Clorul rezidual (în principal acidul hipocloros HOCl și hipoclorit OCl⁻) are un puternic efect oxidant și distructiv asupra rășinilor schimbătoare de ioni. Această distrugere este un proces de degradare chimică care scurtează semnificativ durata de viață a rășinii și îi reduce capacitatea de schimb.
Miezul rășinii schimbătoare de ioni este vertebra sa polimerică reticulat{0}. Clorul rezidual, ca oxidant puternic, atacă structura inelului benzenic, distrugându-i aromaticitatea. Mai grav, oxidează și descompune legăturile carbon-carbon care conectează lanțurile polimerice și legăturile de punte ale agentului de legare încrucișată, divinilbenzenul.
Pentru grupările funcționale precum grupările de acid sulfonic, degradarea oxidativă a coloanei vertebrale de către clorul rezidual slăbește punctele de atașare ale grupărilor de acid sulfonic, ducând în cele din urmă la desprinderea grupărilor de acid sulfonic și la pierderea capacității de schimb.
Oxidarea rășinii cu clorul rezidual determină o scădere permanentă a capacității de schimb. Grupele funcționale deteriorate nu pot fi regenerate, rezultând o capacitate redusă de tratare a rășinii; ciclurile de funcționare mai scurte necesită o regenerare mai frecventă, creșterea costurilor de exploatare (regenerant, consum de apă, timp); și ruperea rășinii, deoarece degradarea oxidativă a coloanei vertebrale duce la scăderea rezistenței rășinii, făcând-o casantă și fragilă. Resturile măresc căderea de presiune a sistemului, înfundă distribuitoarele de apă și contaminează efluentul; materia organică se dizolvă, iar produsele de degradare (cum ar fi acizii organici cu greutate moleculară mică și aminele) se scurg din rășină, poluând apa tratată.
Cum se elimină clorul rezidual?
Metodele de îndepărtare a clorului rezidual trebuie să fie eficiente, fiabile și fezabile din punct de vedere economic. Principalele metode sunt următoarele:
1. Adsorbția cărbunelui activat
Un pat de carbon activ bine proiectat-(timpul de contact al patului gol EBCT este de obicei de 5-15 minute) poate reduce clorul rezidual influent de la 1-2 mg/L la < 0,01 mg/L.
Capacitatea de adsorbție a cărbunelui activ pentru clorul rezidual este de obicei în intervalul 0,1-1,0 gCl2/g cărbune activ, în funcție de tipul de cărbune, calitatea apei și condițiile de funcționare. Aceasta înseamnă că un kilogram de cărbune activ poate trata sute până la mii de litri de apă clorurată (pe baza unei concentrații de clor rezidual de 1 mg/L).
Cărbunele activ posedă o suprafață specifică mare (de obicei 800-1500 m²/g) și o structură microporoasă bine dezvoltată, permițându-i să îndepărteze eficient clorul rezidual prin adsorbție fizică și prin reducere chimică (locurile de reducere de pe suprafața cărbunelui activ reduc HOCl/OCl⁻ la Cl⁻).
Advantages: High removal efficiency (typically >99%), capabil să îndepărteze simultan materia organică, mirosurile, culoarea și alți poluanți din apă. Funcționare simplă și întreținere relativ convenabilă (spălare regulată în contra-spalare, înlocuire după saturare).
2. Dozarea agentului de reducere chimic:
Teoretic, îndepărtarea a 1 mg/L de clor rezidual (Cl₂) necesită aproximativ 1,46 mg/L de NaHSO₃ (sau aproximativ 1,34 mg/L de SO₂). În aplicațiile practice, luând în considerare reacțiile incomplete și asigurând o marjă de siguranță, raportul de dozare este de obicei 1,8:1 până la 3:1 (mg NaHSO3 : mgCl2).
Sunt necesare pompe online precise de monitorizare și dozare a clorului rezidual pentru controlul în buclă închisă-pentru a asigura nici subdozarea (care dăunează rășinii) și nici supradozarea (care irosește reactivii și poate introduce ioni suplimentari, cum ar fi SO₄²⁻).
Avantaje: Reacție extrem de rapidă (secunde), control precis al dozării, amprentă mică, potrivită pentru manipularea debitelor mari sau situațiilor cu fluctuații mari ale concentrației de clor rezidual.
3. Iradierea ultravioletă (UV) (utilizată mai puțin frecvent): lungimi de undă specifice ale luminii UV (în principal 254 nm) pot fotoliza clorul rezidual. Cu toate acestea, eficiența sa este relativ scăzută (necesită doze mai mari), costul este ridicat și are cerințe privind turbiditatea apei și transmisia luminii. În general, nu este utilizat ca metodă principală pentru protecția rășinii și îndepărtarea clorării, ci mai degrabă pentru dezinfecție sau ca metodă auxiliară.
