เหตุใดจึงจำเป็นต้องกำจัดคลอรีนที่ตกค้างออกก่อนการเตรียมเรซินแลกเปลี่ยนไอออน และอย่างไร

คลอรีนตกค้าง (ส่วนใหญ่เป็นกรดไฮโปคลอรัส HOCl และไฮโปคลอไรต์ OCl⁻) มีฤทธิ์ออกซิไดซ์และการทำลายล้างอย่างรุนแรงต่อเรซินแลกเปลี่ยนไอออน การทำลายนี้เป็นกระบวนการย่อยสลายทางเคมีที่ทำให้อายุการใช้งานของเรซินสั้นลงอย่างมากและลดความสามารถในการแลกเปลี่ยน

แกนหลักของเรซินแลกเปลี่ยนไอออนคือ-แกนหลักโพลีเมอร์ที่เชื่อมโยงข้าม คลอรีนตกค้างซึ่งเป็นสารออกซิแดนท์อย่างแรงจะโจมตีโครงสร้างวงแหวนของเบนซีน และทำลายความเป็นอะโรมาติกส์ ที่สำคัญกว่านั้น มันจะออกซิไดซ์และสลายพันธะคาร์บอน-พันธะคาร์บอนที่เชื่อมต่อสายโซ่โพลีเมอร์และพันธะเชื่อมของสารเชื่อมโยงข้าม- ซึ่งก็คือ ไดไวนิลเบนซีน

สำหรับหมู่ฟังก์ชัน เช่น หมู่กรดซัลโฟนิก การย่อยสลายแกนหลักออกซิเดชันโดยคลอรีนตกค้างจะทำให้จุดยึดเกาะของกลุ่มกรดซัลโฟนิกอ่อนลง ซึ่งท้ายที่สุดนำไปสู่การแยกตัวของกลุ่มกรดซัลโฟนิกและการสูญเสียความสามารถในการแลกเปลี่ยน

การออกซิเดชั่นของเรซินด้วยคลอรีนตกค้างทำให้ความสามารถในการแลกเปลี่ยนลดลงอย่างถาวร กลุ่มฟังก์ชันที่เสียหายไม่สามารถสร้างใหม่ได้ ส่งผลให้ความสามารถในการบำบัดเรซินลดลง รอบการทำงานที่สั้นลงจำเป็นต้องมีการสร้างใหม่บ่อยขึ้น ต้นทุนการดำเนินงานที่เพิ่มขึ้น (การสร้างใหม่ การใช้น้ำ เวลา) และการแตกหักของเรซิน เนื่องจากการย่อยสลายของแกนหลักออกซิเดชันทำให้ความแข็งแรงของเรซินลดลง ทำให้มันเปราะและเปราะบาง เศษขยะจะเพิ่มแรงดันของระบบ ทำให้ท่อจ่ายน้ำอุดตัน และปนเปื้อนกับน้ำทิ้ง สารอินทรีย์ละลาย และผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลาย (เช่น กรดอินทรีย์และเอมีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ) จะถูกชะออกจากเรซิน ทำให้เกิดมลพิษกับน้ำที่ผ่านการบำบัด

วิธีการกำจัดคลอรีนที่ตกค้างจะต้องมีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจ วิธีการหลักมีดังนี้:

1. การดูดซับคาร์บอนกัมมันต์

เบดถ่านกัมมันต์ที่ออกแบบอย่างดี- (เวลาสัมผัสเตียงเปล่า EBCT คือ 5-15 นาที) สามารถลดคลอรีนที่ตกค้างจาก 1-2 มก./ลิตร เป็น < 0.01 มก./ลิตร

ความสามารถในการดูดซับของถ่านกัมมันต์สำหรับคลอรีนตกค้างโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 0.1-1.0 gCl₂/g ถ่านกัมมันต์ ขึ้นอยู่กับประเภทของคาร์บอน คุณภาพน้ำ และสภาพการทำงาน ซึ่งหมายความว่าถ่านกัมมันต์หนึ่งกิโลกรัมสามารถบำบัดน้ำคลอรีนได้หลายร้อยถึงหลายพันลิตร (ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของคลอรีนที่ตกค้าง 1 มก./ลิตร)

ถ่านกัมมันต์มีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ (โดยทั่วไปคือ 800-1500 ตร.ม./กรัม) และมีโครงสร้างพรุนขนาดเล็กที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดี ทำให้สามารถกำจัดคลอรีนที่ตกค้างได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการดูดซับทางกายภาพและการลดสารเคมี (การลดตำแหน่งบนพื้นผิวถ่านกัมมันต์จะลด HOCl/OCl⁻ เป็น Cl⁻)

Advantages: High removal efficiency (typically >99%) สามารถกำจัดอินทรียวัตถุ กลิ่น สี และมลพิษอื่นๆ ออกจากน้ำได้พร้อมๆ กัน ใช้งานง่ายและบำรุงรักษาค่อนข้างสะดวก (การล้างย้อนตามปกติ การเปลี่ยนใหม่หลังจากอิ่มตัว)

2. ปริมาณสารลดสารเคมี:

ตามทฤษฎีแล้ว การกำจัดคลอรีนตกค้าง (Cl₂) ออกไป 1 มก./ลิตร ต้องใช้ NaHSO₃ ประมาณ 1.46 มก./ลิตร (หรือ SO₂ ประมาณ 1.34 มก./ลิตร) ในการใช้งานจริง เมื่อพิจารณาถึงปฏิกิริยาที่ไม่สมบูรณ์และรับประกันความปลอดภัย อัตราส่วนขนาดยาโดยทั่วไปคือ 1.8:1 ถึง 3:1 (มก. NaHSO₃ : mgCl₂)

การตรวจสอบคลอรีนตกค้างแบบออนไลน์ที่แม่นยำและปั๊มสูบจ่ายจำเป็นสำหรับการควบคุม-ลูปแบบปิด เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการใช้เกินปริมาณ (ซึ่งทำให้เรซินเสียหาย) หรือเกินขนาด (ซึ่งทำให้เสียรีเอเจนต์และอาจปล่อยไอออนเพิ่มเติม เช่น SO₄²⁻)

ข้อดี: ปฏิกิริยาที่รวดเร็วเป็นพิเศษ (วินาที) การควบคุมปริมาณที่แม่นยำ มีขนาดเล็ก เหมาะสำหรับการจัดการอัตราการไหลขนาดใหญ่หรือสถานการณ์ที่มีความเข้มข้นของคลอรีนตกค้างสูง

3. การฉายรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) (ใช้กันน้อยกว่า): ความยาวคลื่นเฉพาะของแสงยูวี (ส่วนใหญ่เป็น 254 นาโนเมตร) สามารถทำให้คลอรีนตกค้างด้วยแสงได้ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ (ต้องใช้ปริมาณที่สูงกว่า) ต้นทุนสูง และมีข้อกำหนดเกี่ยวกับความขุ่นของน้ำและการส่งผ่านแสง โดยทั่วไปไม่ได้ใช้เป็นวิธีหลักในการป้องกันเรซินและการกำจัดคลอรีน แต่ใช้สำหรับการฆ่าเชื้อหรือเป็นวิธีการเสริม