי העברת החום. הצטברות האבנית עלולה להפריע לתהליך העברת החום ולגרום להתחממות יתר מקומית של המתכת המשמשת בגוף החימום. התחממות יתר זו יכולה להוביל לכשל תרמי, לאובדן מחליף החום ולהפסדים יקרים בייצור.

אבן גיר
מרבית הקושיות שבמי-התהום ובמים העיליים מקורה בהתמוססות סלעי גיר. אבן גיר היא תרכובת של סידן פחמתי (CaCO3) ומגנזיום פחמתי (MgCO3). החומר מסיס מאוד ונוצר לפני עידנים כחלק מקרום כדור-הארץ. מים המחלחלים דרך הקרקע מכילים לעיתים קרובות CO2 שהתמוסס בזמן המגע הראשוני של המים עם האוויר עוד כשהיו טיפות גשם או שלג. ה- CO2 עושה את המים מעט חומציים ע"י היווצרות חומצה פחמתית (H2CO3). כשמי התהום המעט חומציים מגיבים עם אבן הגיר הבסיסית, מתרחשת תגובת סתירה:


התגובה ממיסה לאט לאט את אבן הגיר, ומשחררת קשיות מסיסה למי התהום. מי בארות בעלי קשיות גבוהה לעיתים קרובות גם בעלי רמת אלקליות גבוהה. האלקליות עלולה לגרום לבעיות בשימושים תעשייתיים ע"י הפקת  CO2 בדוודים. ה- CO2 נעלם עם אדי הקיטור, אך מתמוסס שוב לאחר שהאדים התעבו לנוזל, מפחית את ערך ההגבה (pH) וגורם לקורוזיה במערכת.

הסרת קשיות
הסרת או הפחתת קשיות נקראות ריכוך. הריכוך הנפוץ להסרת או הפחתת קשיות נעשה בשיטת חילוף יונים. דמינרליזציה בשיטת חילוף יונים גם מסירה קשיות, אבל היא מסירה את כל המינרלים הקטיוניים מהמים. כשלעצמה, היא אינה נחשבת ל"ריכוך".

שרף מחליף יונים
השרף המשמש לריכוך הוא מחליף קטיונים חומצי חזק. תאי הקליטה של השרף מלאים ביוני נתרן (Na+) שאותם הוא מחליף בתמורה לקטיונים שבמים, ולא ביוני מימן  (H+)הממלאים את השרף המשמש בדיוניזציה. מכל הבחינות האחרות השרף הוא זהה לשרף השגרתי המשמש בטיהור מים ממינרלים (דיוניזציה).

תגובות ריכוך
סדר האירועים בריכוך בשיטת חילוף יונים הוא כדלהלן:

  1. מים קשים נכנסים לעמודת השרפים ומחלחלים דרך מצע השרפים.
  2. כשהמים הקשים זורמים דרך השרפים, כל היונים במים נודדים לתוך השרף, הן הקטיונים והן האניונים.
  3. לא קיים שום שינוי כימי באניונים, מאחר והשרף מחליף קטיונים בלבד.
  4. האניונים עוברים מהשרף בדיפוזיה ללא שהוחלפו ויוצאים מהעמודה ללא שהוחלפו.
  5. זהו צעד המפתח בריכוך: יוני מגנזיום (Mg+2) וסידן (Ca+2) מוחלפים לגמרי ביוני נתרן (Na+) .
  6. עבור כל יון מגנזיום (Mg+2) או סידן (Ca+2) משוחררים 2 יוני נתרן (Na+) .
  7. מי הזרם ביציאה מעמודת השרפים מכילים 100% נתרן (Na+) ורכים לחלוטין.

שלא כמו בדמינרליזציה (טיהור מים ממינרלים) תהליך הריכוך גורם רק לשינוי קל במוליכות החשמלית של המים, מאחר ויונים קשים מוליכים מוחלפים ביוני נתרן מוליכים.

סלקטיביות
הכימיה השלטת אשר מניעה את תגובת הריכוך היא הנטייה החזקה של השרף להחליף את הנתרן בסידן ומגנזיום. זו היא הסלקטיביות.
הכוח המניע מאחורי הסלקטיביות הוא הערכיות, המטען החשמלי של היון. יונים דו-ערכיים, כמו יוני מגנזיום (Mg+2) וסידן (Ca+2), הם בעלי סלקטיביות גבוהה יותר עבור תאי הקליטה שבשרף קטיוני חומצי חזק, מאשר יון נתרן (Na+) חד-ערכי. לפיכך, יון הנתרן נעקר מאתר הקליטה שבשרף בזמן תגובת הריכוך.

חיווי
פעולת המרכך ניתנת לפיקוח ע"י בוחן קשיות מיציאת המים מהעמודה אשר משנה את צבעו בהתאם מכחול-ירוק לוורוד. הבדיקה משתמשת בצבע הרגיש מאוד לנוכחות מגנזיום (Mg+2). בהעדר מגנזיום, הצבע הוא כחול-ירוק. כל זכר למגנזיום ישנה את הצבע לוורוד.
אף-על-פי שישנו מספר עצום של אתרי קליטה במצע השרפים לשם הסרת הקשיות, המספר עודנו מוגבל. כאשר רוב אתרי הקליטה נוצלו להסרת הקשיות, מעט מגנזיום (Mg+2) יתחיל להופיע בזרם היציאה. הופעת המגנזיום מאותתת על הצורך "לרענן" את העמודה.


ריכוך מים  
עמודות "יונקס מרכך"  
   
   

 

 
 

  עיצוב אתרים - מאי סטודיו יונקס בע"מ - מערכות טיהור מים | רח' הסוללים 5 א.ת. בת - ים | טל: 03-5512634 | פקס: 03-5530568