Без кейворда

Некоторые “загрязнители” намеренно добавляются в воду, чтобы сделать ее пригодной для потребления человеком; к ним относятся хлор и хлорамин, а также кремнезем (добавляется в некоторые источники водоснабжения для повышения pH и уменьшения коррозии и выделения меди и свинца в питьевую воду). С точки зрения аквариумистов, хлорамин может быть одним из худших из этих нарушителей: во многих источниках водоснабжения его содержание составляет 2-4 промилле хлорного эквивалента (промилле-Cl). Некоторые организмы чувствительны к хлорамину при уровнях гораздо ниже этой концентрации. В своей оценке токсичности хлорамина для морских беспозвоночных, Environment Canada (канадский аналог Агентства по охране окружающей среды США, EPA) определила расчетное значение отсутствия воздействия (ENEV), основанное на данных этого типа, как 0,002 ppm-Cl для морской и эстуарной среды. Следовательно, хлорамин должен быть удален перед использованием водопроводной воды, которая его содержит. К сожалению для аквариумистов, которые хотят использовать водопроводную воду, он долговечен и не будет быстро рассеиваться так, как хлор.

Наконец, некоторые загрязняющие вещества, скорее всего, попадают в воду из труб в доме аквариумиста, чем из водопровода. Следовательно, эти загрязнения зависят не столько от качества исходной воды, сколько от pH воды и характера труб в доме. Многие аквариумисты заблуждаются, думая, что в их городе очень чистая вода, поэтому им не стоит беспокоиться ни о чем в водопроводной воде. К сожалению, это может быть неправдой. Главным из них, вызывающим беспокойство аквариумистов, является медь. EPA США разрешает присутствие меди в питьевой воде на уровне, превышающем 1 ppm. В некоторых домах в ходе недавних исследований было обнаружено превышение 1,3 промилле (Таблица 5).

Таблица 5. Медь в водопроводной воде (проверено в домах)
Уровень меди (ppb), 10% домов превышают этот уровень
Максимальный уровень меди (ppb)*
50-546 (зависит от района)
Не сообщается
Не сообщается
Рисунок 1 . Система RO/DI, которую я использовал для своих рифовых аквариумов в течение последних десяти лет.

Этот уровень значительно превышает порог токсичности для морских организмов и примерно в сто раз выше, чем я обнаружил в своем аквариуме, когда в последний раз проверял его на содержание меди (около 10-15 ppb меди).

Что такое система обратного осмоса/инфильтрации?

Как минимум, система RO/DI состоит из мембраны обратного осмоса, через которую проходит вода (и очищается), а затем деионизирующей смолы, которая удаляет любые остаточные заряженные соединения. Как правило, другие необходимые детали обеспечивают правильное функционирование этих двух основных частей. Эти другие части могут включать фильтры отложений, фильтры с активированным углем, манометры и мониторы электропроводности или общего содержания растворенных твердых веществ (TDS). На рисунке 1 показана система RO/DI, которую я использую уже почти 10 лет. Она имеет все эти компоненты и, кроме замены фильтров по мере необходимости, не требует никакого обслуживания. Однако не всем аквариумистам так везет, и иногда мембраны обратного осмоса засоряются или ломаются и требуют замены. Вопросы технического обслуживания обсуждаются далее в этой статье. Функции каждого из этих компонентов описаны ниже.

Осадочные фильтры – это первое, с чем сталкивается поступающая водопроводная вода, и они делают то, что следует из их названия: отфильтровывают осадок. Если осадок попадет в фильтр, он быстро засорит угольный фильтр, что сделает его гораздо менее полезным и может привести к повреждению мембраны обратного осмоса (как описано ниже). Осадочный фильтр также предотвращает попадание осадков, которые могут покрыть внутреннюю поверхность мембраны обратного осмоса. Типичные осадочные фильтры, используемые для этих целей, имеют размер пор в диапазоне от 0,5 до 1 мкм (микрометров, или миллионных долей метра). Если вода содержит много осадка, иногда полезно иметь ряд осадочных фильтров с постоянно уменьшающимся размером пор, что увеличивает срок службы фильтров.

Следующий в очереди фильтр обычно содержит активированный уголь. Основная задача активированного угля – разлагать хлор и хлорамин, содержащиеся в водопроводной воде (рис. 2). Если их не удалить, эти соединения могут повредить мембрану обратного осмоса. Они также легко проходят через остальные фильтры (RO и DI) и могут оказаться в конечной отфильтрованной воде.

Рисунок 2 . Схематическое изображение гранул активированного угля. Как хлор (в виде гипохлорита), так и хлорамин каталитически расщепляются на поверхности угля.

Реакции в активированном угле, расщепляющие эти соединения, зависят от наличия достаточной площади активной поверхности для протекания этих каталитических реакций. Если осадочный фильтр неисправен, осадок может засорить активированный уголь и снизить его способность расщеплять соединения. Хлор и его продукт гидратации в воде, гипохлорит-ион (ClO – ), распадаются на хлорид-ион (Cl – ) и кислород, как показано в реакциях 1 и 2 ниже. Уравнение 1 происходит в месте подачи воды, где вода хлорируется, а уравнение 2 происходит на активированном угле в фильтре обратного осмоса/инфильтрации (где C* означает активированный уголь, а CO* означает активированный уголь с присоединенным атомом кислорода).

Часть окисленного активированного угля остается, а часть распадается с образованием кислорода (O2):

Ни один из продуктов реакций 2 или 3 не представляет опасности для рифовых аквариумистов.

Реакция хлорамина (NH 2 Cl) на активированном угле немного сложнее, в результате нее образуются аммиак (NH 3 ), хлорид (Cl – ) и газ азот (N 2 ). Уравнения 4 и 5 показывают эти процессы.

В отличие от распада хлора, один из побочных продуктов распада хлорамина, а именно аммиак, представляет значительную опасность для рифовых аквариумистов. Аммиак легко проходит через мембрану обратного осмоса (о ней речь пойдет ниже в этой статье), но если есть система DI, она должна эффективно удалять аммиак.

Угольные фильтры, используемые в системе RO/DI, также удаляют из воды некоторые органические химические вещества. Большинство из них достаточно велики, чтобы не пройти через мембрану обратного осмоса, но некоторые могут быть достаточно малы, чтобы пройти через нее, но при этом быть достаточно хорошо связанными углем. Примером того, что связано углеродом, который в противном случае мог бы пройти через мембрану обратного осмоса, является трихлорметан (CHCl 3 ). В целом, однако, я не считаю, что такое связывание важно для рифовых аквариумов, использующих в качестве источника обычную питьевую воду.

Часто угольный фильтр также действует как вторичный осадочный фильтр и поэтому со временем может засоряться. Падение давления на мембране обратного осмоса, которое не устраняется заменой осадочного фильтра, может быть вызвано засорением угольного фильтра. В некоторых случаях засорившиеся фильтры можно немного очистить обратной промывкой, если система допускает обратный поток. Как угольные, так и осадочные фильтры могут засоряться бактериями. В такой ситуации некоторые аквариумисты высушивают фильтры, открывая тем самым поры, а затем используют их повторно. Я никогда не промывал и не сушил ни один из своих фильтров.

Мембраны обратного осмоса

Мембраны обратного осмоса состоят в основном из листа пористого органического полимера. Коммерчески используется множество различных материалов, включая смеси ацетата целлюлозы и триацетата (иногда называемые CTA), композиты тонкой пленки/тонкого слоя (иногда называемые TLC или TFC) и модифицированный полисульфон (иногда называемый SPSF). Относительные преимущества каждого из этих материалов подробно описаны в других статьях, но некоторые важные моменты таковы:

• Мембраны CTA недороги и устойчивы к окислению хлором.
• Мембраны TFC более дорогостоящие, но обладают высокой степенью отбраковки примесей. Они должны быть защищены от хлора и хлорамина.
• Мембраны SPSF, как правило, оптимальны только в особых ситуациях, например, при очень мягкой исходной воде.

Если размеры пор мембраны чуть больше размеров молекул воды, то вода может пройти через них, а более крупные соединения – нет. Размер в данном случае – это несколько упрощенная идея. Многие ионы меньше молекулы воды (рис. 3), но оказывается, что заряженные ионы (например, натрий, Na+ ) в растворе содержат несколько очень прочно связанных молекул воды. Для удаления всех этих связанных молекул воды требуется много энергии, поэтому при прохождении через пористую мембрану они ведут себя так, как будто они такие же большие, как и весь гидратированный агрегат (рис. 4). Эти более крупные агрегаты не могут пройти через мембрану обратного осмоса так же легко, как они могли бы пройти без плотно связанных молекул воды (Рисунок 5).

Рисунок 3 . Сравнительные размеры молекулы воды (H 2 O; справа) и голого иона натрия (Na + ; слева).

Рисунок 4 . Сравнительные размеры молекулы воды (H 2 O; справа) и иона натрия с плотно связанными молекулами воды (Na + ; слева).

Рисунок 5 . Схематическое изображение мембраны обратного осмоса, показывающее поры, достаточно большие для прохождения молекул воды, но недостаточно большие для агрегатов ионов натрия с их прочно связанными молекулами воды.

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 > Моновалентные, как показано ниже.

Таблица 7. Типичные коэффициенты отторжения ионов из мембран обратного осмоса
Процентное отклонение:

Поскольку обратноосмотические мембраны очищают по размеру, они подвержены некоторым очевидным ограничениям. Конечно, все, что очень большое, не может пройти через них. К этой категории относятся бактерии (хотя они могут заселять обе стороны фильтра, они не могут пройти через него), вирусы, крупные органические молекулы, такие как белки, и неорганические минеральные частицы, которые были достаточно малы, чтобы пройти через осадочные и угольные фильтры (часто называемые коллоидами).

Кроме того, чтобы получить достаточно быстрый поток воды через мембрану, поры мембраны на самом деле значительно больше, чем молекула воды. По этой причине некоторые молекулы соединений, которые несколько больше молекулы воды, все же могут пройти через нее (ион натрия, например, не отторгается полностью).

Тем не менее, на малом конце спектра ряд соединений могут в той или иной степени проходить через мембрану обратного осмоса и поэтому представляют интерес для рифовых аквариумистов. К ним относятся диоксид углерода (CO 2 ), аммиак (NH 3 ), сероводород (H 2 S, особенно актуально для колодезной воды) и кремниевая кислота (Si(OH) 4 , которая является незаряженной и преобладающей формой силиката при значениях pH ниже 9,5). Все они должны задерживаться функционирующей смолой DI (об этом ниже), но все же могут представлять опасность.

Например, в случае CO 2, его может быть много в некоторых скважинных водах, и смолы DI могут быстро истощиться из-за того, что CO 2 легко проходит через мембраны RO (как с этим бороться, обсуждается ниже в этой статье). В качестве другого примера можно привести аммиак, который образуется из хлорамина в воде, и это одна из причин, по которой обратное осмоление/диффузионное осмоление значительно предпочтительнее, чем только обратное осмоление в тех ситуациях, когда хлорамин добавляется в водопроводную воду.

В случае с кремниевой кислотой некоторые типы мембран обратного осмоса лучше других справляются с ее удалением еще до того, как она попадет в смолы DI. Например, тонкопленочная полиамидная мембрана может пропускать только 0,3% кремниевой кислоты, в то время как аналогичная мембрана из ацетата целлюлозы пропускает 12,7%.

Для правильного функционирования мембрана обратного осмоса соединена с ограничителем потока, который позволяет создать давление на верхней стороне мембраны, а не позволяет воде просто вытекать из устройства в канализацию. Это давление помогает проталкивать молекулы воды (и другие мелкие молекулы) через мембрану. Пройдя через поры, вода попадает в DI-смолу.

Многие системы включают в себя манометр, измеряющий давление в линии перед мембраной обратного осмоса. Именно давление через мембрану обратного осмоса заставляет воду проходить через нее. При низком давлении вода может просто протекать мимо дросселя и спускаться в канализацию. Большинству мембран необходимо давление не менее 40 PSI или около того, чтобы получить приемлемый поток и очистку. В моей системе давление со временем падает, поскольку осадок забивает осадочный и угольный фильтры. Я использую этот манометр как индикатор того, что фильтры перед мембраной нуждаются в замене. Некоторые производители систем RO/DI (например, Spectrapure и Kent) продают наборы, позволяющие промывать мембрану водой, что позволяет вымыть рыхлые отложения и карбонат кальция/магния, которые могут ее засорить.

Различные факторы, такие как температура и давление, влияют не только на скорость потока через мембрану, но и на чистоту получаемой воды. При более низких температурах вода становится более вязкой и хуже проходит через мелкие поры, что снижает производство очищенной воды. Влияние температуры на чистоту гораздо меньше, при более высоких температурах чистота снижается незначительно. Более высокое давление в линии через мембрану обратного осмоса обеспечивает более высокую производительность и качество, хотя слишком высокое давление может повредить мембрану. Любое противодавление на стоках ухудшает производительность. Очень высокое содержание TDS (общего количества растворенных твердых веществ) в исходной воде также приводит к повышению осмотического противодавления, снижая эффективность мембраны. По приблизительным подсчетам, каждые 100 промилле TDS создают 1 фунт на квадратный дюйм осмотического противодавления.

Для тех, кто интересуется большим количеством подробностей о мембранах обратного осмоса и их инженерном применении, на сайте компании General Electric имеется большая библиотека статей: “Что такое обратный осмос”.

Последним фильтром в системе обратного осмоса/инфильтрации является деионизирующая смола. Деионизирующая смола задерживает все заряженные молекулы, проходящие через нее, и оставляет незаряженные (нейтральные) молекулы свободными для прохождения. Вода, например, проходит через нее, как и другие незаряженные неорганические молекулы, такие как кислород (O 2 ), азот (N 2 ) и хлорамин (NH 2 Cl, если таковой остался от предыдущих фильтров). Незаряженные органические молекулы также проходят через смолу DI, включая этанол (CH 3 CH 2 OH), метанол (CH 3 OH), метан (CH 4 ), пропан (CH 3 CH 2 CH 3 ), четыреххлористый углерод (CCl 4 ) и хлористый метилен (CH 2 Cl 2 ). Ионы, такие как натрий (Na + ), медь (Cu ++ или Cu + ), аммоний (NH 4 + ), фосфат (PO 4 — ), силикат (Si(OH) 3 O – ) и ацетат (CH 3 CO 2 – ), все попадают в плен.

Все атомы или молекулы, которые находятся в быстром и значительном равновесии со своими заряженными формами, будут пойманы и удалены так же, как и их заряженные формы. К ним относятся аммиак (NH 3 ), улавливаемый как аммоний, кремниевая кислота (Si(OH) 4 ), улавливаемая как силикат, двуокись углерода, улавливаемая по крайней мере частично как бикарбонат (HCO 3 – ) или карбонат (CO 3 — ), уксусная кислота (CH 3 CO 2 H), улавливаемая как ацетат, и т.д.

Чтобы уловить эти ионы, смола состоит из пористых шариков, к которым прикреплены фиксированные заряды. Противоионы этих фиксированных зарядов начинаются как H + и OH – в свежей смоле. Обычно для связывания катионов и анионов используются разные бусины. В смоле DI со смешанным слоем бисер смешивается вместе в одном фильтре. В системе с раздельным слоем каждый тип бисера находится в отдельном фильтре, что позволяет перезаряжать DI (процесс, который обсуждается далее в этой статье).

На рисунке 6 показана бусина катион-связывающей смолы, готовая к связыванию натрия (фиксированные заряды на смоле не показаны, только заменяемые ионы H+). Когда ионы натрия входят в бусину, они связываются с фиксированными отрицательными зарядами, а H + высвобождается, когда они меняются местами. Хлорид-ионы проходят через эту бусину без изменений, поскольку они не притягиваются к отрицательно заряженным участкам бусины. После того как все ионы натрия, вошедшие в бусину, связаны, продуктом является раствор хлористого водорода, который переходит в следующую бусину в слое (Рисунок 7).

Рисунок 6 . Катионсвязывающая бусина смолы DI, готовая обменять внутренний H+ на входящий ион Na+.

Рисунок 7 . Катион-связывающая смола, показывающая, как ион натрия (Na + ) обменивается на протон (H + ). Таким образом, эта бусина превращает раствор хлорида натрия в раствор хлористого водорода.

На рис. 8 показана бусина анион-связывающей смолы, готовая к связыванию хлорида (фиксированные заряды на смоле не показаны, только заменяемые ионы OH -). Когда хлорид-ионы входят в бусину, они связываются с фиксированными положительными зарядами, а OH – высвобождается, когда они меняются местами. Когда хлорид-ионы, вошедшие в бусину, связываются, а OH – освобождается, ионы H + и OH – объединяются, образуя молекулы воды (H 2 O). Таким образом, ни один из исходных ионов натрия и хлорида не остается в растворе, и из камеры DI-смолы выходит только чистая вода (Рисунок 9).

Рисунок 8 . Анион-связывающая бусина смолы DI, готовая поменять внутренний OH – на входящий ион Cl -.

Рисунок 9 . Анион-связывающая смола, показывающая, как хлорид-ион (Cl – ) обменивается на гидроксид-ион (OH – ). В результате этого раствор хлористого водорода превращается в одну воду.

Проблемы истощения деионизирующей смолы

В конце концов, все H + и OH -, первоначально установленные в смоле DI, истощаются, и ионы проходят через нее без изменений (рис. 10). Когда заряженные ионы начинают проходить через смолу DI, электропроводность стоков повышается. Многие системы RO/DI используют встроенный измеритель проводимости для предупреждения пользователей о появлении ионов, что указывает на необходимость замены смолы. Без такого встроенного измерителя пользователям необходимо периодически контролировать проводимость стоков (в м S/см или ppm TDS; подробности приведены в разделе советов о том, на какую проводимость следует ориентироваться при замене смолы).

Рисунок 10 . Катион-связывающая смола, почти обедненная H + , пропускающая ионы натрия.

Некоторые смолы DI включают изменение цвета для индикации истощения DI. Такие индикаторы обычно представляют собой красители, указывающие на pH, которые изменяют цвет, когда pH во внутренней части бусинок смещается от очень высоких или низких значений pH, когда OH – или H + являются доминирующими противоионами, к более нейтральным значениям, когда доминируют другие ионы (например, Na + или Cl – ). Такие изменения цвета могут быть менее эффективными, чем измерение проводимости стоков, для индикации раннего прорыва ионов. Изменение цвета может не указывать на то, что некоторые бусины или части бусин могут истощиться раньше других из-за канализации потока ионов. Следовательно, я бы не стал полагаться исключительно на такие изменения цвета, если только не доказано, что они точно предсказывают рост проводимости стоков для данной марки DI-фильтра и бусин.

В связи с истощением смолы DI возникает несколько проблем, о которых аквариумисты должны знать. Главная из них заключается в том, что когда смола DI истощается, это не означает, что вода проходит через фильтр так же, как она проходила через стоки обратного осмоса. На самом деле, с точки зрения аквариумиста, все может быть гораздо хуже. Причина в том, что пока смола DI функционирует должным образом, все ионы будут уловлены. Но когда она истощается, не только новые ионы проходят через нее и могут появиться в воде продукта, но и все ионы, которые вообще попали в смолу DI. Общая концентрация ионов, выходящих из истощенной смолы DI, не увеличится по сравнению со стоками обратного осмоса, но какие именно ионы выходят, может сильно отличаться.

В вышеприведенном описании DI я не рассматривал тот факт, что некоторые ионы будут проявлять большее предпочтение к прикреплению к смоле, чем другие. Когда смолы не истощены, не имеет значения сродство ионов, так как все они связаны. Но в случае истощения, когда ионов больше, чем мест их связывания, ионы с более высоким сродством к смоле будут удерживаться, а ионы с более низким сродством будут высвобождаться. Оказалось, что силикат находится на нижней границе сродства к анионным смолам. Следовательно, если смола DI собирала силикат в течение длительного периода времени, а затем истощилась, может произойти большой выброс силиката.

Возможно, еще большее беспокойство вызывает аммиак. В системе с хлорамином в водопроводной воде смола DI будет выполнять важную функцию удаления большей части аммиака, образующегося в результате распада хлорамина. Аммиак имеет меньшее сродство ко многим катион-связывающим смолам, чем многие другие катионы (например, кальция или магния). Следовательно, при первом истощении смолы DI возможен большой выброс аммиака из смолы DI и через нее. Недавно у меня истощилась смола DI, и в сточных водах содержалось так много аммиака, что я легко почувствовал его запах.

На истощение смолы могут повлиять и другие осложнения. Одна из потенциально важных проблем заключается в том, что участки связывания анионов и катионов могут истощаться не одновременно. На рисунке 10 показан сценарий, когда оба типа истощаются вместе, при этом в стоках присутствуют натрий и хлорид. Однако возможно, что сначала истощается один из них, и в этом случае рН стоков может измениться далеко от нейтрального. На рис. 11 и 12 показано, что происходит при наличии большого количества углекислого газа, как в некоторых колодезных водах. Вначале он в основном связан в виде бикарбоната, и стоки представляют собой, по сути, чистую воду. Обратите внимание, однако, что по мере удаления бикарбоната анионсвязывающая смола поглощается бикарбонатом, в то время как катионсвязывающая смола остается неизменной и поэтому не истощается.

Рисунок 11 . Смола DI, готовая связать углекислый газ, который диссоциировал на H + и бикарбонат (HCO 3 – ).

Рисунок 12 . Смола DI, на которой показано связывание диоксида углерода в виде бикарбоната.

В конце концов, анион-связывающие участки становятся полностью занятыми (Рисунок 13). В этот момент дополнительные ионы, проходящие через смолу (такие как натрий и хлорид), уже не могут в равной степени обмениваться для получения чистой воды. Натрий обменивается на H + , но хлорид ничего не делает, в результате чего сточная вода может иметь очень низкий pH.

Рисунок 13 . Смола DI, обедненная углекислым газом (рис. 12), показывает, что она связывает натрий, но не хлорид, в результате чего получается очень кислая вода.

Аналогичный эффект можно предположить для кремниевой кислоты в пермеате обратного осмоса:

Влияние на pH первоначального истощения смолы DI будет аналогично влиянию углекислого газа в водопроводной воде.

То же самое может происходить и в обратном смысле с аммиаком. Если большое количество аммиака проникает через мембрану обратного осмоса (как в случае присутствия хлорамина), аммиак будет связан в смоле DI в виде аммония.

Аммоний истощает катион-связывающую смолу, в то время как OH – не влияет на анион-связывающую смолу. В конечном итоге, катион-связывающая способность может истощиться раньше, чем анион-связывающая, и Na + /Cl -, проходящие через фильтр, преобразуются в Na + и OH -, с потенциально высоким pH.

[[В качестве примера, мои сточные воды RO/DI всегда имеют высокий pH (9-10) даже до того, как их проводимость значительно повышается. Хотя есть много сложностей с измерением pH в чистой воде, где наборы и измерители pH работают плохо, я не могу так легко отбросить эти показания как чисто артефактные, хотя это может быть и так. Я много лет задавался вопросом, что может быть причиной этого, и пока не нашел четкого ответа. Однако, если описанный выше процесс происходит в моей системе даже в небольших масштабах, это может объяснить результаты (моя водопроводная вода содержит хлорамин). В растворе гидроксида натрия с pH 9 содержится всего 1 0-5 моль/л гидроксида натрия, или 0,4 промилле гидроксида натрия по весу. Это все или часть высокого рН, который я наблюдаю в стоках? Я не уверен.]]

pH конечного стока

Помимо рассмотренных выше вопросов, касающихся pH стоков при истощении смолы DI, конечный pH, выходящий из системы RO/DI, не должен сильно беспокоить рифовых аквариумистов. Многие аквариумисты, имеющие проблемы с низким pH, спрашивают, например, может ли низкий pH в их аквариуме быть вызван заменой испарившейся воды на воду RO/DI, которая, по их измерениям, имеет pH ниже 7. Короче говоря, ответ – нет, это не причина низкого pH и не повод для беспокойства по следующим причинам:

1. pH абсолютно чистой воды составляет около 7 (точное значение зависит от температуры). Когда в воду попадает углекислый газ из атмосферы, pH падает до 6 и даже до 5, в зависимости от количества CO 2 . При насыщении воды CO 2 в нормальном (наружном) воздухе pH составит около 5,66. В воздухе помещений часто содержится еще больше CO 2 , и pH может опуститься немного ниже, до 5’s. Следовательно, pH высокоочищенной воды, поступающей из установки RO/DI, должен находиться в диапазоне pH 5-7.

2. pH высокоочищенной воды не может быть точно измерен тест-наборами или pH-метрами. Этому есть несколько причин, включая тот факт, что высокоочищенная вода имеет очень низкую буферную способность, поэтому ее pH легко изменить. Даже кислотности или основности индикаторного красителя из набора для тестирования pH достаточно, чтобы изменить измеренный pH чистой воды. Что касается pH-метров, то сами зонды плохо работают в условиях очень низкой ионной силы чистой пресной воды, а следы примесей на них могут сильно изменить pH.

3. pH комбинации двух растворов не обязательно отражает среднее (даже не средневзвешенное) значение их двух значений pH. Конечный pH смеси может даже не находиться между pH двух растворов при их соединении. Следовательно, добавление чистой воды с pH 7 к морской воде с pH 8,2 может даже не привести к pH ниже 8,2, а скорее может быть выше 8,2 (по сложным причинам, связанным с кислотностью бикарбоната в морской воде по сравнению с пресной).

Перезарядка смол DI

Если смолы DI используются в качестве фильтров со смешанным слоем, то это, по сути, устройства одноразового использования, которые должны быть выброшены после истощения. Именно такие типы поставляются со многими коммерческими системами обратного осмоса/инфильтрации, и именно их я использую. Однако смолы DI с раздельным слоем имеют определенные преимущества. В частности, если они хранятся в разных картриджах, их можно перезаряжать. Модные предложения Makro Specials и эксклюзивный ценовой диапазон.

Процесс перезарядки по сути является обратным процессу деионизации (рис. 6-8). Сильная кислота (обычно соляная кислота, HCl) используется для обмена H + на все положительно заряженные ионы на катион-связывающей смоле (Na + , K + , Ca ++ , Mg ++ , и т.д.). Аналогично, сильное основание (обычно гидроксид натрия, NaOH) используется для обмена OH – на все отрицательно заряженные ионы на анион-связывающей смоле. И соляная кислота, и гидроксид натрия легко доступны и недороги. Однако работать с ними потенциально опасно. Подробные процедуры и меры предосторожности выходят за рамки данной статьи, но их можно найти в Интернете.

Советы по использованию RO/DI

1. Если у вас есть манометр на мембране обратного осмоса, меняйте осадочный фильтр, когда давление упадет примерно до 40 PSI. Если после замены осадочного фильтра давление не повышается должным образом, замените угольный фильтр.
2. Если у вас нет манометра, замените осадочный и угольный фильтры, когда выход очищенной воды значительно снизится.
3. Избегайте запуска RO/DI, если городская система водоснабжения промывает пожарные гидранты в вашем районе, так как осадочный и угольный фильтры очень быстро засоряются.
4. Если осадочный и угольный фильтры не засоряются, по крайней мере, периодически заменяйте угольный фильтр, чтобы убедиться, что хлор и хлорамин расщепляются должным образом. Оба эти вещества можно измерить с помощью недорогого набора для тестирования на хлор, если вы хотите быть уверены, что они удаляются.
5. Если у вас особенно жесткая вода, вы можете рассмотреть возможность пропустить ее через смягчитель воды перед фильтром RO/DI. Этот процесс удаляет кальций и магний, заменяя их натрием. Хотя аквариумисты обычно не беспокоятся о наличии кальция и магния в исходной воде, они могут испортить мембраны обратного осмоса, образуя внутри них осадки карбонатов кальция и магния. Эти осадки снижают пропускную способность и в конечном итоге делают мембрану непригодной для использования.
6. Убедитесь, что давление в водопроводе достаточно высокое (не менее 40-60 PSI). В некоторых ситуациях, когда давление низкое, перед системой RO/DI желательно установить встроенный насос для повышения давления.
7. Если в исходной воде (например, колодезной) содержится избыточное количество углекислого газа, можно рассмотреть возможность дегазации воды, чтобы удалить часть углекислого газа и тем самым снизить скорость истощения смол DI. Обратите внимание, однако, что этот вариант не является недорогим и обычно требует повторного нагнетания давления воды с помощью насоса.
8. Если вы оцениваете существующую обратноосмотическую мембрану и можете набирать воду из крана и после обратноосмотической мембраны, проводимость (в м S/см или ppm TDS) должна упасть в ней более чем в 10 раз (вплоть до 100) по сравнению с водой из крана. Если падение меньше, чем в 10 раз, мембрана работает неправильно и может иметь отверстия.
9. Контролируйте смолы DI, измеряя проводимость стоков либо с помощью встроенного измерительного прибора (установленного на самый чувствительный уровень), либо измеряя стоки вручную. Если вы используете измеритель TDS или проводимости, то измеренное значение должно упасть почти до нуля, или может быть 0-1 ppm TDS или 0-1 мС/см. Более высокие значения указывают на то, что что-то работает неправильно, или что смола DI становится насыщенной и требует замены. Однако это не обязательно означает, что вода с TDS 2 ppm не подходит для использования. Но имейте в виду, что при насыщении смолы поток примесей и проводимость могут начать довольно резко расти. Не мучайтесь по поводу 1 ppm и 0 ppm. Хотя TDS чистой воды значительно ниже 1 ppm, неопределенности, связанные с углекислым газом в воздухе (который попадает в воду и ионизируется, обеспечивая некоторую проводимость; около 0,7 мСм/см для насыщения при нормальном уровне CO 2, возможно, выше в помещении) и самим измерителем проводимости/TDS могут дать результаты 1 или 2 ppm даже из абсолютно чистой воды из-за неправильного обнуления. Также обратите внимание, что первыми примесями, покидающими смолу DI при ее насыщении, могут быть те, которые вас особенно беспокоят (например, аммиак, если в вашем водопроводе используется хлорамин, или кремнезем, если его много в исходной воде).
10. Если вы перезаряжаете смолу DI самостоятельно, будьте очень осторожны с используемыми кислотами и основаниями, так как они могут быть опасны.

R O/DI, вероятно, является наиболее эффективным способом адекватной очистки водопроводной воды для рифовых аквариумов. Большинство аквариумистов найдут, что стандартная система, состоящая из осадочного фильтра, угольного фильтра, мембраны обратного осмоса и картриджа с деионизирующей смолой, вполне подходит. Полезно также иметь возможность измерять проводимость стоков в линии и измерять давление через мембрану обратного осмоса.

В некоторых случаях желательно обезжирить поступающую водопроводную воду, если она содержит избыточное количество углекислого газа. Также может быть желательно использовать два последовательно соединенных DI-картриджа, если в пермеате обратного осмоса много кремнезема или других легко проникающих проблемных ионов. Если у вас колодезная вода, которая плохо пахнет или имеет другие особенности, возможно, стоит обсудить этот вопрос с производителем высококлассной системы обратного осмоса/инфильтрации, чтобы убедиться, что вы обрабатываете воду должным образом.

Какую бы марку или установку вы ни использовали, обязательно меняйте фильтры через соответствующие промежутки времени.

1. Динамические числа гидратации для биологически важных ионов . Кирюхин, Майкл Ю.; Коллинз, Ким Д. Факультет биохимии и молекулярной биологии, Медицинская школа Университета Мэриленда, Балтимор, MD, США. Биофизическая химия (2002), 99(2), 155-168.

Source: reefkeeping.com