Jak działa zmiękczacz wody?

Zmiękczacze wody działają w oparciu o mechanizm wymiany jonowej. Na specjalistycznym złożu filtracyjnym dochodzi do wymiany jonów wapnia i magnezu, odpowiedzialnych za wysoki stopień twardości wody, na jony sodu. Po wyczerpaniu jonowymiennych zdolności żywicy, materiał zostaje poddany regeneracji z udziałem roztworu solanki.

Spis treści:

• Zasada działania zmiękczacza wody
• Budowa zmiękczacza wody
• Czy sól zmiękcza wodę – na czym polega wymiana jonowa?
• Regeneracja złoża jonowymiennego w zmiękczaczu wody
• Polisferyczne i monosferyczne żywice jonowymienne
• Jak ustawić twardość wody po zmiękczaczu wody?
• Jak działa zmiękczacz wody – podsumowanie

Zasada działania zmiękczacza wody

Twarda woda w domowej instalacji mocno utrudnia funkcjonowanie całego gospodarstwa domowego. Jednym z najbardziej dotkliwych skutków używania takiej kranówki jest twardy wapienny osad, który gromadzi się nie tylko w instalacji, ale też we wnętrzu urządzeń AGD, czy na powierzchniach armatury. Doraźne stosowanie preparatów odkamieniających okazuje się zazwyczaj niewystarczające i mało opłacalne ekonomicznie, dlatego lepiej usuwać przyczynę problemu a nie tylko sam skutek, czyli kamień w wodzie. W tym celu montuje się profesjonalne zmiękczacze wody.

Choć poszczególne modele mogą się od siebie różnić wyglądem, jakością wykonania, rodzajem zastosowanych komponentów, czy dodatkowymi funkcjami – wszystkie zmiękczacze wody działają w oparciu o proces wymiany jonowej, a najważniejsze elementy każdego urządzenia to zawsze złoże filtracyjne oraz głowica sterująca.

Mając świadomość tego jak działa zmiękczacz wody należy też pamiętać, że dobór urządzenia nie powinien być nigdy przypadkowy. Jeśli nie masz pewności jaki zmiękczacz wody wybrać do swojego domu czy mieszkania, koniecznie poproś o pomoc eksperta.

Darmowa konsultacja

Budowa zmiękczacza wody

Dostępne na rynku zmiękczacze wody dzielą się na urządzenia kompaktowe oraz dwuczęściowe. Integralnym elementem każdego z nich jest epoksydowa butla ciśnieniowa wypełniona złożem filtracyjnym. To właśnie tam, na drodze wymiany jonowej, zachodzi redukcja stopnia twardości wody. We wnętrzu butli znajduje się również cały system dozowania wody i solanki (niezbędnej do przeprowadzenia regeneracji złoża), a także pozostałe elementy odpowiedzialne za odprowadzanie zmiękczonej wody dalej do instalacji. Sól do zmiękczacza wody (niezbędna do wytworzenia roztworu solanki) znajduje się w specjalnym zbiorniku i powinna być regularnie uzupełniana.

Samym procesem zmiękczania wody i regeneracji złoża steruje specjalistyczna głowica, w której programuje się wszystkie dane niezbędne do prawidłowej pracy urządzenia. Nowoczesne zmiękczacze wody są zazwyczaj wyposażone w automatyczne głowice objętościowe lub czasowe.

Przy wyborze zmiękczacza wody zachęcam do zwracania szczególnej uwagi na producenta głowicy sterującej. Im wyższa jakość tego podzespołu, tym mniejsze ryzyko potencjalnych awarii oraz przestojów w pracy całego urządzenia.

Piotr Pisarski

Dwuczęściowe zmiękczacze wody posiadają oddzielną butlę ze złożem jonowymiennym wraz z głowicą sterującą oraz oddzielny zbiornik na sól regeneracyjną. W urządzeniach kompaktowych wszystkie elementy są umieszczone w jednej obudowie, dzięki czemu zajmują mniej miejsca i łatwiej utrzymać je w czystości.

Czy sól zmiękcza wodę – na czym polega wymiana jonowa?

W ujęciu ogólnym, wymiana jonowa jest fizykochemicznym i odwracalnym procesem wymiany jonów pomiędzy roztworem a jonitem, w którym biorą udział równoważne ilości jonów dodatnich (wymiana kationowa) lub jonów ujemnych (wymiana anionowa).

Jonity lub wymienniki jonowe to związki wielkocząsteczkowe o budowie usieciowionej i dużej powierzchni czynnej. Pod kątem rodzaju szkieletu można je podzielić na nieorganiczne i organiczne, natomiast ze względu na pochodzenie wyróżnia się jonity naturalne i syntetyczne. Na rynku dostępne są:

• Kationity, które mają charakter kwasów lub ich soli, wymieniają z roztworem kationy i dzielą się na słabo kwaśne i silnie kwaśne
• Anionity, które mają charakter zasad lub ich soli, wymieniają z roztworem aniony i dzielą się na słabo zasadowe i silnie zasadowe

Dla pełniejszego zrozumienia jak działa zmiękczacz wody w domowej instalacji, warto poznać dokładny przebieg wymiany jonowej. Jest to bowiem proces wieloetapowy, który obejmuje:

• Przemieszczenie się jonu z roztworu do powierzchni ziarna jonitu
• Transport jonu wewnątrz ziarna jonitu do miejsca wymiany
• Reakcje podwójnej wymiany
• Przemieszczanie się jonu wypartego z wnętrza ziarna do jego powierzchni
• Transport jonu wypartego od powierzchni ziarna przez warstwę graniczną cieczy w głąb roztworu

Wymiana jonowa w zmiękczaczu wody

Surowa woda wpływa z instalacji do urządzenia i trafia na żywicę jonowymienną, gdzie dochodzi do wymiany jonów wapnia i magnezu na jony sodu. W efekcie, do punktu poboru trafia miękka woda wzbogacona w jony sodu, a jednocześnie pozbawiona wysokiego stężenia jonów wapnia i magnezu (pozostają na żywicy jonowymiennej).

Czy kationit silnie kwaśny powoduje zakwaszenie wody?

Silnie kwaśny kationit to nic innego jak żywica jonowymienna, która znajduje się wewnątrz zmiękczacza wody. W klasycznych urządzeniach stosuje się zazwyczaj silnie kwaśne kationity działające w cyklu sodowym, co pozwala na niemal całkowitą wymianę jonów wapnia i magnezu związanych z anionami silnych i słabych kwasów. W ten sposób usuwana jest zarówno twardość węglanowa, jak i niewęglanowa, co obrazują poniższe reakcje:

• 2 KtNa + Ca(HCO₃)₂ → Kt₂Ca + 2 NaHCO₃
• 2 KtNa + Mg(HCO₃)₂ → Kt₂Mg + 2 NaHCO₃
• 2 KtNa + CaCl₂ → Kt₂Ca + 2 NaCl
• 2 KtNa + MgSO₄ → Kt₂Mg + Na₂SO₄

Żywica jonowymienna, która ma bezpośredni kontakt z wodą spożywczą musi spełniać wszelkie niezbędne normy bezpieczeństwa. Dobrej jakości zmiękczacze wody pracują w oparciu o złoża filtracyjne z odpowiednimi certyfikatami, dlatego warto wybierać rozwiązania renomowanych producentów.

Użytkowanie wody po zmiękczaczu w celach spożywczych jest całkowicie bezpieczne. Miękka woda, choć zawiera nieco więcej jonów sodu niż surowa kranówka, spełnia pod tym kątem normy wody pitnej. Z każdym zredukowanym stopniem niemieckim twardości, do wody trafia zaledwie 8-8,2 mg sodu. Dla porównania, według ocen Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC) w Atlancie, jedna kromka chleba pełnoziarnistego może zawierać aż 500 mg soli (chlorku sodu).

Silnie kwaśny kationit w zmiękczaczu wody nie powoduje zakwaszania wody. Tego typu żywica jonowymienna nie ma bowiem praktycznie żadnego wpływu na odczyn pH wody. Kranówka po zmiękczaczu wody nie zmienia również smaku na kwaśny – jest smaczna i dobrze sprawdza się jako woda spożywcza.

Regeneracja złoża jonowymiennego w zmiękczaczu wody

Wraz z ilością zmiękczonej wody na złożu filtracyjnym zaczyna brakować kationów sodowych niezbędnych do przeprowadzenia prawidłowej wymiany. Jonowymienne właściwości żywicy można jednak wielokrotnie przywracać, dzięki procesowi regeneracji.

Regeneracja złoża filtracyjnego jest integralną częścią procesu wymiany jonowej w zmiękczaczu wody. W celu poprawnego przeprowadzenia regeneracji niezbędne jest wytworzenie roztworu solanki.

Niezależnie od modelu urządzenia, regeneracja zmiękczacza wody składa się zazwyczaj z trzech etapów.

• Spulchnianie złoża – polega na płukaniu wstecznym mającym na celu poruszenie złoża, dzięki czemu z żywicy usuwane są zanieczyszczenia mechaniczne oraz zgromadzone na powierzchni pęcherzyki gazów
• Regeneracja właściwa – do butli ze złożem wprowadzany jest roztwór solanki, a następnie dochodzi do wymiany jonów magnezu i wapnia z powrotem na jony sodu
• Płukanie złoża – celem tego procesu jest usunięcie pozostałości roztworu solanki ze złoża, która wraz z zanieczyszczeniami zostaje odprowadzana do kanalizacji

W przypadku większości modeli, regenerację zmiękczacza wody można odroczyć w czasie. Proces ten jest zazwyczaj programowany na godzinę 2-3 w nocy, kiedy pobór kranówki w gospodarstwie domowym jest najmniejszy.

Podczas regeneracji złoża jonowymiennego można korzystać z kranówki, ale nie jest ona wówczas zmiękczana

Polisferyczne i monosferyczne żywice jonowymienne

Na rynku dostępne są dwa rodzaje żywic jonowymiennych – monosferyczne i polisferyczne, które różnią się między sobą budową, a co za tym idzie również parametrami.

Polisferyczna żywica jonowymienna składa się z ziaren różnej wielkości i w odmiennym kształcie. Efekt jest taki, że złoże nie pracuje równomiernie na całej dostępnej powierzchni, a ponadto charakteryzuje się stosunkowo obniżoną żywotnością. Dla porównania, wszystkie cząsteczki żywicy monosferycznej są identyczne, co niesie ze sobą mnóstwo korzyści, w tym:

• Bardziej wyrównany rozkład przepływu wody i regeneranta w złożu
• Wymiana jonowa zachodząca na całej powierzchni
• Wyższa odporność mechaniczna i chemiczna żywicy
• Niewielkie spadki ciśnienia wody w instalacji

Dlaczego lepiej wybierać zmiękczacze wody z monosferyczną żywicą jonowymienną?

Zalety monosferycznej żywicy jonowymiennej są szczególnie istotne dla przemysłu, gdzie wysoka stabilność chemiczna wody jest mocno pożądana. Coraz więcej producentów decyduje się jednak na stosowanie żywicy monosferycznej także w zmiękczaczach wody przeznaczonych do montażu w warunkach domowych. Dzięki implementacji takiego rozwiązania, podczas regeneracji złoża zużywa się mniej soli oraz wody, a sam proces zachodzi szybciej i dokładniej.

Stosowana w zmiękczaczach wody marki Ecoperla, monosferyczna żywica jonowymienna (w zależności od jakości surowej wody) pracuje nawet do 10 lat!

Jak ustawić twardość wody po zmiękczaczu wody?

Stopień twardości wody po przejściu przez złoże jonowymienne jest z założenia zredukowany do zera. Wartość tę można jednak dostosować do indywidualnych preferencji użytkownika. W zależności od modelu zmiękczacza wody, stopień jej twardości reguluje się na jeden z dwóch sposobów – w głowicy sterującej lub za pomocą zaworu by-pass. W obu przypadkach można to zrobić samodzielnie lub poprosić o pomoc profesjonalny serwis, albo specjalistę zaznajomionego z technologią zmiękczania wody.

Zawsze podkreślam, że regulacja stopnia twardości wody nie ma wpływu na pracę zmiękczacza wody, ani na trwałość czy wydajność jego komponentów – urządzenie będzie działało prawidłowo. Jeśli zachodzi taka potrzeba, twardość wody można też regulować w trybie pracy.

Piotr Pisarski

Regulacja twardości wody w głowicy sterującej

Ustawienie pożądanej wartości twardości wody po zmiękczaniu już na etapie wstępnego programowania to bardzo wygodny sposób na uzyskanie kranówki o optymalnych właściwościach. Warto natomiast pamiętać, że konfiguracja parametrów może przebiegać różnie w zależności od modelu urządzenia. W praktyce, przed przystąpieniem do programowania, należy dokładnie przeczytać instrukcję obsługi zmiękczacza wody i stosować się do zaleceń producenta.

Regulacja twardości wody przez by-pass

Dobrej jakości zmiękczacz wody do mieszkania często bywa wyposażony w zawór by-pass. Jest to dodatkowe akcesorium, dzięki któremu można mechanicznie regulować stopień twardości wody, mieszając w dowolnych proporcjach wodę miękką z wodą surową. Zawór by-pass w instalacji eliminuje również konieczność wykonania osobnego obejścia na surową kranówkę, co bardzo się przydaje podczas prac konserwacyjnych lub serwisowych przy zmiękczaczu wody.

Jak sprawdzić czy twardość wody jest zgodna z oczekiwaniami?

Regulacja stopnia twardości wody jest stosunkowo prosta, ale zawsze warto sprawdzić, czy proces ten przebiega prawidłowo. Najlepiej wykonać w tym celu badania wody za pomocą domowego testera, który często stanowi dodatek w zestawie ze zmiękczaczem wody.

Jak działa zmiękczacz wody – podsumowanie

Wymiana jonowa, na której opiera się praca zmiękczaczy wody, to jedna z podstawowych technik uzdatniania wody zarówno w warunkach domowych,jak i w aplikacjach przemysłowych. Proces zmiękczania wody odbywa się wewnątrz butli ciśnieniowej wypełnionej specjalnie dobranym złożem filtracyjnym. Po wyczerpaniu jonowymiennych właściwości złoża, domowe zmiękczacze wody przeprowadzają automatycznie proces regeneracji za pomocą roztworu solanki, dzięki czemu urządzenie jest ponownie gotowe do pracy.