Namestitev naprave za mehčanje vode na splošno velja za učinkovit način za preprečevanje nastajanja vodnega kamna v sistemih reverzne osmoze (RO). Vendar mnogi upravljavci obratov odkrijejo, da na membrani RO še vedno prihaja do nastajanja vodnega kamna tudi po obdelavi z mehčanjem. Diferenčni tlak še naprej narašča, pogostost čiščenja se povečuje, zmogljivost membrane pa postopoma upada.
Razlog je preprost: naprava za mehčanje vode odstrani samo ione trdote, kot sta kalcij in magnezij. Ne obravnava vseh snovi, ki povzročajo vodni kamen, ali odpravlja kompleksne kemije, ki povzroča umazanje membrane zaradi reverzne osmoze.
Mehčanje ne odstrani silicijevega dioksida
Eden najpogostejših vzrokov za umazanijo membrane je kremenčev lusk. Mehčalci vode delujejo z ionsko izmenjavo, nadomeščajo kalcij in magnezij z natrijevimi ioni. Silicijev dioksid pa obstaja predvsem kot raztopljena silicijeva kislina ali koloidni delci in ne nabiti ioni trdote. Posledično gre skoraj nespremenjeno skozi mehčalec.
Ko napajalna voda vsebuje več kot 30–40 ppm silicijevega dioksida, lahko koncentracija blizu površine membrane preseže mejo topnosti, zlasti v sistemih RO z visoko-rekuperacijo. Silicijev dioksid nato polimerizira in tvori steklo-podobno usedlino, ki se močno oprime membrane in jo je izjemno težko odstraniti z običajnim kislinskim čiščenjem.
| Parameter | Učinkovitost mehčalca vode |
|---|
| Kalcij in magnezij | Odstranjeno |
| Silicijev dioksid (SiO₂) | Ni odstranjeno |
| Koloidni silicijev dioksid | Ni odstranjeno |
| Tveganje nabiranja silicijevega dioksida | Ostaja visoko |
Zato se v virih podzemne vode s povišano vsebnostjo silicijevega dioksida pogosto pojavi luščenje RO membrane kljub odličnemu odstranjevanju trdote.
Sulfatni luski se lahko še vedno razvijejo
Odstranitev trdote ne odpravi lusk,-povezanih s sulfati. Industrijski RO sistemi se pogosto srečujejo z usedlinami, kot so kalcijev sulfat (sadra), barijev sulfat in stroncijev sulfat. Te spojine ureja kemija nasičenja in ne samo trdota.
Tudi voda z razmeroma nizkimi koncentracijami kalcija lahko še vedno postane prenasičena s sulfatnimi solmi znotraj RO sistema. Ko voda prehaja skozi membranske elemente, postajajo raztopljene trdne snovi vedno bolj koncentrirane, kar ustvarja idealne pogoje za padavine sulfata.
| Navadna sulfatna lestvica | Značilnosti |
| Kalcijev sulfat (CaSO₄) | Pogost v industrijski krmilni vodi |
| Barijev sulfat (BaSO₄) | Izjemno nizka topnost |
| Stroncijev sulfat (SrSO₄) | Manj pogosto, vendar ga je težko odstraniti |
Zaradi tega ostaja sulfatni vodni kamen eden najpogostejših vzrokov umazanije membrane z reverzno osmozo v sistemih, ki uporabljajo zmehčano napajalno vodo.
Visoke stopnje okrevanja okrepijo polarizacijo koncentracije
Sama kakovost predhodne obdelave RO ne more preprečiti skaliranja, če stopnja predelave preseže projektne meje.
Med delovanjem se zavržene soli kopičijo blizu površine membrane in tvorijo koncentracijsko mejno plast. Koncentracija soli v tem sloju je lahko dvakrat do trikrat višja kot v tokovnem toku koncentrata. V sistemih z visoko -rekuperacijo lahko koncentracija prekurzorjev za nastanek vodnega kamna znotraj končnih membranskih elementov doseže pet- do desetkratno koncentracijo prvotne krme.
Pod temi pogoji lahko tudi zmehčana voda postane prenasičena, kar povzroči, da se silicijev dioksid, sulfatne soli ali preostali ioni trdote obarjajo in tvorijo obloge vodnega kamna.
Učinkovitost mehčalca se lahko sčasoma zmanjša
Mehčalci vode niso naprave,-ki ne potrebujejo vzdrževanja. Izčrpanost smole, solni most, okvare ventilov in nepopolna regeneracija lahko povzročijo uhajanje trdote.
Celo majhen preboj trdote le 2–3 ppm lahko postane visoko koncentriran znotraj sistema RO z visoko-rekuperacijo. Ko so ti preostali ioni večkrat koncentrirani, lahko še vedno povzročijo znatno luščenje membrane.
Redno spremljanje trdote izstopne odprtine mehčalca je zato bistveno, vendar se pogosto spregleda pri vsakodnevnem--delovanju obrata.
Zmehčana voda še vedno zahteva ustrezen pH in nadzor proti vodnemu kamnu
Druga pogosta napačna predstava je, da zmehčana voda ne potrebuje več prilagajanja pH ali odmerjanja sredstva proti vodnemu kamnu. V resnici se obnašanje vodnega kamna spreminja s kemijo vode:
- Višji pH na splošno zmanjša topnost kremena in poveča tveganje za nastanek vodnega kamna.
- Nižji pH lahko nadzoruje določene kovinske hidrokside, lahko pa spodbuja druge oblike padavin.
- Generična sredstva proti vodnemu kamnu, zasnovana predvsem za nadzor kalcijevega karbonata, lahko nudijo omejeno zaščito pred kremenčevim ali sulfatnim luščenjem.
Številni industrijski sistemi RO zato dosegajo najboljše rezultate s kombinacijo mehčanja vode s skrbno izbranimi sredstvi proti vodnemu kamnu in optimiziranim nadzorom pH.
Mehčalec vode je pomemben sestavni del predobdelave RO, vendar ni popolna rešitev za preprečevanje nastajanja vodnega kamna na membrani. Silicijev dioksid, sulfatne soli, čezmerne stopnje predelave, težave z delovanjem mehčalca in nepravilno odmerjanje kemikalij lahko prispevajo k umazaniji membrane z reverzno osmozo.
Da bi povečali življenjsko dobo membrane in ohranili stabilno delovanje sistema, bi morali operaterji oceniti celotno kemijo napajalne vode, namesto da bi se osredotočali samo na odstranjevanje trdote. V mnogih primerih je najučinkovitejša strategija kombinacija mehčanja, doziranja sredstva proti nabiranju vodnega kamna, pravilne zasnove okrevanja in stalnega spremljanja kakovosti vode.
