Leonardo da Vinci Project
Udržitelný rozvoj v průmyslových prádelnách Modul 6 Energie v prádelnách Kapitola 1
Vliv znečisťujících látek ve vodě na účinnost praní
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
11
Obsah
Anorganické inkrustace Organické inkrustace Těžké kovy Demineralizace
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
2
Učební cíle
Po dokončení této kapitolu budete Znát různé vlivy znečišťujících látek ve vodě na účinnost praní
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
3
Anorganické inkrustace
T > 60 °C srážení uhličitanů vápníku a hořčíku
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 Uhličitan vápenatý
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
4
Anorganické inkrustace Sraženiny obsahující vápník a hořčík vedou k - inkrustacím na prádle • šednutí • vysoký obsah popela • mechanické poškození vláken (kvůli hranám mikrokrystalů) - usazeninám na stěnách trubek elektrických topných hadů (nános kotelního kamene) • ucpávání trubek • poškozování topných hadů
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
55
Anorganické inkrustace
původní
s nánosem kotelního kamene
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
66
Anorganické inkrustace
Topný had s nánosem kotelního kamene
Mikrokrystaly
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
77
Organické inkrustace Za přítomnosti detergentů na bázi mýdla tvoří ionty vápníku a hořčíku nerozpustné soli mýdla Následek
⇒
Nánosy sraženého mýdla
Následky týkající se účinnosti praní snížená koncentrace aktivních látek při praní v prací lázni ⇒
vyšší spotřeba detergentu
inkluze částic špíny a sraženin do prádla ⇒
šednutí
vytváření hydrofobního filmu na povrchu vláken ⇒
snížený příjem vody do prádla
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
8
Těžké kovy Zdroje těžkých kovů
Voda Koroze trubek a nádrží Parní trubky Textilní zboží Akumulace těžkých kovů v textiliích
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
9
Těžké kovy ve vodě Přítomnost v přiváděné čerstvé vodě Koncentrace těžkých kovů v povrchové vodě může v závislosti na podmínkách kolísat v rozsahu několika řádů během krátkých časových intervalů Zvláště škodlivé pro proces praní jsou ionty: Fe2+, Mn2+, Cu2+ Jedinou uspokojivou metodou je čištění vody zaměřené na odstraňování železa a manganu, které obvykle zahrnuje provzdušňování a filtraci s možným dávkováním chemikálií po provzdušnění
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
10
Těžké kovy ve vodě Koroze potrubí a zásobníků Velmi měkká voda z veřejných zdrojů nebo voda změkčená je relativně korozivní a má tendenci napadat ocelová potrubí a zásobníky, zvláště tehdy, když voda obsahuje také rozpuštěné plyny Prevence zásobníky a potrubí se mohou impregnovat křemičitanem sodným (vodním sklem) v množství 15 mg/dm3, aby se zabránilo odlupování částic rzi
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
11
Těžké kovy ve vodě Železo z parního potrubí Skvrny na prádle pocházející ze železa mohou být způsobeny částicemi rzi, vyfukovanými z korodovaných parních potrubí na prádlo během praní S touto potíží se někdy setkáváme poté, co starý systém se naruší při instalaci nového stroje Prevence jediným způsobem řešení tohoto problému je pravděpodobně náhrada starého systému
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
12
Těžké kovy v textilním zboží
Textilní zboží někdy obsahuje těžké kovy, které se tak dostávají do praní a mohou narušit proces praní a bělení Je to způsobeno přítomností těžkých kovů ve špíně a prachu (Cd, Pb, Zn, Mn, Fe a Ni a také v barvivech (Cr, Ni, Cu, and Co)
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
13
Akumulace těžkých kovů v textiliích
Některý druhy nebarvené vlny při prvotním získání ve skutečnosti obsahují železo Vlna je citlivější na nepatrné stopy železa ve vodě než bavlna a len Vlna má tendenci od praní ke praní akumulovat železo
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
14
Následky přítomnosti těžkých kovů na praní a bělení Ukládání na textiliích Žloutnutí textilií Katalytický rozklad peroxidů Depolymerace celulózy
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
15
Následky přítomnosti těžkých kovů na praní a bělení
Ionty těžkých kovů (Fe2+, Mn2+) se za přítomnosti alkálií oxidují a ukládají se na textilie
2 Fe(HCO3)2 + H2O + ½ O 2 → 2 Fe(OH)3 ↓ + 4 CO2 ↑ 2 Mn (HCO3)2 + 2 H2O + O2 → 2 Mn(OH)4 ↓ + 4 CO2 ↑ Mn(OH)4 → MnO2 + 2 H2O
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
16
Následky přítomnosti těžkých kovů na praní a bělení Žloutnutí textilií Obecně může nažloutlé zabarvení vznikat následujícími způsoby - přítomností železa, manganu a mědi v původním zdroji vody - přítomností železa v praném materiálu Žlutě zabarvené skvrny mohou vznikat - Ze spláchnuté rzi ve vodě - ze železa z parního potrubí - akumulací železa
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
17
Následky přítomnosti těžkých kovů na praní a bělení
Katalytický rozklad peroxidů během bělení za přítomnosti iontů přechodných kovů - (zvláště Fe3+, Mn2+ a Cu2+) Prevence vodný roztok peroxidu vodíku se musí stabilizovat komplexotvornými činidly, které vážou kationty přechodných kovů
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
18
Následky přítomnosti těžkých kovů na praní a bělení
Depolymerace celulózy Katalytický rozklad způsobený kovovými ionty může urychlit bělení a rozklad peroxidu během praní a bělení a má za následek depolymeraci celulózy Přítomnost kovových částic pocházejících z člunkových stavů může dokonce vést k výskytu oxycelulózy, což má později za následek poškození textilií
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
19
Vliv iontů Fe ve vodě na máchání na žloutnutí bavlněných textilií 34
Index žloutnutí yellowing index [%] [%]
32 30 28 26 24 22 20 18 16
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
Fe concentration Koncentrace Fe-iontů[g/l] [g/l]
Žloutnutí prádla je způsobeno vyšší koncentrací Fe-iontů ve vodě Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
20
Bavlněná textilie vypraná ve vodě o různé tvrdosti
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
21
Změny účinnosti praní u bavlněné textilie v závislosti na koncentraci iontů Mn4+ 100
washing efficiency Účinnost praní [%] [% ]
90 80 70 60 50 40 30
washing agent [2g/l]
20
washing agent [5g/l]
10 0 0
5
10
15
20
25
30
4+
Koncentrace Mn-iontů [g/l] Mn ions concentration [mg/l]
Účinnost praní je také ovlivněna obsahem Mn-iontů. Stejná úroveň účinnosti praní se udržuje značným zvýšením koncentrace detergentu. Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
22
Demineralizace
Princip demineralizace Technologie demineralizace Technologie výměny iontů Iontoměnič Regenerace iontoměniče
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
23 23
Zdroje vody a tvrdost vody
Ne všechny zdroje vody poskytují vodu dobré kvality na praní Např. voda poblíž rašeliniště obsahuje huminové sloučeniny, které způsobují žlutou až hnědožlutou barvu vypraných textilií Většina prádelen má svoje vlastní velké zdroje vody, ale tato voda není vhodná pro praní, protože její obsah Fe nebo Mn je velmi vysoký Ve snaze uspořit vodu, některé prádelny zachycují dešťovou vodu ze střech a tvrdých povrchů do velkých zásobníků Dešťová voda vždy obsahuje rozpuštěné kyselé plyny (NOx, CO2), které mohou posunout pH až na hodnotu 3,5 Největším problémem vody pro praní jsou rozpuštěné minerální soli. Jejich vysoký obsah zcela znemožňuje praní
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
24
Tvrdost vody Ve většině případů se používá voda ze zásobníku vodního zdroje a tvrdost takové vody je mezi 0,7 – 1,3 mmol/l (4-7°N) - Taková voda se považuje za měkkou vodu Pokud se zvyšuje podíl studniční vody, tvrdost vody roste až na 1,3 – 3,75 mmol/l (7 – 21 °N) - Taková voda se považuje za tvrdou vodu Mnoho zdrojů poskytuje vodu s tvrdostí nad 3,75 mmol/l (21°N) - Taková voda se považuje za velmi tvrdou vodu
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
25
Technologie výměny iontů
Existuje pouze jediná technologie používaná v prádelnách pro úpravu vody technologie výměny iontů
Tento postup je - spolehlivý - technicky propracovaný - ekonomicky přijatelný
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
26
Princip technologie výměny iontů
Voda se čistí filtrováním přes nádobu obsahující malé granule syntetické pryskyřice Tyto granule jsou chemicky upravovány tak, aby adsorbovaly buď pozitivně nabité kationty (katex) nebo negativně nabité anionty (anex) Během tohoto procesu se ionty Ca a Mg nahrazují kationtem Na Tento proces funguje tak dlouho, dokud se nevyužijí všechna dosažitelná místa pro výměnu. V tomto bodě je pryskyřice vyčerpána a musí se regenerovat použitím chemikálií
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
27
Schéma procesu demineralizace vody Neupravená voda Ventil
Po vyčerpání kapacity se ionotoměnič musí regenerovat pomocí NaOH a kyseliny
Zásobník výměníku iontů
Demineralizovaná voda
Schéma demineralizace vody Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
28
Příklady automatických katexových jednotek
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
29
Kapacita iontové výměny
Kapacita iontové výměny je velmi důležitým indikátorem iontové výměny
Popisuje se jako množství iontů vyměněných na 1 litr iontoměniče Vyjadřuje se v molech nebo v gramech CaCO3 na 1 litr Objem iontoměniče závisí na požadované kapacitě Příklad: Purolite C-100 – kapacita je 2 mol/litr katexu
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
30
Regenerace katexu
Když je pryskyřice vyčerpána, musí se provést regenerace použitím roztoku chloridu sodného Pro regeneraci se používá 15 – 20 % roztok NaCl připravený v zásobníku, na solanku, NaCl se používá většinou v tabletách Na+ má vyšší afinitu k funkčním skupinám katexu než Ca a Mg Ionty Na nahrazují ionty Ca a Mg v mřížce ionexu a zaujímají jejich místa Katex je regenerován a je schopen opět pracovat Spotřeba NaCl se obvykle vyjadřuje na litr katexu
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
31
Regenerace měniče kationtů Teoretická spotřeba regeneračního činidla odpovídá kapacitě iontoměniče, skutečná spotřeba je vyšší Teoretická spotřeba: tvrdost 1°N a 1m 3 water = 20,7 g NaCl Skutečná spotřeba: 35 – 50 g NaCl (100 – 200 g v případě menších nebo starých typů zařízení) Počet regeneračních cyklů je neomezený Životnost měniče kationtů je závislá na mechanické odolnosti jeho mřížky
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
32
Filtry s iontoměniči Staré typy filtrů s iontoměniči jsou ocelové nebo litinové, chráněné povlakem odolným proti solance a vyžadují manuální obsluhu Běžnou kombinací jsou dva filtry a jeden zásobník na solanku; filtry pracují střídavě Moderní změkčovače (tj. Kinetico, Earth Recources) pracují automaticky; postupy úpravy a regenerace jsou řízeny dělicím zařízením reagujícím na množství procházející vody Různá tvrdost vody se vyrovnává řídicími disky vloženými do dělicího zařízení Zásobníky se solankou, filtry, potrubí, ventily, dělicí zařízení apod. jsou vyrobeny z plastů odolných vůči korozi Použití filtrů s katexem znamená tlakovou ztrátu závisející na velikosti granulí pryskyřice, výšce lože granulí a rychlosti filtrace Běžná tlaková ztráta je kolem 0,5 – 1,0 kg/cm2 Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
33
Filtry s iontoměniči Mikrobiální problém Bakterie by se mohly usadit na filtrech a na granulích pryskyřice Zařízení na změkčování vody se může stát zdrojem kontaminace procesní vody
Modul 6 „Speciální aspekty” Kapitola 1 „Vliv vody na účinnost praní”
34
