Aération
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Électrodéionisation
7 janvier 2020
Échange d'ions
La technologie d'échange d'ions est souvent utilisée à des fins esthétiques sous la forme d'adoucisseurs d'eau pour éliminer les minéraux, et elle est également utile pour l'élimination des produits chimiques inorganiques, des métaux lourds et des solides dissous lorsqu'elle est utilisée comme technologie de polissage de l'eau. Le fluorure, le radium et, dans une certaine mesure, le nitrate sont tous traités efficacement avec des résines échangeuses d'ions. L'élimination de ces contaminants est accomplie par adsorption des ions contaminants sur un milieu d'échange de résine. Dans ce cas, un ion est remplacé par un autre ion sur la surface chargée du support, généralement une résine plastique synthétique. Cette surface de résine est conçue comme cationique (chargée négativement) ou anionique (chargée positivement). Le milieu est saturé en ion échangeable avant le début des opérations de traitement. Lors de l'échange, les ions contaminants remplacent les ions régénérants car ils sont préférés par le milieu. Une fois que le milieu atteint l'équilibre avec les ions contaminants, le milieu est régénéré avec une solution appropriée, telle que le chlorure de sodium, le chlorure de potassium, la soude caustique ou une solution acide. Les déchets d'échange d'ions sont très concentrés et nécessitent une élimination soigneuse.
Adoucissement de l'eau
L'adoucissement de l'eau est un processus d'élimination du calcium et du magnésium de l'eau. Ces minéraux sont la principale cause de dureté. Avec de l'eau dure, de grandes quantités de savon sont nécessaires pour produire une mousse et un tartre dur peut se former sur les ustensiles de cuisine ou les bacs à linge. Des formations dures ressemblant à de la craie peuvent également recouvrir l'intérieur des tuyaux et des chauffe-eau.
La plupart des adoucisseurs d'eau fonctionnent selon le processus d'échange d'ions, qui provoque le remplacement des ions calcium et magnésium par des ions sodium. L'échange a lieu lorsque l'eau dure entre en contact avec un milieu d'échange, généralement une résine synthétique ou un gel de zéolithe. Ce sont des matériaux granulaires insolubles qui possèdent la propriété d'échange d'ions. Après un certain temps, le matériau d'échange doit être régénéré. Les ions sodium sont restitués à la résine (ou au milieu zéolithique) en faisant passer une solution de sel (NaCl) ou de saumure à travers le lit. Cependant, ce type de processus d'adoucissement de l'eau augmente la teneur en sodium de l'eau et peut la rendre inadaptée aux personnes suivant un régime pauvre en sodium.
Élimination des nitrates (NO3)
Le nitrate (NO3) est un composé qui se forme lorsque l'azote se combine avec l'oxygène, parfois de grandes quantités de nitrate pénètrent dans l'eau potable à cause des engrais, des déchets animaux, en particulier dans les zones d'agriculture intensive, des systèmes d'évacuation des eaux usées non réticulés, des déchets industriels et alimentaires.
Le test est le seul moyen de détecter le nitrate, car il est insipide, inodore et incolore. Les niveaux de nitrate varient au cours de l'année, souvent les résultats sont les plus élevés au printemps (après la pluie et la fonte des neiges) et des niveaux élevés de nitrate ont été trouvés à la fin de l'été dans les zones où l'irrigation est intensive.
Le nitrate est un ion hautement soluble et stable dans l'eau. Par conséquent, certaines techniques ont été employées pour une élimination efficace de l'eau, telles que l'adsorption, l'échange d'ions, l'osmose inverse et les traitements biologiques. Certaines de ces méthodes ont des coûts opérationnels élevés. Le procédé d'échange d'ions semble être le plus adapté aux petits fournisseurs d'eau en raison de sa simplicité, de son efficacité et de son coût relativement faible. Le processus d'échange d'ions implique le passage d'eau chargée de nitrate à travers un lit de résine contenant des résines échangeuses d'anions fortement basiques sur lesquelles les ions nitrate sont échangés contre du chlorure jusqu'à épuisement de la résine.
Élimination des ions métalliques : Arsenic (As), Zinc (Zn)
Les résines échangeuses d'ions ont une bonne sélectivité vis-à-vis des ions métalliques. Cela dépend en grande partie de la structure de la résine et plus particulièrement du rayon ionique et de la densité de charge ionique des ions métalliques. Un ion de densité de charge plus élevée a tendance à déplacer un ion de densité de charge plus faible. Les ions trivalents sont préférentiellement adsorbés, puis les ions divalents. Au sein des ions de même charge, la sélectivité est régie par la force de la liaison. Ceci est déterminé par la caractéristique électrovalente de l'ion métallique. Les ions métalliques plus électrovalents se lient plus fortement et sont préférentiellement adsorbés. Par exemple, le cuivre est plus électropositif que le zinc ; de ce fait, à partir d'un effluent contenant du cuivre et du zinc dissous, les ions cuivriques sont préférentiellement adsorbés. L'arsenic est une substance toxique avec divers degrés de réglementation. Grâce à la technologie de l'échange d'ions, il est possible en utilisant une résine anionique d'éliminer l'arsenic pentavalent et trivalent de l'eau. La pré-oxydation est recommandée pour convertir l'arsenic trivalent en sa forme pentavalente avant son élimination par les résines échangeuses d'ions. Tout excès d'oxydant doit être éliminé avant le contact avec la résine.
