Saltvattenklorering
Saltvattenklorering är en process som använder löst salt (1000–36 000 ppm eller 1–36 g/L) för klorering av simbassänger och badtunnor . Klorgeneratorn (även känd som saltcell, saltgenerator, saltklorinator eller SWG) använder elektrolys i närvaro av löst salt för att producera klorgas eller dess lösta former, hypoklorsyra och natriumhypoklorit , som redan vanligtvis används som desinficeringsmedel i bassänger. Väte produceras också som biprodukt.
Skillnad från traditionell poolklorering
Förekomsten av klor i traditionella simbassänger kan beskrivas som en kombination av fritt tillgängligt klor (FAC) och kombinerat tillgängligt klor (CAC). Medan FAC är sammansatt av det fria klor som är tillgängligt för att desinficera vattnet, inkluderar CAC kloraminer , som bildas genom reaktionen av FAC med aminer (införs i poolen av mänsklig svett, saliv, slem, urin och andra biologiska ämnen, och av insekter och andra skadedjur). Kloraminer är ansvariga för "klorlukten" i pooler, samt hud- och ögonirritation. Dessa problem är resultatet av otillräckliga nivåer av fritt tillgängligt klor, och indikerar en pool som måste "chockas" genom tillsats av 5–10 gånger den normala mängden klor. I saltvattenpooler använder generatorn elektrolys för att kontinuerligt producera fritt klor. Som sådan är en saltvattenpool eller badtunna faktiskt inte klorfri; den använder helt enkelt tillsatt salt och en klorgenerator istället för direkt tillsats av klor. Det bränner också bort kloraminer på samma sätt som traditionella stötar (oxidationsmedel). Som med traditionellt klorerade pooler måste saltvattenpooler övervakas för att upprätthålla korrekt vattenkemi. Låga klornivåer kan orsakas av otillräckligt salt, felaktig (låg) klorgenereringsinställning på SWG-enheten, högre klorbehov än normalt, låg stabilisator, solexponering, otillräcklig pumphastighet eller mekaniska problem med klorgeneratorn. Salthalten kan sänkas på grund av utstänk, backspolning och utspädning via regnvatten.
Hälsoproblem
Forskning har visat att eftersom saltvattenpooler fortfarande använder klorsanering, genererar de samma desinfektionsbiprodukter (DBP) som finns i traditionella pooler. Av största oro är haloketoner och trihalometaner (THMs) av de som den dominerande formen är bromoform . Mycket höga nivåer av bromoform – upp till 1,3 mg per liter, eller 13 gånger Världshälsoorganisationens riktvärden – har hittats i vissa offentliga saltvattenspooler.
Tillverkare har tillverkat saltvattenklorgeneratorer i USA sedan början av 1980-talet, och de dök först upp kommersiellt i Nya Zeeland i början av 1970-talet (Aquatech IG4500).
Drift
Klorinatorcellen består av parallella titanplattor belagda med rutenium och ibland iridium . Äldre modeller använder sig av perforerade (eller mesh) plattor snarare än solida plattor. Elektrolys lockar naturligt kalcium och andra mineraler till plattorna. Sålunda, beroende på vattenkemi och användningsgrad, kommer cellen att kräva periodisk rengöring i en mild syralösning (1 del HCl till 15 delar vatten) som tar bort ansamlingen av kalciumföreningskristaller , såsom kalciumkarbonat eller kalciumnitrat. Överdriven uppbyggnad kan minska cellens effektivitet. Att köra klorinatorn under långa perioder med otillräckligt salt i poolen kan ta bort beläggningen från cellen som sedan kräver en dyr [ förtydligande behövs ] ersättning, liksom att använda för stark syratvätt.
Saltvattenpooler kan också kräva stabiliseringsmedel ( cyanursyra ) för att förhindra att solens UV -strålar bryter ner fritt klor i poolen. Vanliga nivåer är 20–50 ppm. De kräver också att pH-värdet hålls mellan 7,2 och 7,8 med klor som är mer effektivt om pH-värdet hålls närmare 7,2. De genomsnittliga saltnivåerna ligger vanligtvis i intervallet 3000-5000 ppm, mycket mindre än havet, som har saltnivåer på runt 35.000 ppm. I simbassänger hälls vanligtvis salt över botten och sopas med poolborsten tills det löser sig; om koncentrerad saltlösning släpps in i returvattensystemet kan det orsaka att kloreringscellen inte fungerar på grund av överledningsförmåga.
Saltvattenklorering producerar ett överskott av hydroxyljoner, och detta kräver frekvent tillsats av saltsyra (HCl, även känd som muriatinsyra ) för att neutralisera alkaliniteten. Den initiala klorkemin är som följer.
4NaCl → 4Na+ + 4Cl− Salt löser sig i vatten.
4Na+ + 4Cl− → 4Na + 2Cl2 Genom elektrolys.
4Na + 4H20 → 4Na+ +4OH− + 2H2 Reaktion av metalliskt natrium med vatten.
2Cl2 + 2H2O → 2HClO + 2H+ + 2Cl− Hydrolys av vattenhaltig klorgas.
2HClO → HClO + ClO− + H+ Dissociation av underklorsyrlighet vid pH 7,5 och 25C.
4NaCl + 3H2O → 4Na+ + HClO + ClO− + OH− + 2Cl− + 2H2 Netto av allt ovanstående.
Tillsats av saltsyra för att återställa pH till 7,5
HCl + 4Na+ + HClO + ClO− + OH− + 2Cl− +2H2 → HClO + OCl− +H2O + 4Na+ + 3Cl− +2H2.
4NaCl + HCl + 2H2O → HClO + OCl− + 4Na+ +3Cl− + 2H2 Netto av de två sista.
För- och nackdelar
Fördelarna med saltsystem i pooler är bekvämligheten och den konstanta leveransen av rent klorbaserat desinfektionsmedel. Minskningen av irriterande kloraminer kontra traditionella kloreringsmetoder och den "mjukgörande" effekten av elektrolys som reducerar lösta alkalimineraler i vattnet upplevs också som fördelar. För vissa personer som är känsliga för klor kan dessa system vara mindre stötande.
Nackdelar är den initiala kostnaden för systemet, underhåll och kostnaden för ersättningsceller. Salt är frätande och kommer att skada vissa metaller och en del felaktigt förseglad sten. Men eftersom den idealiska saltlösningskoncentrationen i en saltklorerad pool är mycket låg (<3 500 ppm, tröskeln för människans smakuppfattning av salt; havsvatten är ungefär tio gånger denna koncentration), uppstår skador vanligtvis på grund av felaktigt underhållen poolkemi eller felaktigt underhåll av elektrolytcellen. Tillverkare av poolutrustning kommer vanligtvis inte att garantera av rostfritt stål som skadats av saltvattenpooler. Ansamlingar av kalcium och andra alkaliska fällningar kommer att ske naturligt på katodplattan, och ibland i själva poolen som " fjällning ". Regelbundet underhåll av cellen är nödvändigt; underlåtenhet att göra det kommer att minska cellens effektivitet. Vissa konstruktioner av saltlösningsklorinatorer använder en metod med "omvänd polaritet" som regelbundet växlar rollerna för de två elektroderna mellan anod och katod , vilket gör att denna kalciumuppbyggnad löses upp från den ackumulerande elektroden. Sådana system minskar men eliminerar inte behovet av att rengöra elektrolytcellen och förekomsten av kalciumbeläggning i vattnet.
När klor genereras kommer pH att stiga vilket gör att klor blir mindre effektivt. Många system med kemiautomation kan känna av det stigande pH och automatiskt införa antingen CO2 eller saltsyra för att få tillbaka pH till målnivån.
Automationssystem kommer också att hantera nivåerna av desinfektionsmedel genom att övervaka vattnets ORP- eller redoxnivåer. Detta gör att endast den nödvändiga mängden klor kan genereras baserat på efterfrågan.
Natriumbromid kan användas istället för natriumklorid , som producerar en brompool. Fördelarna och nackdelarna är desamma som för ett saltsystem. Det är inte nödvändigt att använda en kloridbaserad syra för att balansera pH. Dessutom är brom bara effektivt som ett desinficeringsmedel, inte som ett oxidationsmedel, vilket ger ett behov av att lägga till en "chock" såsom väteperoxid eller någon klorbaserad chock för att bränna bort oorganiskt avfall och frigöra kombinerade bromer. Detta extra steg behövs inte i ett natriumkloridsystem, eftersom klor är effektivt både som desinfektionsmedel och som oxidationsmedel. En användare skulle bara behöva "superklorinera" eller öka klorproduktionen i cellen ibland. Det skulle normalt vara mindre än en gång i veckan eller efter tunga badmassor.