Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)
2. szám - Dr. Kollár György–Dr. Öllős Géza: Nagytisztaságú ipari vízellátás. Ioncserélő eljárás
Dr. Kollár Gy.— Dr. öllős G.: Nagy tisztaságú ipari Az ioncserélő műgyanta-rétegben lejátszódó folyamatok közül az ioncsere szerepe a legnagyobb. Az ioncsere során a műgyanta disszociált ionjainak egy része helyet cserélt az elektrolit-oldat azonos töltésű ionjainak sztöchiometriailag egyenértékű mennyiségével. Az ioncserélők vázanyagának kémiai szerkezete olyan, hogy önmagukban is alkalmasak ioncsere végzésére, zömükhöz azonban a műgyantamátrixon disszociálódó aktív ioncserélő csoportok kapcsolódnak. Az aktív csoportok ioncserélő működését az határozza meg, hogy a gyanta duzzadásakor a gyantafázisba kerülő oldatba mennyi lecserélhető iont képesek leadni. Ioncserére csak azok az aktív csoportok képesek, amelyek disszociált állapotúak. A disszociáló mértékét az oldószer minősége, valamint a pH-ja is befolyásolja. A gyanta pórusossága lehetővé teszi, hogy az oldat behatolhasson a gyantaszemcse belsejébe. Az oldat a gyantaszemcse teljes térfogatát kitölti, részben mint az aktív csoportokhoz kötött lioszféra, részben mint a pórusokban szabadon áramló víz. Az ionoknak ebben a fizikailag inhomogén rendszerben kell megtalálniuk azt az aktív csoportot, amelyen a cserebomlásos reakció lejátszódik. Az ionok akadálytalan diffúziójának előfeltétele az, hogy a' belső, a víz által kitöltött járatok az ionvándorláshoz elég tágasak legyenek. Az ioncserélő folyamatban résztvevő ionok között a gyantán kémiai egyensúly jön létre. Rendkívül fontos figyelembe venni, hogy minden ioncserélő szelektív tulajdonságú, egyik iont a másikkal szemben előnyben részesíti, 15 vagy ennél is nagyobb faktor mértékig. Ez az előnyben részesítés tehát nem kötött szám, hanem az ionerősségtől, az ionok relatív mennyiségétől, a cserélő fajtájától és bizonyos mértékig a hőmérséklettől függ. A szelektivitás, adott koncentrációjú oldat valamely ionjára nézve olyan mértékű is lehet, hogy reverzibilis folyamat játszódik le, ha az oldat nagyon híg. A szelektivitást az oldatban lévő ionok egymáshoz való aránya is befolyásolja. Egyes ioncserélőknek bizonyos ionokkal szemben nagy az affinitása, másokkal szemben kicsi. Például a természetes zeolitnak nagymértékű az affinitása az ammónium-ionokra, a szintetikus gyantákra azonban ez nem jellemző. A szelektivitás pozitív hatása annyiban jelentkezik, hogy bizonyos szennyező ionok könnyen eltávolíthatók. Ha viszont az oldat egyidejűleg sokféle iont tartalmaz az adott ioncserélő tisztító hatékonysága nyilván csak részleges lehet. Az ioncserélő a transzport mechanizmust követően az adszorpciós mechanizmusnak is alávetett. Ebből kifolyólag az ioncserélő víztisztító szerepét gyakran csak elégtelen, megkérdőjelezhető mértékben képes betölteni (pl. a baktérium-populáció dúsulása miatt). Az adszorpciós mechanizmus egyes negatív hatásaiból azonban arra is eleve következtetni lehet, hogy az ioncserélőre jutó víz az ioncserélő szemHidrológiai Közlöny 1982. 2. sz. 67 pontjából elviselhetetlen összetételű- és métrékű szenynyezőanyagokat tartalmaz. Az ioncserélő oszlop tápanyagdúsító hatásának következménye, hogy amíg a víztérben nem vagy csak kevésbé, addig az ioncserélő szűrőkben az élő szervezetek elszaporodhatnak. 2.2. Csekély tápanyagtartalmú vizek viselkedése az ioncserélőben Az ivóvízvezetékről megcsapolt, viszonylag kisebb tápanyagtartalmú víz ioncserélőn való viselkedésének, az ioncserélő normális üzemét torzító biológiai jelenségek okainak tisztázása alapvető fontosságú. Aszerint, hogy az ioncserélőt a tisztítás melyik szakaszában, milyen tiszataságú ill. milyen fajta víz továbbtisztításához alkalmazzuk, a biológiai jelenségek egymástól -— várhatóan kisebb-nagyobb mértékben eltérnek. Az ilyenirányú kutatások közül például Botzenhart—Kufferaft (1976), — Favaro— Car soft— Bound— Petersen (1971), Boitzenhart (1974), Felsál — Benneff (1961) munkássága alapvető. Egyes Gram-negatív (nem fermentáló, gázt nem termelő, olykor enyhén alkalizáló) baktériumok viselkedését kiindulásul a következő fajtájú tápanyagszegény vizekben tanulmányozzuk (Botzenhart és Kufferath, 1976): 1. Ivóvízvezetéki vízben, 2. Iontalanított vízben. 3. Desztillált vízben (aqua bidest.) 4. Ásványi sók oldatában. A vizsgált 12 fajta baktérium viselkedését — öszszefoglalóan — a 4 féle mintában a 3. táblázat mutatja. 3. táblázat Különféle baktériumfajták viselkedése 4-féle vízmintában TÜÖA. 3. noeedeiiue pa3mimihix eudoe Gaicmepuee e 4-x pa3AU<iHbix npoöax eodu Tabelle 3. Verhalten der verschiedenen Bakterienarten in viererlei Wasserproben Desz- Ionta- Vízve- Ásványi Baktérium fajta tillált lanított zetéki sók víz víz víz oldata Al calig. faec. I. — + Al calig. faec. II. — — Citrobacter — — Enterob. aerog. — 4Enterob, cloac — — Erwinia — — E. coli — _ Hafnia alvei — — Klebsiella pneum. — — Providencia — — P. aerug. — -f Serratia mare. + + Jelmagyarázat : — nincs szaporodás + szaporodás van 4- (—) szaporodás, majd elhalás + + + + (—) + + + + + + +
