Umkehrosmose
D ie meisten Riffaquarianern verwenden künstliches Meerwasser mischt, und diese müssen immer mit Süßwasser gemacht werden. Ebenso sind alle Riffaquarien benötigen, um ihre verdampfte Wasser ersetzt in irgendeiner Art und Weise mit Süßwasser werden. Folglich sind alle Aquarianer benötigen Zugriff auf geeignete Weise reines Süßwasser. Leider enthalten, Leitungswasser oft Verunreinigungen, einschließlich Chlor, Chloramin. Kupfer, und eine Vielzahl von anderen unerwünschten Verbindungen, die es nicht geeignet für den Einsatz im Aquarium machen. Es gibt mehr Möglichkeiten, Leitungswasser zu reinigen, um es für Meerwasseraquarien geeignet zu machen, und die beste Methode, dies zu erreichen, ist wahrscheinlich die Kombination von Umkehrosmose und Entionisierung (RO / DI) Reinigung.
Dieser Artikel beschreibt, was diese mehrstufige Systeme bestehen aus, was jede Stufe erreicht, und wie Sie das Beste aus einem RO / DI-System zu machen. Insbesondere sind die Inhalte:
Welche Schadstoffe sind in Leitungswasser?
T ap Wasser kann eine Vielzahl von unerwünschten Verunreinigungen enthält. Einige sind in der Süßwasser-Quelle, bevor es von einem kommunalen Wasserversorgungsunternehmen gesammelt. Diese können Nitrat enthalten. Phosphat. Kieselsäure. bestimmte potentiell toxische Metalle (wie beispielsweise Chrom), und eine Vielzahl von organischen Verbindungen (Tabellen 1-4).
Einige der oxidierten Aktivkohle bleibt, und einige Pausen bis produzieren Sauerstoff (O2):
Keines der Produkte von Reaktionen 2 oder 3 ist von Bedeutung für Riffaquarianern.
Die Reaktion von Chloramin (NH 2 Cl) auf Aktivkohle ist ein wenig komplizierter, und produziert Ammoniak (NH 3), Chlorid (Cl -) und Stickstoffgas (N 2). Die Gleichungen 4 und 5 zeigen die Prozesse.
Im Gegensatz zum Abbau von Chlor, eines der Nebenprodukte von Chloramin Abbau, insbesondere Ammoniak, ist von großer Bedeutung für Riffaquarianern. Ammoniak wird vergehen ziemlich leicht durch einen RO-Membran (später in diesem Artikel), aber wenn es ein DI-System ist, sollte es effektiv Ammoniak entfernen.
Umkehrosmose-Membranen
CTA-Membranen sind kostengünstig und beständig gegen Oxidation durch Chlor.SPSF Membranen sind in der Regel optimal nur in besonderen Situationen, wie sehr weiches Quellwasser.
Wenn die Porengrößen der Membran nur ein bisschen größer als Wassermoleküle hergestellt werden, dann durch sie Wasser kann passieren, aber größere Verbindungen kann es nicht. Größe ist in diesem Fall eine etwas vereinfachte Idee. Viele Ionen kleiner sind als ein Wassermolekül (Abbildung 3), aber es stellt sich heraus, dass geladene Ionen (wie Natrium, Na +) in Lösung mehrere sehr fest gebundenen Wassermoleküle enthalten. viel Energie erfordert, alle diese angebracht Wassermoleküle zu entfernen, so dass, wenn durch eine poröse Membran passiert, sie wirken, als ob sie so groß wie die gesamte hydratisierte Baugruppe (4) sind. Diese größeren Baugruppen können nicht so leicht durch einen RO-Membran passieren, wie sie konnten, ohne die fest gebundenen Wassermoleküle (Abbildung 5).
Abbildung 3. Vergleichsgrößen eines Wassermoleküls (H 2 O; rechts)
und ein blanker Natriumion (Na +; links).
Auch kann, um eine ausreichend schnelle Strömung von Wasser durch die Membran, Membranporen sind tatsächlich wesentlich größer als ein Wassermolekül zu erhalten. einige der Moleküle von Verbindungen Aus diesem Grund, die etwas größer ist als ein Wassermolekül sind noch durchkommen (Natriumionen, beispielsweise abgelehnt wird, nicht perfekt).
Jedoch am kleinen Ende des Spektrums eine Reihe von Verbindungen kann eine Umkehrosmosemembran zu einem gewissen Grad durchläuft und ist daher von Bedeutung für Riffaquarianern. Diese umfassen Kohlendioxid (CO 2), Ammoniak (NH 3), Schwefelwasserstoff (H 2 S, insbesondere ein Anliegen mit Brunnenwasser) und Kieselsäure (Si (OH) 4, das ist die ungeladene und vorherrschen Form von Silicat bei pH Werte unter 9,5). All dies sollte durch eine funktionierende DI Harz (siehe unten) gefangen werden, aber eine Sorge noch sein kann.
Im Fall von Kieselsäure, können einige Arten von RO-Membranen besser als andere ohne sie, noch bevor es zu der DI-Harze erhält. Zum Beispiel kann ein Dünnfilm-Polyamidmembran nur 0,3% der Kieselsäure verstreichen lassen. während eine ähnliche Acetat Membran Cellulose könnte 12,7% davon passieren lassen.
Um richtig zu funktionieren, ist der RO-Membran mit einem Durchflussbegrenzer verbunden ist, die ein Druck auf der stromauf gelegenen Seite des Membran aufbauen können, anstatt zu lassen das Wasser einfach aus dem Gerät und in dem Abfluss laufen. Dieser Druck hilft, die Wassermoleküle zu zwingen (und andere kleine Moleküle) durch die Membran. Nach dem Passieren durch die Poren weiterhin das Wasser dann auf die DI-Harz.
Um diese Ionen zu fangen, besteht das Harz aus porösen Kügelchen mit fixen Ladungen mit ihnen verbunden. Die Gegenionen zu diesen festen Ladungen beginnen, wie H + und OH - in einem frischen Harz. Normalerweise gibt es verschiedene Perlen bestimmt Kationen und Anionen zu binden. In einem Mischbett DI-Harz, werden die Perlen miteinander vermischt in einem einzigen Filter. In einem separaten Bett-System wird jeder Perlentyp in einem anderen Filter sein, wodurch möglicherweise die DI ermöglichte wieder aufgeladen wird (ein Verfahren, das später in diesem Artikel beschrieben wird).
Abbildung 9. Ein Anion-bindenden Harz, das zeigt, wie ein Chloridion (Cl -) erhält
für ein Hydroxidion ausgetauscht (OH -). Dieser Wulst Folglich
allein wandelt eine Chlorwasserstofflösung in Wasser.
Deionisierharz Depletion Probleme
E ventually, alle der H + und OH - ursprünglich in einem DI-Harz eingebaut werden verarmt werden und Ionen durch unverändert (Abbildung 10) passieren. Wenn geladene Ionen beginnen, durch die DI-Harz passieren, die Leitfähigkeit des Abflusses ansteigt. Viele RO / DI-Systeme verwenden ein Inline-Leitfähigkeitsmessgerät Benutzer zu alarmieren, wenn Ionen zu erscheinen beginnen, was darauf hinweisen, daß das Harz ersetzt werden muss. Ohne eine solche Inline-Meter, müssen die Benutzer periodisch den Abstrom der Leitfähigkeit überwachen (in m S / cm oder ppm TDS; Einzelheiten werden in den Spitzen Abschnitt gegeben, auf welcher die Leitfähigkeit für die Harzersatzziel).
Abbildung 10. Ein kationenbindendes Harz gezeigt fast von H + abgereichert. und
so dass Natriumionen passieren.
Vielleicht noch ein Anliegen ist Ammoniak. In einem System mit Chloramin in dem Leitungswasser, wird der DI-Harz die wichtige Funktion des Entfernens viel des Ammoniaks durch das Chloramin erzeugt Bruchs dienen. Ammoniak hat eine schlechtere Affinität für viele kationenbindende Harze als dies viele andere Kationen (z.B. Calcium oder Magnesium). Wenn folglich die DI-Harz ist ersten verarmt, wahrscheinlich eine große Freisetzung von Ammoniak aus und durch die DI-Harz. Vor kurzem hatte ich ein DI-Harz erschöpft sind, und das Abwasser so viel Ammoniak enthalten, dass ich es leicht riechen konnte.
Abbildung 11. Eine DI-Harz, dargestellt bereit Kohlendioxid zu binden, die dissoziiert hat
in H + und Bicarbonat (HCO 3 -).