Katalītiskie materiāli jeb katalītiskās slodzes ir viena no mūsdienu tehnoloģiskajām metodēm ūdens attīrīšanā, kas viena filtra ietvaros nodrošina 3 funkcijas: oksidēšanu, sedimentāciju un nogulumu filtrēšanu. Tie ir dabiski vai mākslīgi materiāli, kas satur oksidācijas katalizatoru (vairumā gadījumu mangāna dioksīdu MnO2). Tos galvenokārt izmanto ūdens attīrīšanai no dzelzs, mangāna un sērūdeņraža.
Dzelzs un mangāns
Dzelzs un mangāns ir sastopams lielākajā daļā pazemes un virszemes avotu ūdeņu. Šie piemaisījumi piešķir ūdenim metālisku garšu/smaržu, kā arī mazgāšanas procesā krāso veļu brūnos u.c. toņos. To oksīdu nogulsnes samazina cauruļvadu diametru, rada spiediena zudumus ūdens sistēmās, turklāt lielās koncentrācijās tie negatīvi ietekmē arī veselību.
Vairāk informācijas par dzelzi un mangānu ūdenī skat. šeit un šeit.
Sērūdeņradis
Ar katalītisko materiālu palīdzību tiek risināta arī sērūdeņraža klātbūtnes problēma ūdenī. Sērūdeņradis var būt gan ūdenī, kas iegūts no artēziskajiem urbumiem, gan virszemes ūdeņos. Galvenais sērūdeņraža avots ir organiskie savienojumi un minerālsāļi. Īpaši aktīva ūdens piesātināšana ar sērūdeņradi notiek pazemes ūdeņu apstākļos, kur sērūdeņradis sāk parādīt skābes īpašības un izraisa sēra baktēriju attīstību. Serūdeņradim ir nepatīkama “puvušu olu” smaka. Šāds ūdens ir praktiski nederīgs lietošanai gan mājsaimniecībā, gan rūpniecībā. Sērūdeņradis mazina ūdens attīrīšanas iekārtu efektivitāti (kavējot dzelzs oksidēšanos).
Vairāk informācijas par sērūdeņradi ūdenī skat. šeit.
Kādus katalītiskos filtru materiālus izmanto ūdens attīrīšanā?
Populārākie katalītisko filtru materiāli ir aluminosilikāti, dolomīts, dabiskie un mākslīgie ceolīti un aktīvā ogle. Tabulā norādītie materiāli izraisa ātru autokatalītiskā dzelzs slāņa veidošanos un saista mangānu.
Katalītiskie materiāli ūdens atdzelžošanai un demanganizācijai
| Birm | Manganese Greensand | Pyrolox | MJF | |
| Krāsa | melns | violeti melns | melns | brūns |
| Izejviela | alumīnija silikāts | glaukonīta zaļās smiltis | piroluzīts | dolomīts |
| Daļiņu izmērs, mm | 0.4-2.0 | 0.25-1.2 | 0.4-1.5 | 0.5-1.5 |
| Viendabīguma koeficients | 2.7 | 1.4-1.6 | 1.7 | 1.4-2.0 |
| Daļiņu blīvums, g/cm3 | 2.0 | 2.4-2.9 | 3.8 | 2.4-2.55 |
| Masa, g/cm3 | 0.6-0.7 | 1.4 | 1.8-2.0 | 1.4 |
| Maksimālais Fe saturs ūdenī, mg/l | 4 | 15 | 10 | 50 |
| Fe ietilpība, g/l | 1 | 0.5-0.64 | 8 | 2 |
| H2S ietilpība , g/l | 0 | 0.4 | nav pieejami dati | nav pieejami dati |
| pH diapazons | 7.0-9.0 | 6.2-8.8 | 6.8-8.8 | 4.5-9.0 |
| Oksidētājs | О2 | KMnO4, KMnO4+Cl2 | NaOCl, KMnO4, О2, O3 | KMnO4, О2, Cl2, O3 |
| Slāņa izplešanās, % | 20-40 | 35-50 | 15-30 | 20 |
| Plūsmas ātrums, m/h (darba režīmā) | 6.0-12.0 | |||
| Atgriezeniskās skalošanas režīms (reģenerācija) | 25-30 | 20-30
|
65-75 | 35 |
Katalītisko materiālu galvenā līdzība ir 3 vai 4-valentu mangāna oksīdu klātbūtne to sastāvā. Galvenā priekšrocība: reģenerācijas iespēja (t.i. ar reverso ūdens strūklu attīrīt slodzi no uzkrātajiem piemaisījumiem).
Katalītiskie materiāli sērūdeņraža atdalīšanai
| KDF-85 | Centaur | |
| Ražotājs | ASV | Beļģija |
| Krāsa | sarkanbrūns | melns |
| Izejvielas ražošanai | vara-cinka sakausējums | bitumena akmeņogles |
| Daļiņu izmērs, mm | 0.15-2.0 | 0.6-2.4 |
| Daļiņu blīvums, g/cm3 | 2.74 | 0.56 |
| Ūdens pH diapazons | 6.5-9.0 | 4.5-10 |
| Maksimālais H2S saturs ūdenī, mg/l | 5 | 6 |
| H2S ietilpība, g/l | nav pieejami dati | 90 |
| Slāņa izplešanās, % | 10-15 | 30-40 |
| Ūdens plūsmas ātrums, m/h (darba režīmā) | 36 | 6-24 |
| Atgriezeniskās skalošanas režīms (reģenerācija) | 72 | 24 |
KDF-85 ir granulēts katalītiskais materiāls, kas paredzēts hlora, dzelzs, sērūdeņraža un smago metālu atdalīšanai no ūdens. KDF-85 ir oksidācijas-reducēšanas procesa katalizators, kurā kaitīgās vielas oksidējas vai reducējas un kļūst nekaitīgas (piem. hlors pārvēršas par hlorīdu, sērūdeņradis par sēru).
Centaur aktivēto ogli izmanto, lai no ūdens atdalītu dzelzi, sērūdeņradi un hloramīnus. Katalītiskā ogle ir granulēta aktīvā ogle, kas ir uzlabota aktivācijas procesā, saglabājot visas aktivētās ogles adsorbcijas īpašības un atvieglojot ķīmiskās reakcijas.
Filtra materiāls “Ecomix”
Uzņēmums Ecosoft ir izstrādājis unikālu materiālu Ecomix, kas viena filtra ietvaros vienlaicīgi ļauj ūdeni gan mīkstināt, gan atdzelžot, kā arī samazināt organisko vielu daudzumu.
Filtra materiāls Ecomix sastāv no:
- jonu apmaiņas sveķiem, kas paredzēti ūdens mīkstināšanai;
- katalītiskā sorbenta FerroSorb, kas spēj ātri un efektīvi oksidēt dzelzs un mangāna jonus;
- katalītiskā sorbenta HumiSorb, kas spēj mazināt ūdens nokrāsu, atdalot humusvielas (dabiskas izcelsmes organiskas vielas);
- kvarca smiltīm un viegla inerta materiāla, kas paredzēti pilnvērtīgai mazgāšanai un filtra darbībai.
Ecomix materiāls tiek ievietots parastajā ūdens mīkstināšanas filtrā. Tas likvidē aplikumu uz santehnikas un katlakmeni uz sildelementiem, noņem ūdens metālisko garšu, kā arī novērš nepatīkamo ūdens smaku.
Vairāk informācijas par katalītisko materiālu Ecomix skat. šeit.
Katalītisko materiālu trūkumi
Lai gan katalītiskie materiāli ieņem noteiktu nišu ūdens attīrīšanā (uzlabojot ūdens attīrīšanas tehnoloģijas, aizsargājot tradicionālās sistēmas un pagarinot to kalpošanas laiku), tomēr tiem ir arī savi trūkumi:
- tos lietojot, ir nepieciešams ne tikai katalizators, bet arī oksidētājs;
- tie ir neefektīvi pret organisko dzelzi;
- tie nedarbojas ar augstu dzelzs saturu (virs 10-15 mg/l);
- nepieciešams liels lineārs mazgāšanas ātrums un liels ekspluatācijash ūdens patēriņš;
- iespējama mangāna iekļūšana attīrītā ūdenī;
- var tikt noteikti ierobežojumi attīrītā ūdens sastāvam.
Lasi arī: Ko saka ūdens indikatori?
