Залишковий хлор (в основному хлорноватиста кислота HOCl і гіпохлорит OCl⁻) має сильну окислювальну і руйнівну дію на іонообмінні смоли. Це руйнування є процесом хімічної деградації, який значно скорочує термін служби смоли та знижує її обмінну здатність.
Ядром іонообмінної смоли є її -зшита полімерна основа. Залишковий хлор, як сильний окислювач, атакує структуру бензольного кільця, руйнуючи його ароматичні властивості. Більш серйозно, він окислює та руйнує вуглець-вуглецеві зв’язки, що з’єднують полімерні ланцюги, і мостикові зв’язки поперечно-зшиваючого агента, дивінілбензолу.
Для функціональних груп, таких як групи сульфонової кислоти, окисне розкладання скелета залишковим хлором послаблює точки приєднання груп сульфонової кислоти, що зрештою призводить до від’єднання груп сульфонової кислоти та втрати обмінної здатності.
Окислення смоли залишковим хлором викликає постійне зниження обмінної здатності. Пошкоджені функціональні групи не можуть бути відновлені, що призводить до зниження здатності до обробки смоли; більш короткі робочі цикли вимагають більш частої регенерації, збільшуючи експлуатаційні витрати (регенерант, споживання води, час); і руйнування смоли, оскільки окислювальна деградація основного ланцюга призводить до зниження міцності смоли, що робить її крихкою та крихкою. Сміття збільшує падіння тиску в системі, забиває водорозподільники та забруднює стоки; органічні речовини розчиняються, а продукти розпаду (такі як низькомолекулярні органічні кислоти та аміни) вимиваються зі смоли, забруднюючи очищену воду.
Як видалити залишки хлору?
Методи видалення залишків хлору мають бути ефективними, надійними та економічно доцільними. Основні методи такі:
1. Адсорбція активованим вугіллям
Добре-продуманий шар активованого вугілля (час контакту порожнього шару EBCT зазвичай становить 5-15 хвилин) може зменшити залишковий хлор, що надходить, з 1-2 мг/л до < 0,01 мг/л.
Адсорбційна здатність активованого вугілля для залишкового хлору зазвичай знаходиться в діапазоні 0,1-1,0 гCl₂/г активованого вугілля, залежно від типу вугілля, якості води та умов експлуатації. Це означає, що одним кілограмом активованого вугілля можна обробити від сотень до тисяч літрів хлорованої води (на основі залишкової концентрації хлору 1 мг/л).
Активоване вугілля має велику питому поверхню (зазвичай 800-1500 м²/г) і добре розвинену мікропористу структуру, що дозволяє йому ефективно видаляти залишковий хлор шляхом фізичної адсорбції та хімічного відновлення (відновлювальні ділянки на поверхні активованого вугілля зменшують HOCl/OCl⁻ до Cl⁻).
Advantages: High removal efficiency (typically >99%), здатний одночасно видаляти з води органічні речовини, запахи, колір та інші забруднюючі речовини. Проста експлуатація і відносно зручне обслуговування (регулярна зворотна промивка, заміна після насичення).
2. Дозування хімічного відновника:
Теоретично для видалення 1 мг/л залишкового хлору (Cl₂) потрібно приблизно 1,46 мг/л NaHSO₃ (або приблизно 1,34 мг/л SO₂). У практичних застосуваннях, враховуючи неповні реакції та гарантуючи запас безпеки, співвідношення доз зазвичай становить від 1,8:1 до 3:1 (мг NaHSO3: мгCl2).
Точний онлайн-моніторинг і дозування залишкового хлору потрібні для контролю -замкнутого циклу, щоб уникнути недозування (що пошкоджує смолу) чи передозування (що витрачає реагенти та може вводити додаткові іони, такі як SO₄²⁻).
Переваги: Надзвичайно швидка реакція (секунди), точний контроль дозування, невелика площа, підходить для роботи з великими витратами або ситуацій із великими коливаннями концентрації залишкового хлору.
3. Ультрафіолетове (УФ) опромінення (використовується рідше): певні довжини хвилі ультрафіолетового світла (переважно 254 нм) можуть фотолізувати залишковий хлор. Однак його ефективність відносно низька (вимагає вищих доз), висока вартість і вимоги щодо каламутності води та пропускання світла. Як правило, він не використовується як основний метод для захисту від смоли та видалення хлору, а скоріше для дезінфекції або як допоміжний метод.