Krzemionka występuje w wodzie z każdego źródła. Mawia się, że właściwie każda woda ma jakieś ilości tej substancji. Nie jest to związek stanowiący zagrożenie dla ludzkiego organizmu, jednak istnieją sytuacje, w których jest niepożądanym składnikiem wody. Czym jest krzemionka? Po co ją usuwać z wody i w jaki sposób tego dokonać?
Krzemionka w wodzie nie jest problemem tak bardzo nagłośnionym jak wysoki stopień twardości wody czy wysokie stężenie żelaza, ponieważ nie jest aż tak uciążliwa w codziennym życiu. Mamy z nią do czynienia każdego dnia, nalewając wodę z kranu. Znajduje się tam w minimalnych ilościach, które praktycznie nie są przez nas odczuwalne. Co więcej, nasz organizm potrzebuje krzemu występującego zazwyczaj właśnie w formie krzemionki.
Krzem odnajdziemy w wielu narządach i gruczołach. Występuje w o wiele większych ilościach niż cynk czy żelazo. Stanowi budulec włosów, skóry, paznokci, trzustki, wątroby, serca, śledziony. Jest też jednym ze składników kolagenu. Jego ilość powinna być uzupełniana poprzez właściwą dietę. Stężenie krzemu w organizmie maleje wraz z wiekiem.
Mimo raczej minimalnych ilości w wodzie i dobroczynnego wpływu na organizm, są przypadki, w których obecność tej substancji jest niepożądana. Wśród nich można wymienić
- Niektóre branże przemysłowe
- Akwarystykę
Czym właściwie jest krzemionka?
Zanim przejdziemy do meritum, warto omówić czym właściwie jest krzemionka i jakie jest jej pochodzenie.
Krzemionka stanowi podrzędny składnik wód podziemnych. Jej źródło stanowią wietrzejące krzemiany i glinokrzemiany. Formy migracji krzemianów nie są dobrze rozpoznane. Zaobserwowano częste występowanie form kompleksowych, na przykład w połączeniu z substancją organiczną.
Występuje w formach zbliżonych do roztworów rzeczywistych (uwodniona krzemionka traktowana zazwyczaj jako różne odmiany kwasu krzemowego) lub koloidalnych. Przeciętnie występuje w stężeniu od kilku do kilkudziesięciu miligramów na litr. Stężenia w wodach kwaśnych lub obojętnych to zazwyczaj kilka do kilkunastu miligramów SiO2/ dm3. W wodach zasadowych stężenie krzemionki jest zdecydowanie wyższe.
Krzemionka a hodowla ryb
W niektórych akwariach, zwłaszcza świeżo założonych zbiornikach, można zaobserwować ciemną patynę osadzającą się na piasku oraz na ściankach filtrów. W większości przypadków okazuje się, że są to okrzemki – glony, które zazwyczaj pojawiają się, kiedy w wodzie występuje wysoka zawartość krzemianów.
Doświadczeni akwaryści twierdzą, że krzemiany same w sobie nie stanowią niebezpieczeństwa w akwarium, jednak mają duży wpływ na wygląd okrzemków.
Ściana komórkowa okrzemków jest wysycona krzemionką. To właśnie ona stanowi aż połowę suchej masy komórkowej.
Walka z tymi glonami bywa bardzo uciążliwa i wymaga wiele czasu. Krzemianów nie da się usunąć poprzez wymianę wody w akwarium, ponieważ występują również w wodzie z kranu, której zazwyczaj używa się do uzupełniania.
Na rynku dostępne są specjalne filtry akwarystyczne działające na zasadzie wymiany jonowej, pozwalające na szybkie i bezproblemowe pozbycie się krzemionki z wody, a co za tym idzie niwelację problemu z okrzemkami.
Krzemionka a woda przemysłowa
Krzemionka jest niepożądana w niektórych gałęziach przemysłu ze względu na to, że pozostawia osady. Powstają one na drodze odparowania wody lub są skutkiem zastosowania wysokiego ciśnienia.
Woda z krzemionką na pewno nie sprawdzi się wszędzie tam, gdzie wykonuje się cięcie bądź dokładną obróbkę materiału za pomocą wody. Nie jest więc dobrym pomysłem wykorzystywanie wody bogatej w krzemionkę w technologii waterjjet (więcej informacji znajdziesz w artykule: Jaka woda dla waterjet? Technologia cięcia strumieniem wody). Ponadto taka woda nie jest też wskazana do działania w piecach wysokociśnieniowych przystosowanych do produkcji pary wodnej.
Krzemionka nie jest też mile widziana tam, gdzie stosowane są membrany, ponieważ je zapycha i skraca ich żywotność.
Kotły grzewcze
Najwięcej problemów krzemionka sprawia w sektorze kotłów grzewczych i wytwarzania pary wodnej. Wielu producentów alarmuje o tym, co może spowodować użytkowanie wody z tą substancją.
Krzemiany są głównym składnikiem kamienia krzemianowego. Powstaje on na skutek kontaktu krzemionki z nawet nieznacznymi ilościami jonów wapnia i magnezu, które mogą znaleźć się w wodzie kotłowej.
Zawartość związków krzemu jest określana w miligramach na litr. Woda, która zawiera w swoim składzie krzemionkę nie powinna być wykorzystywana do zasilania kotłów grzewczych. Przedtem powinna zostać odpowiednio oczyszczona i doprowadzona do wskazanych parametrów.
Niezależnie od postaci (koloidalna lub jonowa) krzemionka przyczynia się do tworzenia kamienia krzemianowego osadzającego się w kotłach, prowadząc tym samym do awarii. Przyczynia się również do zanieczyszczenia pary wodnej.
Na ilość krzemionki zawartej w wodzie należy zwracać szczególną uwagę w przypadku kotłów wysokoprężnych. Zawartość tej substancji w wodzie zasilającej kotły grzewcze nie powinna być wyższa niż około 0,02 mg/l (dane ustanawia producent).
Usuwanie krzemionki z wody do celów przemysłowych
Z doświadczenia mogę napisać, że trzeba się przygotować na to, że usuwanie krzemionki wcale nie jest proste. Nie jest też tanie. Bezpośrednią przyczyną takich problemów z uzdatnianiem jest fakt, że krzemionka zazwyczaj jest usuwana na samym końcu, po redukcji innych substancji z wody.
Jeśli krzemionka występuje w postaci zdysocjowanej, można ją usunąć na drodze wymiany jonowej. Inną metodą jest zastosowanie systemu odwróconej osmozy.
Usuwanie krzemionki na drodze wymiany jonowej
W tym przypadku zazwyczaj stosowany jest cały złożony układ, na który potrzeba sporo miejsca. Po zastosowaniu tych etapów filtracji następuje całkowita demineralizacja wody. Wielkość układu jest uzależniona od zapotrzebowania na wodę. W układzie zazwyczaj montowane są kolejno:
- Filtracja mechaniczna
- Zmiękczacz wody
- Urządzenia z silnym anionitem
- Urządzenia z silnym kationitem
- Urządzenie ze złożem mieszanym zawierającym anionit i kationit
Urządzenie ze złożem zmiękczającym regeneruje się za pomocą roztworu solanki. Silny anionit regeneruje się za pomocą silnej zasady, zazwyczaj ługu sodowego. Kationit jest natomiast regenerowany za pomocą silnego kwasu. Mieszanka anionitu z kationitem nie wymaga regeneracji.
Choć ta metoda usuwania krzemionki jest niezwykle dokładna, to ma swoje minusy. Największym z nich są problemy z przepisami BHP i dostosowaniem się do wymogów bezpieczeństwa. W tym układzie mamy do czynienia z silnie żrącymi substancjami. Niezbędne jest odpowiednie przeszkolenie kadry i cały czas pamięć o wszelkich środkach ostrożności. Przy substancjach takich jak silne kwasy czy zasady może łatwo dojść do wypadku.
Usuwanie krzemionki za pomocą odwróconej osmozy
Z krzemionką w wodzie radzi sobie także przemysłowa odwrócona osmoza. To dużo bezpieczniejsza metoda. Substancja powinna zostać usunięta dzięki działaniu membrany osmotycznej.
Jak już wspomniałem wyżej, w tym przypadku minus stanowi działanie krzemionki na membranę filtracyjną. Krzemionka może zatrzymywać się na membranie i blokować jej pory. W taki sposób bardzo szybko spada żywotność i niezbędny jest częsty serwis.
Jeśli krzemionki jest w wodzie stosunkowo dużo, należy regularnie przeprowadzać proces dokładnego czyszczenia membrany osmotycznej lub stosować specjalną chemię zabezpieczającą.
Dzięki zastosowaniu odpowiednich środków chemicznych problemy z krzemionkowymi osadami na membranie są praktycznie nieodczuwalne.
Krzemionka w wodzie nie zawsze jest problemem
Usuwanie krzemionki z wody wcale nie jest tanie i proste. Na szczęście ten proces jest potrzebny tylko w niektórych przypadkach i większość z nas nie ma się czym przejmować. Warto jednak zdawać sobie sprawę z istnienia takiej substancji w wodzie i jej oddziaływania na nas oraz otoczenie.
Jeśli w Twoim przedsiębiorstwie jest zapotrzebowanie na usuwanie krzemionki z wody, zapraszam do kontaktu.
