Start / Produkter / Vattenrening / Renvattenguide  / Vattenreningstekniker
Utskriftsvänlig versionSidkartaGå till ninolab.dk
 
 

Vattenreningstekniker

Vatten till kliniska och laborativa applikationer produceras ofta från dricksvatten. Vad man vill uppnå är att ta bort orenheter och samtidigt även minimera adderingar av orenheter från komponenter och mikroorganismer i renvattenenheten.  Designen av systemet och val av komponenter blir därför viktig. Val av det första reningssteget är starkt beroende på matarvattnets karakteristika. Här tar vi upp de mest använda reningsteknikerna och går igenom fördelar och brister.

Omvänd Osmos (RO)

Omvända osmosmembran tar bort föroreningar i vatten som är större än 1nm i diameter. Tar även bort upp till 90% av joner/oorganer, de flesta organiska föroreningarna samt nästan alla partiklar. Däremot tar RO inte bort lösta gaser. Ett typiskt RO-membran producerar ca 15-30% av matarvattnet som renvatten. Det går att få högre procentuellt utbyte genom att avhärda vattnet före RO-membranet eller beroende på matarvattnets kvalitet. Utbytet varierar också med vattentemperaturen, ingångstrycket och RO-membranets kondition. RO är en mycket kostnadseffektiv metod för vattenrening men måste ofta samlas upp i en tank innan vidare reningssteg används.

Fördelar:

  • I varierande grad ett effektivt borttagande av alla former av kontaminationer i matarvattnet
  • Behöver ett minimum av underhåll
  • Lätt att mäta med konduktivitetsmätare

Brister:

  • Begränsat flöde över membranet gör att man antingen behöver stora membran eller samla upp renvattnet i tankar
  • Behöver rätt bra förfiltrering av matarvattnet för att inte skada membranen

Jonbytare/Avjoniserare

Avjonisering innebär att man byter ut laddade joner av olika slag mot H+ och OH- som sedan tillsammans bildar vatten. Avjoniseringsmassan är antingen katjon- eller anjonvariant. Katjonmassan byter ut positivt laddade joner mot H+ och anjonmassan byter ut negativt laddade joner mot OH- genom att massan har större affinitet till tyngre joner än  de som redan sitter på massan. Jonbytarmassan finns oftast i någon form av cylinder och cylindern kastas antingen efter förbrukning eller regenereras. En Mixed bed eller blandbäddmassa är helt enkelt en blandning av katjon- och anjonmassa i samma cylinder. Cylindrarna kan matas direkt med dricksvatten för att ge avjoniserat vatten vid behov. Högre renhet och längre livslängd på cylindrarna kan uppnås genom att mata dem med RO-vatten.

Fördelar:

  • Tar bort lösta oorganiska joner upp till en resistivitet av 18,2 Mohm-cm (vid 25°C)
  • Regenereringsbara med syror och baser
  • Relativt låg investeringskostnad

Brister:

  • Tar inte effektivt bort bakterier, organiska ämnen eller pyrogener
  • Begränsad kapacitet. Överbelastning kan ge oönskade tyngre joner som tidigare togs upp av jonbytarmassan
  • Kemiskt regenererade massor kan släppa organiska ämnen och partiklar
  • Behöver ofta bra förbehandlat matarvatten för att fungera rätt och kostnadseffektivt 

Elektriska jonbytare (EDI)

EDI är en teknik som kombinerar jonbytarmassa med jonselektiva membran. Tekniken bygger på att man med hjälp av elektricitet tar bort oönskade joner från vattnet. Matarvatten passerar genom en eller flera kamrar fyllda med jonbytarmassa som hålls på plats mellan katjon- och anjonselektiva membran. De oönskade jonerna som binds svagt till jonbytarmassan migrerar till en separat kammare under påverkan av ett elektriskt fält som också producerar H+ och OH+ joner som är nödvändiga för att bibehåll ajonbytarmassan i sitt regenererade tillstånd. De oönskade jonerna i den separata kammaren spolas ut till avloppet och det renade vattnet samlas upp i exempelvis en tank. EDI enheter är oftast mindre än vanliga avjoniserare och kan fungera under en längre tid. RO-enheter används ofta som ett första reningssteg för att förhindra att EDI-stacken överladdas med höga nivåer av salter, organiska ämnen eller partiklar. EDI enheterna producerar sällan bättre kvalitet på vattnet än 5 till 17 Mohn.cm. Oftast måste en patron med vanlig jonbytarmassa fungera som ett sista reningssteg efter EDI-enheten för att uppnå 18,2 Mohm-cm.

Fördelar:

  • Tar bort oorganiska joner till en resistivitet av 5 till 17 Mohm-cm (vid 25°C) och ger en TOC-nivå på under 20 ppb
  • En rätt så miljövänlig form av vattenrening
  • Inga kemiska ämnen behövs för regenerering
  • Inga rester av kemiska ämnen eller avjoniserignsmassor

Brister:

  • Tar bara bort ett begränsat antal av laddade organiska ämnen och kan därför inte producera ultrarent vatten till en kvalitet av 18,2 Mohm-cm
  • Matarvattnet måste vara av god kvalite för at inte överbelasta EDI-stacken med joner, organiska ämnen eller partiklar.

Destillation

Destillation är en gammal och beprövad metod för att rena vatten. Genom att ändra vattnet från vätskefas till gasfas och tillbaka till vätskefas separeras oönskade ämnen och lämnas kvar i första vätskefasen. Vattnet värms upp till kokpunkten och gasen kyls ned i en kondensor och det renade vattnet (destillatet) rinner ner i en tank eller behållare. I princip kan destillation ta bort alla typer av kontaminationer i vatten, utom de som har en kokpunkt nära vattnets.

Destillationsapparater är mest effektiva om de matas med ett redan renat vatten från exempelvis en RO-enhet. På det sättet undviker man att bygga upp utfällningar på glasen och få med sig oönskade ämnen i destillatet. Precis som med RO-enheter producerar destillationsapparater renvatten väldigt långsamt och måste därför samla upp destillatet i en behållare eller tank. Beroende på designen på destillationsapparaten så kan renvattnet uppnå en resistivitet på ca 1 Mohm-cm eftersom CO2 i luften löses i vattnet och försämrar dess kvalitet. Destillationsapparater är väldigt energikrävande och behöver ca 1 kW per liter producerat vatten. Steriliteten blir inte bättre än den sterilitet som det kärl där destillatet samlas upp håller.

Födelar:

  • Tar bort en bred rad av kontaminationer

Brister:

  • Producerar renvatten långsamt
  • Vissa ämnen kan passera upp i destillatet
  • Bör matas med redan renat vatten för att förhindra igenkalkning
  • Destillerat vatten kan lätt återkontamineras när det lagras i olika behållare
  • Inte särskilt ekonomisk och miljövänlig process, behöver mycket elektricitet och kylvatten
  • Måste regelbundet rengöras med syror

Aktivt kol/Kolaktiverade filter 

En relativt vanlig applikation för aktivt kol är borttagning av organiska partiklar i renvatten. Aktiverat kol tar upp organiska ämnen genom jon- polära- och Van der Waals krafter och ger då en signifikant reduktion av TOC-halten.

Födelar:

  • Ger en signifikant reducering av TOC-nivåerna
  • Lång livslängd kopplat till hög bildningskapacitet

Brister:

  • Tar inte bort alla typer av lösta organiska ämnen
  • Släpper ibland fina och lösliga partiklar till vattnet

Mikrofilter

Mikrofilter utgör en fysisk barriär för passage av partiklar och mikroorganismer till renvatten. Filtren (0,05µm till 0,22µm) används vanligtvis så nära tappstället som möjligt för att fånga upp mikroorganismer och fina partiklar. Dessa filter bör periodiskt bytas ut eftersom de annars kan läcka ut partiklar och/eller mikroorganismer som fastnat på dess yta. nyligen installerade filter bör oftast sköljas igenom innan användning för att förhindra att extraherade föroreningar kommer ut i renvattnet.

Fördelar:

  • Filtren fungerar som absolutfilter som tar bort partiklar och mikroorganismer större än deras porstorlek
  • Fungerar effektivt om de inte är skadade
  • Enkelt underhåll, de behöver i princip bara bytas ut

Brister:

  • Blir blockerad när deras yta är täckt av föroreningar och ska därför användas som ett sista reningssteg
  • Tar inte bort lösta organiska och oorganiska molekyler och ämnen. Tar heller inte bort pyrogener
  • Kan inte regenereras

Ultrafilter

Ultrafilter är membranfilter som tar bort partiklar så små som makromolekyler av proteiner. Porerna är typiskt från 1nm till 10nm. Ultrafilter installeras vanligen nära tappstället i vattenanläggningar för ultrarent vatten. De reducerar koncentrationen av mikroorganismer och stora molekyler inklusive nucleaser och endotoxiner. Ultrafilter måste regelbundet saneras eller bytas ut för att bibehålla effekten. Det är ett effektivt sätt att producera vatten med hög kvalitet när det gäller partiklar, bakterier och pyrogener.

Fördelar:

  • Tar effektivt bort kolloider, enzymer mikroorganismer och endotoxiner
  • Fungerar effektivt om de inte är skadade

Brister:

  • Tar inte bort lösta organiska eller oorganiska substanser
  • Kan bli blockerade om de belastas med höga halter av högmolekylära föroreningar

Andningsfilter till tankar

Hydrofoba mikroporösa filter används ofta som andningsfilter till tankar. De förhindrar att partiklar och bakterier kommer in via luften när man använder vatten från tanken. Genom att kombinera filtren med absorptionsmedia kan man minimera risken för att CO2 och organiska ämnen kan komma in och påverka vattnet i tanken. Dessa filter måste bytas ut regelbundet.

Avgasningsmembran

En kontaktfunktion används med hydrofoba material för att ta bort lösta gaser (CO2, O2) i renvatten. Vattenströmmen passerar på ena sidan membranet och en flushgas eller vacuum används på andra sidan membranet. Hastigheten på gasborttagandet är beroende av permeabiliteten på membranet, kontaktytan, kontakttiden och differentialtrycket över membranet.

UV-lampor

UV-lampor används ofta mot bakterier och för att bryta ner organiska ämnen i renvatten. Man använger vanligtvis lågtryckslampor med en våglängd på 185nm och 254nm. Våglängden 254nm har störst effekt på bakteriernas DNA och RNA redan vid låga doser genom att förhindra att de kan fortsätta reproducera sig i renvattnet. UV-lamporna måste designas rätt så att de ger en tillräckligt stor dos av UV till mikroorganismen för att inaktivera dem. Oftast sitter de inuti en hållare och en tunn vattenhinna rinner förbi på utsidan. Lägre våglängder som 185nm används för att effektivt oxidera organiska ämnen eftersom de bryter ner långa molekyler i mindre delar samt skapar en laddning över dem. Eftersom de nu har en laddning kan de enkelt plockas bort med jonbytare. En jonbytare före en UV-lampa med 185nm tar bort de redan laddade organiska ämnena och bara de oladdade passerar vilket ger en bättre effekt. Jonbytaren efter UV-lampan tar sedan bort de nu laddade partiklarna (se mer om ELGAs PureSure.system). UV med 185nm är högeffektivt oxidant och är en nyckelkomponent när man producerar ultrarent vatten med den lägsta halten av organiska ämnen.

Fördelar:

  • Oxidering av organiska ämnen (185nm och 254nm) för att nå TOC-halter på <5ppb
  • Effektiv mot bakterier

Brister:

  • Foto-oxidering av organiska ämnen är ett reningssteg som bara kan reducera TOC till en viss del
  • Ingen påverkan på joner, partiklar eller kolloider
  • Vattnets resistivitet minska tack vare att CO2 löses ut vid foto-oxidationen eftersom det producerar H2CO3 (H+, HCO3-).

 

 

 
 
 

Ninolab - av Soliditet diplomerat Trippel-A företag

AB Ninolab • P.O. Box 137 • SE-194 22 Upplands Väsby • Sweden  Leverantör av laboratorieutrustning i Sverige  • Phone +46-8-59096200 • info@ninolab.se
Website Contact: webmaster@ninolab.se