השפלת מים באמצעות פחם פעיל ושרפים מחליפי יונים

 

השפלת מים באמצעות פחם פעיל ושרפים מחליפי יונים

  

הקדמה

השפלת מים היא תהליך קריטי בתעשיות שונות ובמערכות לטיהור מים לשתייה. שני אמצעים נפוצים להשפלת מים הם פחם פעיל ושרפים מחליפי יונים. בעוד שהפחם הפעיל משמש בעיקר לספיחה של מזהמים אורגניים וחומרים כימיים לא רצויים, השרפים מחליפי היונים פועלים להחלפת יונים מזיקים ביונים בלתי מזיקים, בהתאם לצרכים הספציפיים של השימוש במים. במאמר זה נסקור את העקרונות של שתי השיטות, יתרונותיהן, חסרונותיהן ושימושיהן המעשיים.

פחם פעיל: עקרונות ויישומים

פחם פעיל הוא חומר פחמני בעל שטח פנים גבוה מאוד, המסוגל לספוח מגוון רחב של מזהמים. הפחם מיוצר מחומרים אורגניים עשירים בפחמן, כגון קליפות קוקוס, עץ או פחם מינרלי, שעוברים תהליך של הפעלה כימית או פיזיקלית כדי להגדיל את שטח הפנים שלהם וליצור מבנה נקבובי.

 

מנגנון הפעולה

  פחם פעיל פועל באמצעות ספיחה, תהליך שבו מולקולות של חומרים מזהמים נמשכות ונקשרות לפני השטח של הפחם. המזהמים הנפוצים הנספחים בפחם פעיל כוללים:

 • כלור ותרכובות כלור

 • תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs)

 • חומרי הדברה ושאריות תרופות

 • מתכות כבדות מסוימות

  

יתרונות וחסרונות

 יתרונות:

 ✔ יעילות גבוהה בספיחת מזהמים אורגניים

 ✔ אינו דורש שימוש בכימיקלים נוספים

 ✔ משפר את הטעם והריח של המים

 

 חסרונות:

✖ אינו מסיר חומרים מומסים כגון מלחים ומתכות כבדות מסוימות

 ✖ יש צורך בהחלפה או חידוש של הפחם הפעיל כאשר הוא מגיע לרוויה

 ✖ אינו פועל באופן סלקטיבי

 

שרפים מחליפי יונים: עקרונות ויישומים

שרפים מחליפי יונים הם פולימרים סינתטיים המאפשרים הסרה של יונים לא רצויים על ידי החלפתם ביונים אחרים. תהליך זה משמש בעיקר לריכוך מים ולהסרת מלחים ומזהמים יוניים.

 

סוגי שרפים מחליפי יונים

1. שרפים קטיוניים – מסירים יונים חיוביים (כגון סידן, מגנזיום וברזל) ומחליפים אותם ביוני נתרן או מימן.

2. שרפים אניוניים – מסירים יונים שליליים (כגון כלורידים, גופרית וניטרטים) ומחליפים אותם ביוני הידרוקסיד.

3. שרפים מעורבים – משלבים שרפים קטיוניים ואניוניים ומאפשרים הפחתת מלחים כוללת (דה-יוניזציה).

 

יתרונות וחסרונות

יתרונות:

✔ מסירים מלחים ומתכות כבדות ביעילות גבוהה

 ✔ מאפשרים התאמה ספציפית לפי סוג המזהמים במים

 ✔ ניתנים לחידוש באמצעות שטיפה עם תמיסות מתאימות

  

חסרונות:

✖ דורשים תחזוקה וכימיקלים לשחזור השרף

 ✖ אינם יעילים להסרת חומרים אורגניים

 ✖ עלות ראשונית גבוהה יחסית

 

 שילוב בין פחם פעיל לשרפים מחליפי יונים

כדי להשיג מים באיכות גבוהה במיוחד, נהוג לשלב בין שתי השיטות:

 1. שלב ראשון – פחם פעיל: מסיר מזהמים אורגניים, כלור ותרכובות הגורמות לריח וטעם לא נעימים.

 2. שלב שני – שרפים מחליפי יונים: מסירים מלחים ומתכות כבדות כדי להבטיח מים רכים ונקיים ממזהמים יוניים.

  השילוב בין שתי השיטות נפוץ בטיהור מים תעשייתי, התפלת מים, ייצור תרופות ומערכות לטיהור מים ביתי.

 

סיכום

השפלת מים באמצעות פחם פעיל ושרפים מחליפי יונים היא גישה אפקטיבית לטיהור מים ממזהמים שונים. בעוד שפחם פעיל מתאים בעיקר להסרת חומרים אורגניים וכלור, שרפים מחליפי יונים מסירים יונים מזיקים ומלחים. שילוב של שתי השיטות יכול לספק פתרון מקיף לשיפור איכות המים לשימושים תעשייתיים וביתיים כאחד.