Без кейворду

Деякі “забруднювачі” навмисно додаються у воду, щоб зробити її придатною для споживання людиною; до них відносяться хлор і хлорамін, а також діоксид кремнію (додається в деякі джерела водопостачання для підвищення рівня рН і зменшення корозії та потрапляння міді і свинцю в питну воду). З точки зору акваріумістів, хлорамін може бути одним з найгірших з цих порушників, оскільки багато джерел водопостачання орієнтовані на рівні 2-4 проміле хлорного еквіваленту (ppm-Cl). Деякі організми чутливі до хлораміну в концентраціях набагато нижчих за цю. У своїй оцінці токсичності хлораміну для морських безхребетних Міністерство охорони навколишнього середовища Канади (канадський аналог Агентства з охорони навколишнього середовища США, EPA) визначило оціночне значення відсутності впливу (ENEV) на основі цього типу даних на рівні 0,002 ppm-Cl для морського та естуарійного середовища. Отже, хлорамін повинен бути видалений перед використанням водопровідної води, яка його містить. На жаль для акваріумістів, які хочуть використовувати водопровідну воду, він є довгоживучим і не буде швидко розсіюватися так, як хлор.

Нарешті, деякі забруднювачі, швидше за все, надходять з труб в будинку акваріуміста, ніж з самого водопроводу. Отже, ці забруднювачі залежать не стільки від якості вихідної води, скільки від рН води та характеру труб у будинку. Багато акваріумістів обманюють себе, думаючи, що в їхньому місті дуже чиста вода, тому їм не потрібно ні про що турбуватися у водопровідній воді. На жаль, це може бути неправдою. Головним серед тих, що викликають занепокоєння у акваріумістів, є мідь. Агентство з охорони навколишнього середовища США дозволяє присутність міді в питній воді на рівні, що перевищує 1 проміле. У деяких будинках в ході недавніх досліджень було виявлено перевищення 1,3 ppm (Таблиця 5).

Таблиця 5. Вміст міді у водопровідній воді (перевірено в будинках)
Вміст міді (ppb), 10% домівок перевищують цей рівень
Максимальний рівень міді (ppb)*
50 – 546 (залежить від району)
Не повідомляється
Не повідомляється
Малюнок 1 . Система RO/DI, яку я використовую для потреб мого рифового акваріума протягом останніх десяти років.

Цей рівень значно перевищує поріг токсичності для морських організмів і приблизно в сто разів вище, ніж я виявив у своєму акваріумі, коли востаннє перевіряв його на вміст міді (близько 10-15 частин на мільярд міді).

Що таке система зворотного осмосу?

Як мінімум, система зворотного осмосу складається з мембрани зворотного осмосу, через яку протікає (і очищається) вода, за якою слідує деіонізуюча смола, яка видаляє будь-які залишкові заряджені сполуки. Як правило, інші необхідні частини забезпечують належне функціонування цих двох основних частин. Ці інші частини можуть включати осадові фільтри, фільтри з активованим вугіллям, манометри та монітори провідності або загального вмісту розчинених твердих речовин (TDS). На рисунку 1 показана система RO/DI, яку я використовую вже майже 10 років. Вона має кожен з цих компонентів і, крім заміни фільтрів при необхідності, не потребує ніякого обслуговування. Однак не всім акваріумістам так пощастило, і іноді мембрани зворотного осмосу засмічуються або ламаються і потребують заміни. Питання технічного обслуговування обговорюються далі в цій статті. Функція кожного з цих компонентів описана нижче.

Осадові фільтри – це перше, з чим стикається водопровідна вода, і вони роблять саме те, що випливає з їх назви: відфільтровують осад. Якщо цей осад пройде повз фільтр, він швидко заб’є фільтр з активованим вугіллям, що зробить його набагато менш корисним і потенційно може призвести до пошкодження мембрани зворотного осмосу (як описано нижче). Осадовий фільтр також запобігає проникненню осаду, який може покрити внутрішню частину мембрани зворотного осмосу. Типові осадові фільтри, що використовуються для цього застосування, мають розміри пор в діапазоні від 0,5 до 1 мкм (мікрометр, або мільйонна частка метра). Якщо вода містить багато осаду, іноді корисно мати серію осадових фільтрів з постійно зменшуваним розміром пор, що збільшує термін служби фільтрів.

Наступний фільтр в лінії зазвичай містить активоване вугілля. Основне призначення цього активованого вугілля – розщеплювати хлор і хлорамін, що містяться у водопровідній воді (рис. 2). Якщо їх не видалити, ці сполуки можуть пошкодити мембрану зворотного осмосу. Вони також будуть досить легко проходити через решту фільтрів (зворотного осмосу та зворотного осмосу), і тому можуть потрапити в кінцеву відфільтровану воду.

Малюнок 2. Схематичне зображення гранули активованого вугілля. На поверхні вугілля каталітично розщеплюються як хлор (у вигляді гіпохлориту), так і хлорамін.

Реакції всередині активованого вугілля, які розщеплюють ці сполуки, залежать від наявності достатньої площі активної поверхні для протікання цих каталітичних реакцій. Якщо осадовий фільтр несправний, осад може забити активоване вугілля і зменшити його здатність розщеплювати сполуки. Хлор і продукт його гідратації у воді, гіпохлорит-іон (ClO – ), розщеплюються на хлорид-іон (Cl – ) і кисень, як показано в реакціях 1 і 2 нижче. Рівняння 1 відбувається на ділянці водопостачання, де вода хлорується, а рівняння 2 відбувається на активованому вугіллі у фільтрі зворотного осмосу (де C* означає активоване вугілля, а CO* означає активоване вугілля з приєднаним атомом кисню).

Частина окисленого активованого вугілля залишається, а частина розпадається з утворенням кисню (O2):

Жоден з продуктів реакцій 2 або 3 не викликає занепокоєння у рифових акваріумістів.

Реакція хлораміну (NH 2 Cl) на активованому вугіллі трохи складніша і призводить до утворення аміаку (NH 3 ), хлориду (Cl – ) і газоподібного азоту (N 2 ). Рівняння 4 і 5 показують ці процеси.

На відміну від розпаду хлору, один з побічних продуктів розпаду хлораміну, а саме аміак, викликає значне занепокоєння у рифових акваріумістів. Аміак досить легко проходить через мембрану зворотного осмосу (обговорюється далі в цій статті), але якщо є система зворотного осмосу, вона повинна ефективно видаляти аміак.

Вугільні фільтри, що використовуються в системі зворотного осмосу/дистиляції, також видаляють з води певні органічні хімічні речовини. Більшість з них досить великі, щоб не проходити через мембрану зворотного осмосу, але деякі з них можуть бути досить малими, щоб пройти через неї, але при цьому досить добре зв’язуватися вугіллям. Прикладом чогось, пов’язаного вуглецем, що в іншому випадку може пройти через мембрану зворотного осмосу, є трихлорметан (CHCl3). В цілому, однак, я не вважаю, що це зв’язування є важливим для рифових акваріумів, що використовують звичайну питну воду в якості джерела.

Часто вугільний фільтр також діє як вторинний фільтр осаду, і тому з часом може засмічуватися. Падіння тиску на мембрані зворотного осмосу, яке не вирішується заміною осадового фільтра, може бути пов’язане із засміченням вугільного фільтра. У деяких випадках засмічені фільтри можна дещо очистити шляхом зворотного промивання, якщо система дозволяє зворотний потік. Як вугільні, так і осадові фільтри також можуть засмічуватися бактеріями. У такій ситуації деякі акваріумісти висушують фільтри, тим самим відкриваючи пори, а потім використовують їх повторно. Я ніколи не промивав і не сушив жодного зі своїх фільтрів.

Мембрани зворотного осмосу

Мембрани зворотного осмосу складаються в основному з листа пористого органічного полімеру. Комерційно використовуються різноманітні матеріали, включаючи суміші ацетату/триацетату целюлози (іноді звані CTA), тонкоплівкові/тонкошарові композити (іноді звані TLC або TFC), а також модифікований полісульфон (іноді званий SPSF). Відносні переваги кожного з цих матеріалів детально описані в інших статтях, але деякі важливі моменти наведені нижче:

• СТА-мембрани недорогі і стійкі до окислення хлором.
• ТФК мембрани більш дорогі, але мають високу ступінь відторгнення домішок. Їх необхідно захищати від хлору і хлораміну.
• Мембрани SPSF, як правило, оптимальні тільки в особливих ситуаціях, таких як дуже м’яка вихідна вода.

Якщо розміри пор мембрани зроблені трохи більшими за молекули води, то вода може проходити через них, але більші сполуки – ні. Розмір в даному випадку є дещо спрощеним поняттям. Багато іонів менші за молекулу води (рис. 3), але виявляється, що заряджені іони (такі як натрій, Na+ ) в розчині містять кілька дуже міцно зв’язаних молекул води. Видалення всіх цих приєднаних молекул води вимагає багато енергії, тому при проходженні через пористу мембрану вони поводяться так, ніби вони мають такий же розмір, як і весь гідратований агрегат (рис. 4). Ці більші агрегати не можуть проходити через мембрану зворотного осмосу так легко, як вони могли б без міцно зв’язаних молекул води (рис. 5).

Рисунок 3. Порівняльні розміри молекули води (H2O; праворуч) та іона натрію (Na+; ліворуч).

Рисунок 4. Порівняльні розміри молекули води (Н2О; праворуч) та іона натрію з міцно зв’язаними молекулами води (Na+; ліворуч).

Рисунок 5. Схематичне зображення мембрани зворотного осмосу, що показує пори, достатньо великі для проходження молекул води, але недостатньо великі для скупчень іонів натрію з їх міцно зв’язаними молекулами води.

The more charges an ion has, the more water molecules are attached and the harder they are to remove. It has recently been suggested that the ratio of the hydrated volumes of two ions approximates the ratio of the square of the charges of the same two ions. So, for any simple inorganic X, Y, and Z, X + is one-quarter the size of Y ++ , and X + is one-ninth the size of Z +++ . The same holds true for negatively charged ions. 1 For these reasons, the relative order of rejection by RO membranes is typically trivalent > divalent > Моновалентні, як показано нижче.

Таблиця 7. Типові показники відторгнення іонів з мембран зворотного осмосу
Відсоток відторгнення:

Оскільки мембрани зворотного осмосу очищають залежно від розміру, вони піддаються деяким очевидним обмеженням. Звичайно, все, що дуже велике, не може пройти через них. До цієї категорії відносяться бактерії (хоча вони можуть колонізувати обидві сторони фільтра, вони не можуть пройти через нього), віруси, великі органічні молекули, такі як білки, і неорганічні мінеральні частинки, які були досить малими, щоб пройти через осад і вугільні фільтри (часто звані колоїдами).

Крім того, для того, щоб отримати достатньо швидкий потік води через мембрану, пори мембрани фактично мають значно більший розмір, ніж молекула води. З цієї причини деякі молекули сполук, що мають дещо більші розміри, ніж молекула води, все ж таки можуть проникати (іон натрію, наприклад, не відторгається повністю).

Однак, на маленькому кінці спектру ряд сполук може в деякій мірі проходити через мембрану зворотного осмосу і, отже, викликає занепокоєння у рифових акваріумістів. До них відносяться вуглекислий газ (CO 2 ), аміак (NH 3 ), сірководень (H 2 S, особливо це стосується колодязної води) і кремнієва кислота (Si (OH) 4 , яка є незарядженою і переважаючою формою силікату при значеннях pH нижче 9,5). Всі ці речовини повинні затримуватися функціонуючою смолою ДІ (обговорюється нижче), але все ж таки можуть викликати занепокоєння.

Наприклад, у випадку з CO 2 , його може бути багато в певних водах свердловин, і смоли зворотного осмосу можуть швидко виснажуватися, оскільки CO 2 так легко проходить через мембрани зворотного осмосу (як боротися з цим, обговорюється далі в цій статті). В якості іншого прикладу, аміак, який надходить з хлораміну у воді, може бути значним, і є однією з причин, чому RO/DI значно краще, ніж тільки RO в тих ситуаціях, коли хлорамін додається до водопровідної води.

У випадку кремнієвої кислоти, деякі типи мембран зворотного осмосу можуть бути кращими за інші у вилученні її ще до того, як вона потрапить до смол зворотного осмосу. Наприклад, тонкоплівкова поліамідна мембрана може пропустити лише 0,3% кремнієвої кислоти, в той час як аналогічна мембрана з ацетату целюлози може пропустити 12,7%.

Для того, щоб мембрана зворотного осмосу функціонувала належним чином, вона з’єднана з обмежувачем потоку, який дозволяє створювати тиск на верхній стороні мембрани, а не дозволяє воді просто витікати з пристрою і стікати в каналізацію. Цей тиск допомагає змусити молекули води (та інші дрібні молекули) пройти через мембрану. Пройшовши через пори, вода продовжує свій шлях до смоли DI.

Багато систем включають манометр, який вимірює тиск в лінії перед мембраною зворотного осмосу. Саме тиск через мембрану зворотного осмосу змушує воду проходити через неї. При низькому тиску вода може просто протікати повз обмежувач і спускатися в каналізацію. Більшість мембран потребують щонайменше 40 PSI або близько того, щоб отримати розумний потік і очищення. У моїй системі тиск з часом падає, оскільки осад забиває осадовий і вугільний фільтри. Я використовую цей манометр як індикатор того, що фільтри перед мембраною потребують заміни. Деякі виробники систем зворотного осмосу (наприклад, Spectrapure і Kent) продають комплекти, які дозволяють промивати мембрану водою, що дозволяє змити пухкі відкладення і карбонат кальцію/магнію, які можуть її засмітити.

Різні фактори, такі як температура і тиск, впливають не тільки на швидкість потоку через мембрану, але і на чистоту отриманої води. Більш низькі температури роблять воду більш в’язкою і менш схильною до протікання через дрібні пори, зменшуючи виробництво очищеної води. Вплив температури на чистоту набагато менший, при більш високих температурах чистота дещо знижується. Більш високий тиск на мембрані зворотного осмосу призводить до більш високої продуктивності та якості, хоча занадто високий тиск може пошкодити мембрану. Будь-який протитиск на стічних водах погіршує продуктивність. Дуже високий TDS (загальний вміст розчинених твердих речовин) у вихідній воді також призводить до більш високого осмотичного протитиску, що знижує ефективність мембрани. Як приблизний орієнтир, кожні 100 ppm TDS створюють 1 psi осмотичного протитиску.

Для тих, хто зацікавлений в отриманні більш детальної інформації про мембрани зворотного осмосу та їх інженерне застосування, велика бібліотека статей доступна в Інтернеті на веб-сайті General Electric: “Що таке зворотний осмос”.

Кінцевим фільтром в системі зворотного осмосу/діалізу є деіонізуюча смола. Смола ДІ затримує всі заряджені молекули, що проходять через неї, і залишає незаряджені (нейтральні) молекули вільними для проходження. Вода, наприклад, проходить через неї, як і інші незаряджені неорганічні молекули, такі як кисень (O 2 ), азот (N 2 ) і хлорамін (NH 2 Cl, якщо такий залишився від попередніх фільтрів). Незаряджені органічні молекули також проходять через смолу DI, включаючи етанол (CH 3 CH 2 OH), метанол (CH 3 OH), метан (CH 4 ), пропан (CH 3 CH 2 CH 3 ), чотирихлористий вуглець (CCl 4 ) і хлористий метилен (CH 2 Cl 2 ). Іони, такі як натрій (Na + ), мідь (Cu ++ або Cu + ), амоній (NH 4 + ), фосфат (PO 4 — ), силікат (Si (OH) 3 O – ) і ацетат (CH 3 CO 2 – ) – всі вони вловлюються.

Всі атоми або молекули, які знаходяться в швидкій і значній рівновазі зі своїми зарядженими формами, будуть вловлюватися і видалятися так само, як і їх заряджені форми. До них відносяться аміак (NH 3 ), що вловлюється як амоній, кремнієва кислота (Si(OH) 4 ), що вловлюється як силікат, вуглекислий газ, що вловлюється принаймні частково як бікарбонат (HCO 3 – ) або карбонат (CO 3 — ), оцтова кислота (CH 3 CO 2 H), що вловлюється як ацетат, тощо.

Для уловлювання цих іонів смола складається з пористих кульок, до яких прикріплені нерухомі заряди. Протиіони до цих нерухомих зарядів починають діяти як H + і OH – у свіжій смолі. Зазвичай існують різні кульки, призначені для зв’язування катіонів і аніонів. У смолі зі змішаним шаром DI, кульки змішуються разом в одному фільтрі. В системі з роздільним шаром кожен тип кульки буде знаходитися в окремому фільтрі, що потенційно дозволяє перезаряджати Іоніт (процес, який обговорюється далі в цій статті).

На рисунку 6 показано катіоніт, готовий до зв’язування натрію (фіксовані заряди на смолі не показані, тільки замінні іони Н+). Коли іони натрію потрапляють в кульку, вони зв’язуються з фіксованими негативними зарядами, а Н+ вивільняється, коли вони міняються місцями. Хлорид-іони проходять через цю намистину без змін, оскільки вони не притягуються до негативно заряджених ділянок в намистині. Після того, як всі іони натрію, що потрапили в кульку, зв’язуються, продуктом є розчин хлористого водню, який переходить до наступної кульки в ліжку (рис. 7).

Рисунок 6. Катіонозв’язуюча кулька з DI смоли, показана готовою до обміну внутрішнього H + на вхідний іон Na +.

Рисунок 7. Катіоніт, що зв’язує катіони, показує, як іон натрію (Na+ ) обмінюється на протон (H+ ). Таким чином, ця кулька перетворює розчин хлориду натрію в розчин хлориду водню.

На рисунку 8 показано аніонозв’язуючу смоляну кульку, готову до зв’язування хлориду (фіксовані заряди на смолі не показані, тільки заміщувані іони OH -). Коли хлорид-іони потрапляють в кульку, вони зв’язуються з фіксованими позитивними зарядами, а OH – вивільняється, коли вони міняються місцями. У міру того, як хлорид-іони, що увійшли в намистину, зв’язуються, а OH – вивільняється, іони H + і OH – з’єднуються, утворюючи молекули води (H 2 O). Таким чином, жоден з вихідних іонів натрію і хлориду не залишається в розчині, а з камери смоли DI виходить тільки чиста вода (рис. 9).

Малюнок 8. Аніон-зв’язуюча кулька смоли DI, показана готовою до обміну внутрішнього OH – на вхідний Cl – іон.

Рисунок 9 . Аніонозв’язуюча смола, що показує, як хлорид-іон (Cl – ) обмінюється на гідроксид-іон (OH – ). Таким чином, ця намистина перетворює розчин хлористого водню лише на воду.

Проблеми виснаження деіонізуючої смоли

Врешті-решт, всі H+ і OH -, спочатку встановлені в смолі DI, виснажаться, і іони будуть проходити через неї без змін (Малюнок 10). Коли заряджені іони починають проходити через смолу ДІ, провідність стічних вод зростає. У багатьох системах зворотного осмосу/діалізу використовується вбудований вимірювач провідності, який попереджає користувачів, коли починають з’являтися іони, що вказує на необхідність заміни смоли. Без такого вбудованого вимірювача користувачам необхідно періодично контролювати провідність стічних вод (в м S/см або ppm TDS; деталі наведені в розділі порад щодо того, на яку провідність слід орієнтуватися для заміни смоли).

Рисунок 10 . Катіонозв’язуюча смола показана майже виснаженою на H+ і пропускає іони натрію.

Деякі смоли діоксиду вуглецю включають зміну кольору, щоб вказати, коли діоксид вуглецю вичерпаний. Такі індикатори, як правило, є рН-індикаторними барвниками, які змінюють колір, коли рН у внутрішній частині кульки зміщується від дуже високих або низьких значень рН, коли OH – або H + є домінуючими протиіонами, до більш нейтральних значень, коли домінують інші іони (такі як Na + або Cl – ). Такі зміни кольору можуть бути менш ефективними, ніж вимірювання електропровідності стічних вод для виявлення раннього прориву іонів. Зміна кольору може не вказувати на те, що деякі намистини або частини намистин можуть виснажуватися раніше за інші через спрямування іонного потоку. Отже, я б не покладався виключно на такі зміни кольору, якщо не доведено, що вони точно прогнозують підвищення провідності стоків для даної марки фільтру і насадки.

Виникає кілька питань, пов’язаних з виснаженням смол DI, про які акваріумісти повинні знати. Основним серед них є те, що коли смола DI виснажується, це не просто означає, що вода проходить через неї так само, як вона надходила зі стоків зворотного осмосу. Насправді це може бути набагато гірше з точки зору акваріуміста. Причиною цього є те, що поки смола зворотного осмосу функціонує належним чином, всі іони будуть уловлюватися. Але коли вона виснажується, не тільки нові іони проникають через неї і можуть з’явитися у воді, але й усі іони, які коли-небудь потрапляли в смолу DI в першу чергу. Загальна концентрація іонів, що виходять з вичерпаної смоли ДІ, не буде підвищена в порівнянні зі стоками зворотного осмосу, але які саме іони вивільняються, може бути дуже різною.

В описах DI, наведених вище, я не звернув увагу на той факт, що деякі іони матимуть більшу перевагу для прикріплення до смоли, ніж інші. Коли смоли не виснажені, не має значення, яка спорідненість іонів, оскільки всі вони зв’язані. Але в виснаженому сценарії, коли іонів більше, ніж місць для зв’язування іонів, ті, що мають більшу спорідненість до смоли, будуть утримуватися, а ті, що мають меншу спорідненість, будуть вивільнятися. Виходить, що силікат знаходиться на нижньому кінці спорідненості до аніонних смол. Отже, якщо смола DI збирала силікат протягом тривалого періоду, а потім виснажилася, може статися великий викид силікату.

Можливо, ще більшу стурбованість викликає аміак. У системі з хлораміном у водопровідній воді смола DI буде виконувати важливу функцію видалення більшої частини аміаку, що утворюється при розпаді хлораміну. Аміак має меншу спорідненість до багатьох катіонзв’язуючих смол, ніж багато інших катіонів (наприклад, кальцій або магній). Отже, коли смола DI вперше виснажується, ймовірне велике виділення аміаку з і через смолу DI. Нещодавно у мене була виснажена смола DI, і стічні води містили стільки аміаку, що я міг легко відчути його запах.

Інші ускладнення також можуть впливати на виснаження смоли. Одним з потенційно важливих питань є те, що місця зв’язування аніонів і катіонів можуть виснажуватися не одночасно. На рисунку 10 показано цей сценарій, коли обидва типи виснажуються разом, з натрієм і хлоридом у стічних водах. Але, можливо, що один з них виснажується першим, і в цьому випадку рН стічних вод може коливатися далеко від нейтрального. На рисунках 11 і 12 показано, що відбувається, коли присутня велика кількість вуглекислого газу, як у випадку з деякими колодязними водами. Спочатку він здебільшого зв’язаний у вигляді бікарбонату, і стічні води по суті є чистою водою. Зауважте, однак, що в міру видалення бікарбонату, аніонозв’язуюча смола поглинається бікарбонатом, в той час як катіонозв’язуюча смола залишається незмінною і, отже, не виснажується.

Малюнок 11. Смола DI, показана готовою до зв’язування вуглекислого газу, який дисоціював на H + і бікарбонат (HCO 3 – ).

Малюнок 12. Діелектрична смола, що зв’язує вуглекислий газ у вигляді бікарбонату.

Зрештою, аніон-зв’язуючі сайти стають повністю зайнятими (рис. 13). У цей момент додаткові іони, що проникають (такі як натрій і хлорид), більше не обмінюються в рівній мірі для отримання чистої води. Натрій обмінюється на H+, але хлорид нічого не робить, потенційно залишаючи стічні води з дуже низьким рН.

Малюнок 13. Смола DI, яка була виснажена вуглекислим газом (рис. 12), як показано, зв’язує натрій, але не хлорид, в результаті чого утворюється висококисла продуктова вода.

Подібний ефект можна припустити для кремнієвої кислоти в пермеаті зворотного осмосу:

Вплив на рН початкового виснаження смоли ДІ буде подібним до впливу вуглекислого газу у водопровідній воді.

Те ж саме може статися в протилежному сенсі з аміаком. Якщо багато аміаку проходить через мембрану зворотного осмосу (як у випадку з хлораміном), аміак буде зв’язаний в смолі зворотного осмосу у вигляді амонію:

Амоній виснажує катіонозв’язуючу смолу, в той час як OH – не впливає на аніонозв’язуючу смолу. Врешті-решт, здатність зв’язувати катіони може виснажитися до того, як виснажиться зв’язування аніонів, і Na + /Cl -, що проходить через нього, перетворюється на Na + і OH -, з потенційно високим рівнем pH.

[З іншого боку, мої стічні води RO/DI завжди мають високий рН (9-10) навіть до того, як їх провідність значно зростає. Хоча існує багато ускладнень при вимірюванні рН у чистій воді, де набори та вимірювачі рН не функціонують належним чином, я не можу так легко відкинути ці показання як суто артефакт, хоча вони можуть бути такими. Я роками задавався питанням, що може бути його причиною, і поки що не знайшов чіткої відповіді. Однак, якщо вищезгаданий процес відбувається в моїй системі навіть у невеликих масштабах, це може пояснити результати (моя водопровідна вода містить хлорамін). Розчин гідроксиду натрію з рН 9 має лише 1 0-5 моль/л гідроксиду натрію, або 0,4 ppm гідроксиду натрію за вагою. Це все або частина високого рН, який я спостерігаю у своїх стічних водах? Я не впевнений]].

Кінцевий рН стічних вод

На відміну від розглянутих вище питань, що стосуються рН стічних вод, коли смола діелектрика вичерпується, кінцевий рН, що виходить із системи зворотного осмосу / діелектрика, не повинен суттєво турбувати рифових акваріумістів. Багато акваріумістів, які мають проблеми з низьким рівнем рН, запитували, наприклад, чи може низький рівень рН в їх акваріумі бути викликаний заміною випаруваної води на воду зворотного осмосу/діалізу, яка, за їхніми вимірами, має рН нижче 7. Коротше кажучи, відповідь – ні, це не є причиною низького рівня pH, і це не те, про що слід взагалі турбуватися, з наступних причин:

1. pH абсолютно чистої води становить близько 7 (точне значення залежить від температури). Коли вуглекислий газ з атмосфери потрапляє у воду, рН падає до 6 і навіть до 5, в залежності від кількості CO 2 . При насиченні рівнем CO 2 в нормальному (зовнішньому) повітрі рН буде близько 5,66. У повітрі в приміщенні часто міститься ще більше CO 2 , і рН може опуститися трохи нижче, до 5. Отже, очікується, що рН високоочищеної води, що надходить з установки зворотного осмосу, буде в діапазоні рН 5-7.

2. рН високоочищеної води не вимірюється точно ні тест-наборами, ні рН-метрами. Це пов’язано з кількома різними причинами, в тому числі з тим, що високоочищена вода має дуже малу буферну здатність, тому її рН легко змінюється. Навіть кислотність або основність індикаторного барвника pH-тесту достатньо, щоб змінити виміряний pH чистої води. Що стосується рН-метрів, то самі датчики погано функціонують в умовах дуже низької іонної сили чистої прісної води, а незначні домішки на них можуть досить сильно змінювати значення рН.

3. рН суміші двох розчинів не обов’язково відображає середнє (навіть не середньозважене) значення їх двох значень рН. Кінцевий рН суміші може фактично навіть не знаходитися між рН двох розчинів при їх об’єднанні. Отже, додавання чистої води з рН 7 до морської води з рН 8,2 може навіть не призвести до отримання рН нижче 8,2, а скоріше може бути вище 8,2 (через складні причини, пов’язані з кислотністю бікарбонату в морській воді в порівнянні з прісною водою).

Перезарядка діелектричних смол

Коли смоли DI присутні у фільтрах зі змішаним шаром, вони, по суті, є пристроями одноразового використання, які повинні бути викинуті після вичерпання. Саме ці типи поставляються з багатьма комерційними системами зворотного осмосу/діалізу, і саме їх я використовую. Однак смоли з роздільним шаром мають певні переваги. Зокрема, якщо їх зберігати в різних картриджах, їх можна перезаряджати. Трендові пропозиції Makro Specials та ексклюзивний ціновий діапазон.

Процес перезарядки по суті є зворотним до процесу деіонізації (рис. 6-8). Сильна кислота (зазвичай соляна кислота, HCl) використовується для заміни H+ на всі позитивно заряджені іони на катіоніті (Na+, K+, Ca++, Mg++ і т.д.). Аналогічно, сильна основа (зазвичай гідроксид натрію, NaOH) використовується для заміни OH – на всі негативно заряджені іони на смолі, що зв’язує аніони. І соляна кислота, і гідроксид натрію є легкодоступними і недорогими. Однак вони є потенційно небезпечними для роботи. Детальні процедури та заходи безпеки виходять за рамки цієї статті, але їх можна знайти в інших джерелах в Інтернеті.

Поради щодо використання RO/DI

1. Якщо у вас є манометр на мембрані зворотного осмосу, замініть осадовий фільтр, коли тиск впаде приблизно до 40 PSI. Якщо після заміни осадового фільтра тиск не підвищується належним чином, замініть вугільний фільтр.
2. Якщо у Вас немає манометра, замініть осадовий і вугільний фільтри, коли вихід очищеної води значно зменшиться.
3. Уникайте запуску RO/DI, якщо міська система водопостачання промиває пожежні гідранти у вашому районі, оскільки осадовий і вугільний фільтри дуже швидко засмічуються.
4. Якщо осадовий та вугільний фільтри не засмічуються, принаймні періодично замінюйте вугільний фільтр, щоб переконатися, що хлор та хлорамін розщеплюються належним чином. Обидва ці показники можна виміряти за допомогою недорогого тест-набору для визначення хлору, якщо ви хочете бути впевнені, що вони видаляються.
5. Якщо у вас особливо жорстка вода, ви можете розглянути можливість пропустити її через пом’якшувач води перед фільтром зворотного осмосу. Цей процес видаляє кальцій і магній, замінюючи їх натрієм. Хоча акваріумістів, як правило, не турбує вміст кальцію та магнію у вихідній воді, вони можуть забруднити мембрани зворотного осмосу, утворюючи всередині них осад карбонату кальцію та магнію. Ці опади зменшать потік і врешті-решт зроблять мембрану непридатною для використання.
6. Переконайтеся, що тиск на ватерлінії достатньо високий (не менше 40-60 PSI). У деяких ситуаціях, коли тиск низький, може бути бажано встановити вбудований насос перед системою зворотного осмосу/дистиляції, щоб підвищити тиск.
7. Якщо у вихідній воді є надмірний вміст вуглекислого газу (наприклад, у воді зі свердловини), можна розглянути можливість спочатку дегазації води, щоб видалити частину вуглекислого газу і тим самим зменшити швидкість виснаження смол зворотного осмосу. Зауважте, однак, що цей варіант є недешевим і, як правило, передбачає повторне підвищення тиску води за допомогою насоса.
8. Якщо ви оцінюєте існуючу мембрану зворотного осмосу і можете збирати воду з-під крана і після мембрани зворотного осмосу, провідність (в м См/см або ppm TDS) повинна знизитися більш ніж в 10 разів (до 100) по відношенню до води з-під крана. Якщо падіння менше, ніж в 10 разів, мембрана не працює належним чином, і в ній можуть бути дірки.
9. Контролюйте вміст смол DI шляхом вимірювання провідності стічних вод або за допомогою вбудованого вимірювача (встановленого на найбільш чутливий рівень), або шляхом вимірювання стічних вод вручну. Якщо ви використовуєте TDS або вимірювач провідності, то виміряне значення повинно впасти майже до нуля, або, можливо, до 0-1 ppm TDS або 0-1 мСм/см. Більш високі значення вказують на те, що щось не функціонує належним чином, або що смола DI стає насиченою і потребує заміни. Однак це не обов’язково означає, що воду з вмістом TDS 2 ppm не можна використовувати. Але майте на увазі, що потік домішок і провідність можуть почати досить різко зростати, коли смола стає насиченою. Не мучтеся більше 1 проміле проти нуля проміле. Хоча чиста вода має TDS набагато нижче 1 ppm, похибки від вуглекислого газу в повітрі (який потрапляє у воду і іонізується, забезпечуючи деяку провідність; близько 0,7 мСм/см для насичення з нормальним рівнем CO 2 , можливо, вище в приміщенні) і сам вимірювач провідності/TDS може давати результати 1 або 2 ppm навіть для абсолютно чистої води, якщо він не був точно обнулений належним чином. Також зауважте, що першими домішками, які залишають смолу діелектрика в міру її насичення, можуть бути речовини, які Вас особливо турбують (наприклад, аміак, якщо у Вашому водопостачанні використовується хлорамін, або діоксид кремнію, якщо його багато у вихідній воді).
10. Якщо ви заряджаєте свої смоли DI самостійно, будьте дуже обережні з використовуваними кислотами та основами, оскільки вони можуть бути небезпечними.

R O/DI, ймовірно, є найефективнішим способом для рифових акваріумістів адекватно очистити всю водопровідну воду, з якою вони можуть зіткнутися. Більшість акваріумістів знайдуть, що стандартна система, що складається з осадового фільтра, вугільного фільтра, мембрани зворотного осмосу та картриджа з деіонізуючою смолою, є цілком придатною. Також корисно мати можливість вимірювати провідність стічних вод в лінії, а також вимірювати тиск на мембрані зворотного осмосу.

У деяких випадках може бути бажано дегазувати вхідну водопровідну воду, якщо вона містить надмірний вміст вуглекислого газу. Також може бути бажано мати два послідовно з’єднаних картриджа, якщо в пермеаті зворотного осмосу міститься багато кремнезему або інших проблемних іонів, що легко проникають. Якщо у вас є вода зі свердловини, яка погано пахне або має інші особливості, можливо, варто обговорити це питання з виробником першокласної системи зворотного осмосу/діалізу, щоб переконатися, що ви обробляєте воду належним чином.

Незалежно від того, яку марку або установку ви використовуєте, обов’язково міняйте фільтри через відповідні проміжки часу.

1. Динамічні числа гідратації для біологічно важливих іонів. Кірюхін, Михайло Ю.; Коллінз, Кім Д. Кафедра біохімії та молекулярної біології, Медична школа Університету Меріленду, Балтимор, США. Біофізична хімія (2002), 99(2), 155-168.

Source: reefkeeping.com