Το υπολειμματικό χλώριο (κυρίως υποχλωριώδες οξύ HOCl και υποχλωριώδες OCl-) έχει ισχυρή οξειδωτική και καταστροφική επίδραση στις ρητίνες ανταλλαγής ιόντων. Αυτή η καταστροφή είναι μια διαδικασία χημικής αποδόμησης που μειώνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της ρητίνης και μειώνει την ικανότητα ανταλλαγής της.
Ο πυρήνας της ιοντοανταλλακτικής ρητίνης είναι ο διασταυρωμένος-πολυμερής σκελετός της. Το υπολειμματικό χλώριο, ως ισχυρό οξειδωτικό, προσβάλλει τη δομή του δακτυλίου του βενζολίου, καταστρέφοντας την αρωματικότητά του. Πιο σοβαρά, οξειδώνει και διασπά τους δεσμούς άνθρακα-που συνδέουν τις πολυμερείς αλυσίδες και τους δεσμούς γεφύρωσης του παράγοντα διασταύρωσης-διβινυλβενζολίου.
Για λειτουργικές ομάδες όπως ομάδες σουλφονικού οξέος, η οξειδωτική αποικοδόμηση της ραχοκοκαλιάς από το υπολειμματικό χλώριο αποδυναμώνει τα σημεία σύνδεσης των ομάδων σουλφονικού οξέος, οδηγώντας τελικά στην αποκόλληση των ομάδων σουλφονικού οξέος και απώλεια της ικανότητας ανταλλαγής.
Η οξείδωση της ρητίνης από το υπολειμματικό χλώριο προκαλεί μόνιμη μείωση της ικανότητας ανταλλαγής. Οι κατεστραμμένες λειτουργικές ομάδες δεν μπορούν να αναγεννηθούν, με αποτέλεσμα τη μειωμένη ικανότητα επεξεργασίας ρητίνης. Οι μικρότεροι κύκλοι λειτουργίας απαιτούν συχνότερη αναγέννηση, αυξάνοντας το λειτουργικό κόστος (αναγέννηση, κατανάλωση νερού, χρόνος). και θραύση της ρητίνης, καθώς η οξειδωτική αποικοδόμηση της ραχοκοκαλιάς οδηγεί σε μειωμένη αντοχή της ρητίνης, καθιστώντας την εύθραυστη και εύθραυστη. Τα συντρίμμια αυξάνουν την πτώση πίεσης του συστήματος, φράζουν τους διανομείς νερού και μολύνουν τα λύματα. Η οργανική ύλη διαλύεται και τα προϊόντα αποδόμησης (όπως οργανικά οξέα και αμίνες χαμηλού μοριακού βάρους) εκπλένονται από τη ρητίνη, μολύνοντας το επεξεργασμένο νερό.
Πώς να αφαιρέσετε το υπολειμματικό χλώριο;
Οι μέθοδοι για την απομάκρυνση του υπολειμματικού χλωρίου πρέπει να είναι αποτελεσματικές, αξιόπιστες και οικονομικά εφικτές. Οι κύριες μέθοδοι είναι οι εξής:
1. Προσρόφηση Ενεργού Άνθρακα
Μια καλά σχεδιασμένη κλίνη ενεργού άνθρακα (ο χρόνος επαφής κενού κρεβατιού EBCT είναι συνήθως 5-15 λεπτά) μπορεί να μειώσει το εισερχόμενο υπολειμματικό χλώριο από 1-2 mg/L σε < 0,01 mg/L.
Η ικανότητα προσρόφησης του ενεργού άνθρακα για το υπολειμματικό χλώριο είναι τυπικά στην περιοχή από 0,1-1,0 gCl2/g ενεργού άνθρακα, ανάλογα με τον τύπο του άνθρακα, την ποιότητα του νερού και τις συνθήκες λειτουργίας. Αυτό σημαίνει ότι ένα κιλό ενεργού άνθρακα μπορεί να επεξεργαστεί εκατοντάδες έως χιλιάδες λίτρα χλωριωμένου νερού (με βάση μια υπολειπόμενη συγκέντρωση χλωρίου 1 mg/L).
Ο ενεργός άνθρακας διαθέτει μεγάλη ειδική επιφάνεια (συνήθως 800-1500 m²/g) και μια καλά ανεπτυγμένη μικροπορώδη δομή, που του επιτρέπει να αφαιρεί αποτελεσματικά το υπολειμματικό χλώριο μέσω φυσικής προσρόφησης και χημικής αναγωγής (η μείωση των θέσεων στην επιφάνεια του ενεργού άνθρακα μειώνει το HOCl/OCl-).
Advantages: High removal efficiency (typically >99%), ικανό να απομακρύνει ταυτόχρονα οργανική ύλη, οσμές, χρώμα και άλλους ρύπους από το νερό. Απλή λειτουργία και σχετικά βολική συντήρηση (τακτική πλύση, αντικατάσταση μετά από κορεσμό).
2. Δοσολογία χημικού αναγωγικού παράγοντα:
Θεωρητικά, η απομάκρυνση 1 mg/L υπολειπόμενου χλωρίου (Cl2) απαιτεί περίπου 1,46 mg/L NaHSO3 (ή περίπου 1,34 mg/L SO2). Σε πρακτικές εφαρμογές, λαμβάνοντας υπόψη τις ημιτελείς αντιδράσεις και διασφαλίζοντας ένα περιθώριο ασφαλείας, η αναλογία δοσολογίας είναι τυπικά 1,8:1 έως 3:1 (mg NaHSO3: mgCl2).
Απαιτούνται ακριβείς ηλεκτρονικές αντλίες παρακολούθησης και μέτρησης υπολειμματικού χλωρίου για έλεγχο κλειστού-βρόχου, ώστε να μην διασφαλίζεται ούτε η υποδοσολογία (που βλάπτει τη ρητίνη) ούτε η υπερβολική δόση (που σπαταλά τα αντιδραστήρια και μπορεί να εισάγει πρόσθετα ιόντα όπως SO42-).
Πλεονεκτήματα: Εξαιρετικά γρήγορη αντίδραση (δευτερόλεπτα), ακριβής έλεγχος δοσολογίας, μικρό αποτύπωμα, κατάλληλο για χειρισμό μεγάλων ρυθμών ροής ή καταστάσεων με μεγάλες διακυμάνσεις στη συγκέντρωση υπολειπόμενου χλωρίου.
3. Υπεριώδης (UV) ακτινοβολία (λιγότερο συχνά χρησιμοποιούμενη): Συγκεκριμένα μήκη κύματος υπεριώδους φωτός (κυρίως 254 nm) μπορούν να φωτολύσουν το υπολειμματικό χλώριο. Ωστόσο, η απόδοσή του είναι σχετικά χαμηλή (απαιτεί υψηλότερες δόσεις), το κόστος είναι υψηλό και έχει απαιτήσεις σχετικά με τη θολότητα του νερού και τη διαπερατότητα του φωτός. Γενικά δεν χρησιμοποιείται ως κύρια μέθοδος για προστασία από ρητίνη και αφαίρεση χλωρίωσης, αλλά μάλλον για απολύμανση ή ως βοηθητική μέθοδος.
