Zbytkový chlor (hlavně kyselina chlorná HOCl a chlornan OCl⁻) má silný oxidační a destruktivní účinek na iontoměničové pryskyřice. Tato destrukce je proces chemické degradace, který výrazně zkracuje životnost pryskyřice a snižuje její výměnnou kapacitu.
Jádrem iontoměničové pryskyřice je její síťovaná-polymerová páteř. Zbytkový chlór jako silné oxidační činidlo napadá strukturu benzenového kruhu a ničí jeho aromaticitu. Co je vážnější, oxiduje a rozkládá uhlíkové-uhlíkové vazby spojující polymerní řetězce a můstkové vazby zesíťovacího-činidla, divinylbenzenu.
U funkčních skupin, jako jsou skupiny sulfonové kyseliny, oxidační degradace hlavního řetězce zbytkovým chlorem oslabuje body připojení skupin sulfonové kyseliny, což nakonec vede k oddělení skupin sulfonové kyseliny a ztrátě výměnné kapacity.
Oxidace pryskyřice zbytkovým chlorem způsobuje trvalé snížení výměnné kapacity. Poškozené funkční skupiny nelze regenerovat, což má za následek sníženou kapacitu zpracování pryskyřice; kratší provozní cykly vyžadují častější regeneraci, zvyšující se provozní náklady (regenerátor, spotřeba vody, čas); a lámání pryskyřice, protože oxidační degradace páteře vede ke snížení pevnosti pryskyřice, takže je křehká a křehká. Nečistoty zvyšují pokles tlaku v systému, ucpávají rozvody vody a kontaminují odpadní vodu; organická hmota se rozpouští a produkty degradace (jako jsou organické kyseliny s nízkou molekulovou hmotností a aminy) se vyluhují z pryskyřice a znečišťují upravenou vodu.
Jak odstranit zbytkový chlór?
Metody odstraňování zbytkového chlóru musí být účinné, spolehlivé a ekonomicky proveditelné. Hlavní metody jsou následující:
1. Adsorpce aktivního uhlí
Dobře{0}}navržené lože s aktivním uhlím (doba kontaktu prázdného lože EBCT je obvykle 5–15 minut) může snížit přítok zbytkového chlóru z 1–2 mg/l na < 0,01 mg/l.
Adsorpční kapacita aktivního uhlí pro zbytkový chlor je typicky v rozmezí 0,1-1,0 gCl2/g aktivního uhlí v závislosti na typu uhlí, kvalitě vody a provozních podmínkách. To znamená, že jeden kilogram aktivního uhlí dokáže upravit stovky až tisíce litrů chlorované vody (při zbytkové koncentraci chloru 1 mg/l).
Aktivní uhlí má velký specifický povrch (typicky 800-1500 m²/g) a dobře vyvinutou mikroporézní strukturu, která mu umožňuje účinně odstraňovat zbytkový chlor pomocí fyzikální adsorpce a chemické redukce (redukční místa na povrchu aktivního uhlí snižují HOCl/OCl⁻ na Cl⁻).
Advantages: High removal efficiency (typically >99%), schopný současně odstraňovat organické látky, pachy, barvy a další znečišťující látky z vody. Jednoduchá obsluha a poměrně pohodlná údržba (pravidelné zpětné proplachování, výměna po nasycení).
2. Dávkování chemického redukčního činidla:
Teoreticky vyžaduje odstranění 1 mg/l zbytkového chloru (Cl2) přibližně 1,46 mg/l NaHSO3 (nebo přibližně 1,34 mg/l SO₂). V praktických aplikacích, s ohledem na neúplné reakce a zajištění bezpečnostní rezervy, je poměr dávkování typicky 1,8:1 až 3:1 (mg NaHS03 : mgCl2).
Přesné online monitorování zbytkového chloru a dávkovací čerpadla jsou vyžadována pro regulaci v uzavřeném okruhu-, aby se zajistilo ani poddávkování (které poškozuje pryskyřici) ani předávkování (které plýtvá reagenciemi a může vnášet další ionty, jako je SO₄²⁻).
Výhody: Extrémně rychlá reakce (v sekundách), přesná kontrola dávkování, malá půdorysná plocha, vhodné pro zvládnutí velkých průtoků nebo situací s velkými výkyvy koncentrace zbytkového chloru.
3. Ultrafialové (UV) záření (méně běžně používané): Specifické vlnové délky UV světla (hlavně 254 nm) mohou fotolyzovat zbytkový chlór. Jeho účinnost je však relativně nízká (vyžaduje vyšší dávkování), cena je vysoká a má požadavky na zákal vody a propustnost světla. Obecně se nepoužívá jako hlavní metoda ochrany pryskyřice a odstraňování chlorace, ale spíše pro dezinfekci nebo jako pomocná metoda.
