Jak usunąć krzemionkę z wody?

Krzemionka w wodzie nie stanowi zagrożenia dla zdrowia, ale jest niepożądana przede wszystkim w zastosowaniach przemysłowych. Najbardziej skuteczne metody usuwania krzemionki z wody to wymiana jonowa oraz odwrócona osmoza.

Spis treści:

• Krzemionka w wodzie – co warto wiedzieć?
• Dlaczego należy usuwać krzemionkę z wody?
• Technologie usuwania krzemionki z wody
• Jak usunąć krzemionkę z wody – podsumowanie

Krzemionka w wodzie – co warto wiedzieć?

Krzemionka, zwana także tlenkiem krzemu (SiO₂) lub kwarcem, stanowi 12 proc. skorupy ziemskiej, a po uwzględnieniu jej obecności w minerałach (krzemiany, glinokrzemiany), jej zawartość osiągnie 52 proc. skorupy ziemskiej^[1]. Krzemionkę można znaleźć w formie rozpuszczonej lub w postaci zawiesiny cząstek krzemionek w większości naturalnych źródeł wody. Jest wykorzystywana m.in. w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, a nawet jako dodatek podczas uzdatniania wody.

Krzemionka i krzemiany są dodawane do wody jako kondycjonery oraz inhibitory korozji. Z drugiej strony, w wielu przypadkach niezbędne jest usuwanie krzemionki z wody.

Największe źródło krzemionki stanowią wietrzejące krzemiany i glinokrzemiany, przy czym formy migracji krzemianów do wody nie zostały dobrze poznane. Krzemionka w wodzie występuje w formach zbliżonych do roztworów rzeczywistych (uwodniona krzemionka jest zazwyczaj traktowana jako różne odmiany kwasu krzemowego) lub koloidalnych.

Naturalne stężenie krzemionki w wodzie zazwyczaj wynosi poniżej 30 mg/l, ale często występuje również w stężeniach przekraczających 100 mg/l. Obecność krzemionki powyżej 1000 mg/l jest natomiast charakterystyczna dla solanek i wód słonawych.

Nie ulega wątpliwości, że krzemionka jest znacznie mniej uciążliwym problemem niż żelazo w wodzie czy choćby kamień w wodzie. W wodzie stosowanej w warunkach domowych jej obecność jest zazwyczaj niezauważalna. Z drugiej strony, może powodować poważne problemy z wodą wykorzystywaną w przemyśle. Nie mając praktycznej wiedzy jak usunąć krzemionkę z wody, warto zasięgnąć opinii eksperta z branży.

Darmowa konsultacja

Dlaczego należy usuwać krzemionkę z wody?

Krzemionka występująca w wodzie naturalnie jest uciążliwa w różnych sektorach przemysłu, szczególnie w przypadku zastosowań kotłowych i parowych. Wysokie ciśnienia oraz temperatury mogą powodować osadzanie się krzemionki na rurach kotła i wymiennikach ciepła. Niezależnie od formy (koloidalna lub jonowa), krzemionka w wodzie jest składnikiem kamienia krzemianowego, który powstaje w wyniku kontaktu krzemianów z jonami wapnia i magnezu obecnymi w wodzie kotłowej. Na obecność tych związków w wodzie należy zwracać szczególną uwagę w przypadku kotłów wysokoprężnych.

Stężenie krzemionki w wodzie zasilającej kotły grzewcze nie powinno być wyższe niż 0,02 mg/l, przy czym wielkość tego parametru określa zazwyczaj producent urządzenia. Zachęcam do tego, aby przestrzegać wytycznych dotyczących jakości wody, ponieważ w przypadku awarii kotła grzewczego, producent może nie uznać gwarancji.

Piotr Pisarski

Woda z krzemionką na pewno nie sprawdzi się tam, gdzie niezbędne jest cięcie lub inna obróbka materiału za pomocą wody. Skuteczne uzdatnianie wody do waterjet powinno zatem obejmować również redukcję tego związku. Ponadto woda krzemionka nie jest też wskazana w piecach wysokociśnieniowych przystosowanych do produkcji pary wodnej. Powstające szkliste osady obniżają wydajność przepływu ciepła i mogą prowadzić do przedwczesnych awarii. Krzemionkowe osady na łopatach turbiny parowej zmniejszają jej wydajność oraz bywają przyczyną kosztownych przestojów w celu jej oczyszczenia. W związku z tym dla zastosowań wymagających bardzo wysokiego ciśnienia, poziom krzemionki nie powinien przekraczać 0,005 mg/l.

Krzemionka w wodzie do akwarium

W niektórych akwariach, zwłaszcza w świeżo założonych zbiornikach, można zaobserwować ciemną patynę na piasku oraz na ściankach filtrów. W większości przypadków są to okrzemki – glony, które zaczynają się rozmnażać, gdy w wodzie występuje wysokie stężenie krzemianów. Doświadczeni akwaryści twierdzą, że choć krzemiany nie stanowią niebezpieczeństwa dla żywych organizmów w akwarium, mają duży wpływ na wygląd okrzemków. Ściana komórkowa okrzemków jest bowiem mocno wysycona krzemionką, która stanowi aż połowę ich suchej masy komórkowej.

Walka z okrzemkami w akwarium bywa bardzo uciążliwa i wymaga 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, które pozwalają na szybką redukcję krzemianów i łatwo rozwiązują problem z glonami.

Technologie usuwania krzemionki z wody

Usuwanie krzemionki z wody na skalę przemysłową nie jest proste, ani tanie. Problemy z uzdatnianiem wody, w której znajduje się krzemionka biorą się z prostej przyczyny – jest ona zazwyczaj usuwana na samym końcu, już po redukcji innych zanieczyszczeń.

Jeśli krzemiany występują w postaci zdysocjowanej, można je usunąć na drodze wymiany jonowej. W innym przypadku najlepiej sprawdza się system odwróconej osmozy.

Usuwanie krzemionki z wody na drodze wymiany jonowej

Wymiana jonowa w przypadku usuwania krzemionki z wody wymaga zazwyczaj montażu złożonego układu filtrów, na który trzeba dodatkowo wygospodarować sporo miejsca. Otrzymywana w ten sposób woda jest całkowicie zdemineralizowana. Wielkość takiego układu zależy najczęściej od oczekiwanej wydajności, a poszczególne etapy prezentują się następująco:

• Filtracja mechaniczna
• Zmiękczacz wody
• Urządzenia z silnym anionitem
• Urządzenia z silnym kationitem
• Urządzenie ze złożem mieszanym zawierającym anionit i kationit

Przemysłowe zmiękczacze wody regeneruje się za pomocą roztworu solanki. Anionit wymaga do regeneracji silnej zasady, zazwyczaj ługu sodowego, natomiast kationit jest regenerowany silnym kwasem. Mieszanka anionitu z kationitem nie wymaga regeneracji. Choć ta metoda usuwania krzemionki jest niezwykle dokładna, ma swoje minusy.

Ze względu na stosowanie silnie żrących substancji, w tym przypadku chciałbym zwrócić uwagę na konieczność dostosowania pracy układu do wymogów bezpieczeństwa panujących w danym przedsiębiorstwie oraz aktualnych przepisów BHP. Niezbędne jest także odpowiednie przeszkolenie kadry.

Piotr Pisarski

Usuwanie krzemionki z wody za pomocą odwróconej osmozy

Z krzemionką w wodzie dobrze radzi sobie także przemysłowa odwrócona osmoza. To dużo bezpieczniejsza metoda, w której krzemiany zostają redukowane, dzięki działaniu membrany osmotycznej.

Ta metoda usuwania krzemianów również nie jest pozbawiona wad. Krzemionka może się zatrzymywać na membranie osmotycznej i blokować jej pory. W ten sposób szybko spada jej żywotność i zachodzi konieczność częstszego serwisu. Jeśli krzemionka w wodzie występuje w dużych stężeniach, należy regularnie oczyszczać membranę osmotyczną lub stosować specjalną chemię zabezpieczającą. Dzięki dozowaniu odpowiednich preparatów, problem z osadem krzemionki na membranie jest praktycznie nieodczuwalny.

Jak usunąć krzemionkę z wody – podsumowanie

Usuwanie krzemionki z wody, choć problematyczne, jest możliwe do zrealizowania za pomocą powszechnie dostępnych metod. Wymiana jonowa na specjalnych jonitach oraz odwrócona osmoza skutecznie usuwają ten problem w zastosowaniach przemysłowych. Na szczęście konieczność redukcji tego związku zazwyczaj nie zachodzi w warunkach domowych.