Chlor resztkowy (głównie kwas podchlorawy HOCl i podchloryn OCl⁻) ma silne działanie utleniające i destrukcyjne na żywice jonowymienne. Zniszczenie to jest procesem degradacji chemicznej, który znacznie skraca żywotność żywicy i zmniejsza jej zdolność wymienną.
Rdzeniem żywicy jonowymiennej jest-usieciowany szkielet polimerowy. Pozostały chlor, jako silny utleniacz, atakuje strukturę pierścienia benzenu, niszcząc jego aromatyczność. A co ważniejsze, utlenia i rozkłada wiązania węgiel-węgiel łączące łańcuchy polimeru i wiązania mostkujące środka-sieciującego, diwinylobenzenu.
W przypadku grup funkcyjnych, takich jak grupy kwasu sulfonowego, oksydacyjna degradacja szkieletu przez resztkowy chlor osłabia punkty przyłączenia grup kwasu sulfonowego, ostatecznie prowadząc do odłączenia grup kwasu sulfonowego i utraty zdolności wymiany.
Utlenianie żywicy resztkowym chlorem powoduje trwałe zmniejszenie zdolności wymiany. Uszkodzonych grup funkcyjnych nie da się zregenerować, co skutkuje zmniejszoną wydajnością obróbki żywicy; krótsze cykle operacyjne wymagają częstszej regeneracji, zwiększając koszty operacyjne (regenerator, zużycie wody, czas); i pękanie żywicy, ponieważ oksydacyjna degradacja szkieletu prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości żywicy, czyniąc ją kruchą i łamliwą. Zanieczyszczenia zwiększają spadek ciśnienia w systemie, zatykają dystrybutory wody i zanieczyszczają ścieki; materia organiczna rozpuszcza się, a produkty degradacji (takie jak kwasy organiczne i aminy o niskiej masie cząsteczkowej) wypłukują się z żywicy, zanieczyszczając uzdatnioną wodę.
Jak usunąć resztki chloru?
Metody usuwania resztkowego chloru muszą być wydajne, niezawodne i wykonalne ekonomicznie. Główne metody są następujące:
1. Adsorpcja węgla aktywnego
Dobrze-zaprojektowane złoże węgla aktywnego (czas kontaktu EBCT z pustym złożem wynosi zazwyczaj 5–15 minut) może zredukować dopływający chlor resztkowy z 1–2 mg/l do < 0,01 mg/l.
Zdolność adsorpcji węgla aktywnego dla resztkowego chloru mieści się zazwyczaj w zakresie 0,1-1,0 gCl₂/g węgla aktywnego, w zależności od rodzaju węgla, jakości wody i warunków pracy. Oznacza to, że jeden kilogram węgla aktywnego może uzdatnić setki do tysięcy litrów chlorowanej wody (w oparciu o stężenie resztkowego chloru wynoszące 1 mg/l).
Węgiel aktywny posiada dużą powierzchnię właściwą (zwykle 800-1500 m²/g) i dobrze rozwiniętą mikroporowatą strukturę, dzięki czemu skutecznie usuwa resztkowy chlor poprzez fizyczną adsorpcję i redukcję chemiczną (miejsca redukcyjne na powierzchni węgla aktywnego redukują HOCl/OCl⁻ do Cl⁻).
Advantages: High removal efficiency (typically >99%), zdolny do jednoczesnego usuwania z wody materii organicznej, zapachów, koloru i innych zanieczyszczeń. Prosta obsługa i stosunkowo wygodna konserwacja (regularne płukanie wsteczne, wymiana po nasyceniu).
2. Dawkowanie chemicznego środka redukującego:
Teoretycznie usunięcie 1 mg/l resztkowego chloru (Cl₂) wymaga około 1,46 mg/l NaHSO₃ (lub około 1,34 mg/l SO₂). W zastosowaniach praktycznych, biorąc pod uwagę niekompletne reakcje i zapewniając margines bezpieczeństwa, stosunek dawek wynosi zazwyczaj od 1,8:1 do 3:1 (mg NaHSO₃: mgCl₂).
Precyzyjne monitorowanie chloru resztkowego w trybie online i pompy dozujące są wymagane do sterowania w-pętli zamkniętej, aby zapobiec dozowaniu zbyt małej dawki (co powoduje uszkodzenie żywicy) lub przedawkowaniu (co powoduje marnowanie odczynników i może wprowadzać dodatkowe jony, takie jak SO₄²⁻).
Zalety: Niezwykle szybka reakcja (sekundy), precyzyjna kontrola dozowania, niewielka powierzchnia, odpowiednia do obsługi dużych przepływów lub sytuacji, w których występują duże wahania stężenia resztkowego chloru.
3. Promieniowanie ultrafioletowe (UV) (rzadziej stosowane): Specyficzne długości fal światła UV (głównie 254 nm) mogą fotolizować resztkowy chlor. Jednak jego wydajność jest stosunkowo niska (wymaga większych dawek), koszt jest wysoki i stawia wymagania dotyczące mętności wody i przepuszczalności światła. Generalnie nie jest stosowana jako główna metoda ochrony żywicy i usuwania chlorowania, ale raczej do dezynfekcji lub jako metoda pomocnicza.
