Su yumuşatma

Su yumuşatma, su arıtma zamanı kalsiyum, magnezyum ve diğer bazı metal katyonların sert su içerisinde uzaklaştırılmasıdır. Elde edilen yumuşak su, sabun kalsiyum iyonlarını paspaslamakla israf edilmediğinden, aynı temizlik çabası için daha az sabun gerektirir. Yumuşak su ayrıca borularda ve bağlantı parçalarında kireç birikmesini azaltarak veya ortadan kaldırarak sıhhi tesisatın ömrünü uzatır. Su yumuşatma, genellikle kireç yumuşatma veya iyon değiştirme reçineleri kullanılarak gerçekleştirilir, ancak su filtreleri sistemlerinde nanofiltrasyon veya ters osmoz membranları kullanılarak giderek daha fazla yapılır.
Gerekçe
Suda kalsiyum ve magnezyum gibi bazı metal iyonlarının esasen bikarbonat, klorid ve sülfat olarak bulunması çeşitli sorunlara neden olur.
Sert su tesisatı kirletebilecek ve galvanik korozyonu artırabilecek kireç ve ökse birikimine neden olur. Endüstriyel ölçekte su yumuşatma tesislerinde, yeniden üretme işleminden çıkan atık su, kanalizasyon sistemlerini etkileyebilecek ölçeği çökeltebilir.
Yumuşak suyla sabun kullanırken yaşanan kayganlık hissi oluşur, çünkü sabunlar cildin yüzey katmanlarındaki yağlara bağlanma eğilimindedir, bu sayede sabun molekülleri basit dilüsyonla çıkarılmasını zorlaştırır. Buna karşılık, sert su alanlarında, durulama suyu, çözünmeyen tuzlar oluşturan kalsiyum veya magnezyum iyonları içerir, artık sabunu deriden etkili bir şekilde uzaklaştırır, ancak potansiyel olarak genellikle sabun köpüğü adı verilen küvet ve duş yüzeylerinde çözünmeyen stearatlar kaplaması bırakır.
Bu rekabet edici etkilerin arzu edilebilirliği kişisel tercihlere göre değişir ve yumuşak suyun etkilerinden hoşlanmayanlar, kabartma tozu, kalsiyum klorür veya magnezyum sülfat gibi kimyasal maddeler ekleyerek suyu sertleştirmeyi seçebilir.
Yöntemler
Su sertliğini gidermek için en yaygın yöntem iyon değiştirme reçinesi veya ters ozmoza dayanır. Diğer yaklaşımlar, şelasyon maddelerinin eklenmesiyle çökeltme yöntemlerini ve sekestrasyonunu içerir.
İyon değişimi reçinesi yöntemi
Evde kullanım amaçlı geleneksel su yumuşatma cihazları, sertlik iyonları nın (örneğin Ca2 + ve Mg2 +) sodyum iyonları ile değiştirildiği bir iyon değişim reçinesine bağlıdır. NSF / ANSI Standard 44 tarafından tarif edildiği gibi, iyon değişim cihazları magnezyum ve kalsiyumun (Mg2 + ve Ca2 +) sodyum veya potasyum iyonları (Na + ve K +) ile değiştirilmesiyle sertliği azaltır.
İyon değiştirme reçineleri, boncuk şeklinde, evsel su yumuşatma ünitelerinin işlevsel bir bileşenidir.
İyon değiştirici reçineler, iki değerli katyonların (Ca ++) tek değerli katyonlardan (Na +) daha güçlü bağlandığı anyonik fonksiyonel grupları içeren organik polimerlerdir. Zeolitler olarak adlandırılan inorganik maddeler ayrıca iyon değiştirme özellikleri de sergilerler. Bu mineraller çamaşır deterjanlarında yaygın olarak kullanılır. Reçinelerden salınan karbonat, bikarbonat, sülfat iyonlarını ve emilen hidroksit iyonlarını çıkarmak için de reçineler mevcuttur.
Mevcut tüm Na + iyonları kalsiyum ya da magnezyum iyonları ile değiştirildiğinde, kullanılan reçine tipine bağlı olarak bir sodyum klorür ya da sodyum hidroksit çözeltisi kullanılarak Ca2 + ve Mg2 + iyonları elüt edilerek reçine şarj edilmelidir. Anyonik reçineler için, rejenerasyon tipik olarak bir sodyum hidroksit (lye) veya potasyum hidroksit çözeltisi kullanır. İstenmeyen kalsiyum ve magnezyum tuzlarını içeren iyon değişim kolonundan elüt edilen lağım suyu tipik olarak kanalizasyon sistemine deşarj edilir.
Kireç yumuşatma
Kireç yumuşatma, daha yumuşak hale getirmek için sert suya kireç ilave edilen işlemdir. İyon değiştirme yöntemine göre birçok avantaja sahiptir, ancak esas olarak ticari arıtma uygulamaları için uygundur.
Şelat ajanları
Şelatörler, kimyasal analizde, su yumuşatıcıları olarak kullanılır ve şampuanlar ve gıda koruyucuları gibi birçok ticari üründe bulunan bileşenlerdir. Sitrik asit, sabunlardaki, kişisel bakım ürünlerindeki ve çamaşır deterjanılarındaki suyu yumuşatmak için kullanılır. Yaygın olarak kullanılan bir sentetik şelatör, tetrasodyum veya bisodium tuzu olarak bulunabilen etilendiamintetraasetik asittir (EDTA). EDTA'nın ev ve kişisel bakım ürünlerinde yaygın olarak kullanılmasına ilişkin çevresel ve sucul toksisite kaygıları nedeniyle, sodyum fitat / fitik asit, tetrasodyum glutamat diasetat ve trisodyum etilendiamin disüksinat gibi alternatifler daha yaygın kullanım alanı bulmaktadır.
Damıtma ve yağmur suyu
Ca2 + ve Mg2 + uçucu olmayan tuzlar olarak bulunduğundan, su damıtılarak çıkarılabilirler. Damıtma çoğu durumda çok pahalıdır. Yağmur suyu yumuşaktır, çünkü buharlaşma, yoğuşma ve çökeltme su döngüsü sırasında doğal olarak damıtılır.
Ters osmoz

Ters osmoz (RO), özel bir membran boyunca hidrostatik basınç gradyanlarından yararlanır. Membran, geçiş için su moleküllerini kabul edecek kadar geniş gözeneklere sahiptir; Ca2 + ve Mg2 + gibi sertlik iyonları gözeneklere sığmayacaktır. Elde edilen yumuşak su kaynağı, başka iyonlar eklenmeden sertlik iyonlarından arındırılmıştır. Membranlar düzenli temizlik veya değiştirme bakımı gerektiren bir tür su filtresidir.
Kimyasal olmayan cihazlar
Bazı üreticiler, elektronik cihazlarının minerallerin suyla etkileşimini etkilediğini, böylece minerallerin yüzeylere bağlanamadığını iddia ediyor. Bu sistemler iyonları değiştirerek çalışmadığından, geleneksel su yumuşatıcılarının yaptığı gibi, kullanıcı için talep edilen yararlardan biri de sisteme tuz eklenmesi ihtiyacının ortadan kaldırılmasıdır. Parçacık büyüklüğü küçültme ve bitki büyümesini arttırma iddiası iddia edilirken, bu tür sistemler sudaki mineralleri çıkarmaz. Aksine, yalnızca mineral taşıyan suyun aksi durumda olacağı aşağı akış etkilerini değiştirebilirler. Örnekler kalsiyum ölçeklendirmenin iyileştirilmesi ve topraktaki tuz kabuklarının düzeltilmesidir. Bu sistemler "su yumuşatma" terimine değil, "su koşullandırma" terimine girmektedir.
Manyetik su arıtma için benzer iddiaların geçerli olduğu kabul edilmez. Örneğin, böyle bir mıknatıs cihazı bilimsel olarak test edildiğinde ölçek oluşumunda bir azalma bulunmadı.
Yukarıdaki damıtma ve ters ozmoz yöntemleri, en yaygın kullanılan iki kimyasal olmayan su yumuşatma yöntemidir.
Sağlık etkileri
Hastalık Kontrol ve Korunma Merkezleri günlük ortalama sodyum alımının günde 2.300 mg ile sınırlandırılmasını önermektedir, ancak ortalama Amerikan günde 3.500 mg tüketmektedir. İçme suyunda mevcut olan sodyum miktarı (yumuşatmadan sonra bile), bir kişinin günlük sodyum alımının önemli bir yüzdesini temsil etmediğinden, EPA içme suyundaki sodyumu olumsuz sağlık etkilerine neden olma ihtimalinin düşük olduğunu düşünmektedir.
Sodyumle sınırlı diyetlerde bulunanlar için, içme suyu ve pişirme suyu için ters osmoz sisteminin kullanılması, mevcut olabilecek diğer kirliliklerle birlikte sodyumu uzaklaştırır. Potasyum klorür, daha pahalı olmasına rağmen sodyum klorür yerine rejenere edici olarak da kullanılabilir. Bununla birlikte, böbrek fonksiyonu bozukluğu olan insanlar için, artmış potasyum seviyeleri veya hiperkalemi, aritmi gibi komplikasyonlara yol açabilir.
Ters osmoz ve damıtılmış yumuşak su üretme yöntemleri ile karşılaştırıldığında, sert su, yumuşak suda daha fazla çözünür olan kurşun ve bakır gibi potansiyel olarak toksik metal iyonlarının çözünürlüğünü azaltarak sağlığa bazı faydalar sağlar.
Evdeki yüksek su sertliği seviyeleri de erken yaşta egzama gelişimi ile bağlantılı olabilir.
Çevresel Etki
Kalsiyum ve magnezyumun kısmen sodyum ile değiştirildiği yumuşatılmış su (artık sodyum karbonat indeksi olarak ölçülür), alkali toprakların gelişmesine neden olma eğiliminde olduğundan sulama kullanımı için uygun değildir. Kimyasal olmayan cihazlar bu uygulama için genellikle geleneksel su yumuşatma yerine kullanılır.