| Voor de chemische behandeling van water kan men een grote
verscheidenheid aan chemicaliën gebruiken. Hieronder staan een aantal
types genoemd.
Aanslagvoorkomers
Aanslag is de neerslag die gevormd wordt op oppervlakten die in contact
komen met water. Wanneer de temperatuur stijgt worden bepaalde normaliter
oplosbare vaste stoffen onoplosbaar en slaan neer. Enkele voorbeelden van
aanslag zijn calciumcarbonaat, calciumsulfaat, en calciumsilicaat.
Aanslagvoorkomers zijn oppervlakte actieve, negatief geladen, polymeren.
Wanneer mineralen hun oplosbaarheid te boven gaan, en samen komen, gaan de polymeren
zich vasthechten. De kristalstructuur wordt verstoord en de vorming van
aanslag wordt voorkomen. De aanslagdeeltjes in combinatie met de inhibitor
verspreiden zich en blijven in de oplossing.
Voorbeelden van aanslagvoorkomers zijn fosfaatesters, fosforzuur en
oplossingen van polyacrylzuur met een laag moleculair gewicht.
Algaeciden
Algaeciden zijn chemicaliën die
wanneer ze aan het water worden toegevoegd, algen en blauwe en groene algen
doden. Voorbeelden zijn kopersulfaat,
ijzerzouten harsamine latten en benzalkoniumchloride. Algaeciden zijn
effectief tegen algen, maar zijn vanwege milieukundige redenen niet zo
bruikbaar tegen algenbloei.
Het probleem met de meeste algaeciden is dat ze weliswaar de aanwezige
algen doden, maar niet de giftige stoffen verwijderen die door de algen
losgelaten worden voordat ze sterven.
Antischuimmiddelen
Schuim is een massa luchtbellen die ontstaat wanneer bepaalde types gas in
een vloeistof geperst worden. Sterke vloeistoflagen omringen dan de
luchtbellen, waardoor er grote hoeveelheden niet-productief schuim gevormd
worden.
Waarom schuim ontstaat is nog niet helemaal duidelijk, maar het is wel
bekend dat schuim problemen veroorzaakt bij industriële processen en bij
de kwaliteit van de gevormde producten. Wanner het niet onder controle
wordt gehouden kan schuim de capaciteit van apparatuur aantasten en de
duur en kosten van processen vergroten.
Antischuimmengsels bevatten oliën die gecombineerd zijn met kleine
hoeveelheden siliciumdioxide (kiezelzuur). Ze breken schuim af dankzij
twee silicone eigenschappen: onverenigbaarheid met waterige systemen en
het gemak van verspreiding. Antischuimmiddelen zijn zowel verkrijgbaar als
poeder, of als een emulsie van het zuivere product.
Poeder
Antischuimpoeder bestaat uit een groep producten die gebaseerd zijn
op polydimethylsiloxaan. Deze producten hebben verschillende
basiseigenschappen, maar als groep zijn ze uitstekend onder verschillende
condities en voor verschillende toepassingen als antischuimmiddelen te
gebruiken.
Deze antischuimmiddelen zijn chemisch inert en reageren niet met het medium
dat ontschuimd wordt. Ze zijn geurloos, smaakloos, niet-vluchtig,
niet-giftig en ze corroderen geen materialen. Het enige nadeel van
dit poederige product is dat het niet gebruikt kan worden in waterige
oplossingen.
Emulsie
Antischuimmiddelen zijn waterige emulsies van polydimethylsiloxaan
vloeistoffen. Ze hebben dezelfde eigenschappen als het poeder, het enige
verschil is dat ze wel in waterige oplossingen kunnen worden toegepast.
Biociden
Zie desinfecteerders
Hier is ook gedetailleerde informatie over biociden
beschikbaar
Coagulanten
Wanneer men refereert naar coagulanten, geeft men de voorkeur aan
positieve ionen met een hoge valentie. Over het algemeen worden aluminium
en ijzer gebruikt, aluminium als
Al2(SO4)3- (aluin) en ijzer als FeCl3
of Fe2(SO4)3-. Men kan het goedkope FeSO4
gebruiken, op voorwaarde dat het tijdens het beluchten geoxideerd
wordt tot Fe3+.
Coagulatie is zeer afhankelijk van de dosis coagulanten, de pH
en
colloïde concentraties. Om het pH-niveau aan te passen wordt Ca(OH)2
toegepast als co-flocculent. De doseringen variëren van 10 en 90 mg
Fe3+/ L, maar wanneer er ook zouten aanwezig zijn, is er een
hogere dosis nodig.
Corrosievoorkomende middelen
Corrosie is een algemene term die verwijst naar de omzetting van een
metaal in een oplosbare stof.
Corrosie kan leiden tot het uitvallen van belangrijke onderdelen van
ketelsystemen, de depositie van corrosieproducten in kritische
warmteuitwisselingsgebieden, en tot een algemeen verlies aan efficiency.
Daarom worden corrosievoorkomers vaak toegepast. Het zijn metalen die
reageren met een metaalachtig oppervlak, terwijl ze het oppervlak een
zekere bescherming geven. Deze metalen gaan vaak te werk door zichzelf aan
het metalen oppervlak te absorberen. Ze beschermen het metalen oppervlak
door middel van het vormen van een beschermingslaagje.
Er zijn vijf verschillende soorten corrosie voorkomers. Deze zijn:
1) Passiviteitsinhibitoren (passivatoren). Deze veroorzaken een
verschuiving van het corrosiepotentieel, waardoor het metalen oppervlak in
het passieve vlak wordt gedwongen. Voorbeelden van passiviteitsinhibitoren
zijn oxiderende anionen, zoals chromaat, nitriet en nitraat en
niet-oxiderende ionen zoals fosfaat en
molybdaat. Deze
inhibitoren zijn het meest effectief en worden het meeste gebruikt.
2) Kathodische inhibitoren. Sommige kathodische inhibitoren, zoals
mengsels van arseen en antimonium, werken door de recombinatie en
ontlading van waterstof moeilijker te maken. Andere kathodische
inhibitoren, ionen zoals calcium,
zink of magnesium, kunnen
neerslaan als oxiden om een beschermende laag op het metaal te vormen.
3) Organische inhibitoren. Deze werken in op het gehele oppervlak van een
corroderend metaal wanneer ze in een bepaalde concentratie zitten.
Organische inhibitoren beschermen het metaal door een hydrofobe film
op het metalen oppervlak te vormen. Organische inhibitoren worden
geadsorbeerd, dit is afhankelijk van de ionenlading van de inhibitor en de
lading van het oppervlak.
4) Neerslag veroorzakende inhibitoren. Dit zijn mengsels die de vorming
van neerslag op het oppervlak van een metaal veroorzaken, waardoor er een
beschermend laagje ontstaat.
De meest voorkomende inhibitoren in deze categorie zijn silicaten en
fosfaten.
5) Vluchtige Corrosie Inhibitoren (VCI). Dit zijn stoffen die via
vervluchtiging in een gesloten milieu getransporteerd worden naar de plek
waarde corrosie plaats vindt. Voorbeelden zijn morfoline en hydrazine en
vluchtige vaste stoffen zoals zouten van dicyclohexylamine, cyclohexylamine
en hexamethyleen-amine. Wanneer ze in contact komen met het metalen
oppervlak, condenseert de damp van deze zouten en wordt gehydrolyseerd
door vocht, en worden beschermende ionen vrijgemaakt.
Desinfecteerders
Desinfecteerders doden aanwezige ongewenste micro-organismen in water.
Er zijn verschillende typen desinfecteerders:
· Chloor (2-10 mg/L)
· Chloordioxide
· Ozon
· Hypochloriet
Chloordioxide desinfectie
ClO2 wordt hoofdzakelijk gebruikt als een eerste
desinfecteerder voor oppervlakte water met geur- en smaakproblemen. Het is
een effectief biocide bij concentraties van 0.1 ppm en kan toegepast
worden bij verschillende pH-niveaus. ClO2 dringt de
bacteriële celwand binnen en reageert met vitale aminozuren in het
cytoplasma van de cel om zo de organismen te doden. Het bij product van de
reactie is chloriet.
Chloordioxide desinfecteert volgens het zelfde principe als chloor, het
heeft echter, in tegenstelling tot chloor, geen schadelijke effecten op de
menselijke gezondheid.
Hypochloriet desinfectie
Hypochloriet wordt op dezelfde manier toegepast als chloordioxide en
chloor. Hypochlorering is een desinfectie methode die tegenwoordig niet
veel meer gebruikt wordt, omdat aangetoond is dat het gebruik van
hypochloriet voor de desinfectie van water de oorzaak was van de
aanwezigheid van bromaat in water.
Ozondesinfectie
Ozon is een zeer sterk oxidatiemedium, met een opmerkelijke korte
levensduur. Het bestaat uit zuurstofmoleculen met een extra O-atoom, om O3
te vormen. Wanneer ozon in contact komt met geur, bacteriën of
virussen wordt het extra O-atoom door middel van oxidatie onmiddellijk
afgebroken. Het derde O-atoom van de ozonmoleculen gaat dan verloren en er
blijft alleen zuurstof over.
Desinfecteerders kunnen in verschillende takken van de industrie gebruikt
worden. Ozon wordt gebruikt in de farmaceutische industrie, voor de
bereiding van drinkwater, voor de behandeling van proceswater, voor de
bereiding van ultrapuur water en voor oppervlaktedesinfectie.
Chloordioxide wordt hoofdzakelijk gebruikt voor de bereiding van
drinkwater en de desinfectie van pijpleidingen.
Iedere desinfecteertechniek heeft zijn specifieke voordelen en
toepassingsgebied. In onderstaande tabel staan een aantal van de
voor- en nadelen:
| Technologie |
Milieuvriendelijk |
Bijproducten |
Effectiviteit |
Investering |
Operationele
kosten |
Vloeistoffen |
Oppervlakten |
| |
|
|
|
|
|
|
|
| Ozon |
+
|
+
|
++
|
-
|
+
|
++
|
++
|
| UV |
++
|
++
|
+
|
+/-
|
++
|
+
|
++
|
| Chloordioxide |
+/-
|
+/-
|
++
|
++
|
+
|
++
|
--
|
| Chloorgas |
--
|
--
|
-
|
+
|
++
|
+/-
|
--
|
| Hypochloriet |
--
|
--
|
-
|
+
|
++
|
+/-
|
--
|
Hars zuiveraars
Ionenuitwisselingsharsen moeten na toepassing geregenereerd worden, daarna
kunnen ze weer gebruikt worden. Maar elke keer dat de ionenuitwisselaars
gebruikt worden groeit er een laagje aan. De verontreinigingen die de
harsen binnen gaan, worden niet door middel van regeneratie verwijderd,
daarom moeten harsen met bepaalde chemicaliën schoongemaakt worden.
Chemicaliën die gebruikt worden zijn bijvoorbeeld natriumchloride,
kaliumchloride,
citroenzuur en chloordioxide.
Chloordioxide zuivering dient de verwijdering van organische
verontreinigingen op ionenuitwisselingharsen. Voor elke
zuiveringbehandeling moeten de harsen geregenereerd worden. Daarna,
wanneer er chloor dioxide wordt gebruikt, gaat er 500 ppm chloor dioxide in
een oplossing door het harsbed en oxideert de verontreinigingen. Ketelwater chemicaliën
Ketelwater chemicaliën zijn alle chemicaliën die voor de volgende
toepassingen worden gebruikt:
· Zuurstofreiniging;
· Aanslagvoorkoming;
· Corrosievoorkoming;
· Antischuim;
· Alkaliniteitcontrole.
Neutraliserende
stoffen (alkaliniteitcontrole)
Om zuren en basen te neutraliseren gebruikt men of een sodiumhydroxide
oplossing (NaOH), calciumcarbonaat, of kalksuspensie (Ca(OH)2)
om de pH-niveaus te verhogen. Men gebruikt verdund zwavelzuur
(H2SO4) of verdund hydrochloorzuur (HCl) om de pH-niveaus
te doen dalen. De dosis van neutraliserende stoffen is afhankelijk van de pH
van het water in een reactiebasin. Neutraliserende reacties doen de
temperatuur stijgen.
Oxidanten
Chemische oxidatie processen gebruiken (chemische) oxidanten om CZV/BZV
niveaus te verlagen, en om zowel organische en oxideerbare anorganische
stoffen te verwijderen. Deze processen kunnen organische materialen
compleet tot koolstofdioxide en water oxideren, hoewel het doorgaans niet
nodig is om deze processen zo ver door te voeren.
Er is een grote verscheidenheid aan oxidatiechemicaliën beschikbaar.
Voorbeelden zijn:
· Waterstofperoxide;
· Ozon;
· Ozon gecombineerd met peroxide;
· Zuurstof.
Waterstofperoxide
Waterstofperoxide wordt wegens zijn eigenschappen veel toegepast; het is
een veilige, effectieve, en krachtige vluchtige oxidant. De belangrijkste
toepassingen van H2O2 zijn oxidatie om geurcontrole
en corrosiecontrole te helpen, organische oxidatie, metaaloxidatie
en toxiciteitoxidatie. Voor de moeilijkste verontreinigingen om te
oxideren moet H2O2 geactiveerd worden met
katalysatoren zoals ijzer,
koper, mangaan of andere metaalmengsels.
Ozon
Ozon kan niet alleen toegepast worden als een desinfecteerder; het kan ook
helpen bij de verwijdering van verontreinigingen uit water door middel van
oxidatie. Ozon zuivert dan water door organische verontreinigingen af te
breken en anorganische verontreinigingen om te zetten in een onoplosbare
vorm, die eruit gefilterd kan worden. Het ozonsysteem kan zo'n 25
chemicaliën verwijderen.
Chemicaliën die geoxideerd kunnen worden met ozon zijn:
· Absorbeerbare organische halogenen;
· Nitriet;
· IJzer
· Mangaan;
· Cyanide;
· Pesticiden;
· Stikstofoxiden;
· Geurstoffen;
· Gechloreerde koolwaterstoffen;
· PCB's.
Zuurstof
Zuurstof kan ook gebruikt worden als een oxidant, bijvoorbeeld om de
oxidatie van ijzer en mangaan te bewerkstelligen. De reacties die tijdens
de oxidatie van zuurstof plaatsvinden zijn doorgaans hetzelfde.
Dit zijn de reacties van de oxidatie van ijzer en mangaan met zuurstof:
2 Fe2+ + O2 + 2 OH- -> Fe2O3 +
H2O
2 Mn2+ + O2 + 4 OH- -> 2 MnO2 + 2
H2O
pH conditioners
Gemeentelijk water is vaak pH-aangepast, om te voorkomen dat er in de
leidingen corrosie plaatsvindt en om het oplossen van lood in de
watervoorraad te voorkomen. Gedurende de behandeling van water kunnen pH
aanpassingen ook vereist zijn. De pH wordt verhoogd of verlaagd door de
toevoeging van basen of zuren. Een voorbeeld van de verlaging van pH, in
het geval van een basische vloeistof, is de toevoeging van waterstofchloride.
Een voorbeeld van het verhogen van de pH is de toevoeging van natriumhydroxide, in
het geval van een zure vloeistof.
De pH zal omgezet worden tot ongeveer 7 of 7,5 na de toevoeging van
bepaalde concentraties zuren of basen. De concentratie van een stof en de
soort stof die toegevoegd wordt, is afhankelijk van de benodigde daling of
stijging van de pH. Vlokvormers
Om in het water de vorming van vlokken die gesuspendeerde vaste stoffen
bevatten te bevorderen, worden polymeerflocculanten (poly-electrolieten)
toegevoegd. Deze bevorderen de vorming van bindingen tussen deeltjes. Deze
polymeren hebben, afhankelijk van hun lading, molair gewicht en hun
molaire mate van vertakking, een heel specifiek effect. De polymeren zijn
wateroplosbaar en hun molaire gewicht varieert tussen
105 en 106 g/ mol.
Een flocculent kan verschillende ladingen hebben. Er zijn kationische
polymeren, gebaseerd op stikstof, anionische polymeren, gebaseerd op
carboxylaat ionen en polyamfolyten, die beide zowel positieve als
negatieve ladingen dragen. Zuurstof
aaseters
Zuurstof aaseten staat voor het voorkomen van door zuurstof veroorzaakte
oxidatie reacties. De meeste van de van nature voorkomende
organische stoffen hebben een lichtelijk negatieve lading. Hierdoor kunnen
ze zuurstofmoleculen absorberen, omdat deze een licht positieve lading
hebben, om zo te voorkomen dat er oxidatiereacties plaatsvinden in water
en andere vloeistoffen.
Zuurstof aaseters zijn zowel vluchtige producten, zoals hydrazine (N2H4)
of andere organische producten zoals carbohydrazine, hydroquinoon,
diethylhydroxyethanol, methylethylketoxime, maar ook niet-vluchtige
zouten, zoals sodium sulfiet
(Na2SO3) en andere anorganische mengsels, of
derivatieven daarvan. De zouten bevatten vaak katalyserende stoffen om de
hoogte van de reactie met opgeloste zuurstof te vergroten.
Zie voor meer informatie ook onze uitgebreide Waterbegrippenlijst
Als u nog meer vragen heeft, kunt u altijd met ons contact opnemen
|