Resterende klor (hovedsageligt hypochlorsyre HOCl og hypochlorit OCl⁻) har en stærk oxiderende og destruktiv effekt på ionbytterharpikser. Denne ødelæggelse er en kemisk nedbrydningsproces, der væsentligt forkorter harpiksens levetid og reducerer dens udvekslingskapacitet.
Kernen i ionbytterharpiks er dens tværbundne- polymerrygrad. Resterende klor, som en stærk oxidant, angriber benzenringens struktur og ødelægger dens aromaticitet. Mere alvorligt, det oxiderer og nedbryder carbon-carbonbindingerne, der forbinder polymerkæderne, og brobindingerne af tværbindingsmidlet, divinylbenzen.
For funktionelle grupper, såsom sulfonsyregrupper, svækker den oxidative nedbrydning af rygraden med resterende chlor bindingspunkterne for sulfonsyregrupperne, hvilket i sidste ende fører til løsrivelse af sulfonsyregrupperne og tab af udvekslingskapacitet.
Oxidation af harpiksen med restklor forårsager et permanent fald i udvekslingskapaciteten. De beskadigede funktionelle grupper kan ikke regenereres, hvilket resulterer i reduceret harpiksbehandlingskapacitet; kortere driftscyklusser kræver hyppigere regenerering, hvilket øger driftsomkostningerne (regenereringsmiddel, vandforbrug, tid); og harpiksbrud, da den oxidative nedbrydning af rygraden fører til nedsat harpiksstyrke, hvilket gør den skør og skrøbelig. Affald øger systemets trykfald, tilstopper vandfordelere og forurener spildevandet; organisk stof opløses, og nedbrydningsprodukter (såsom lavmolekylære organiske syrer og aminer) udvaskes fra harpiksen og forurener det behandlede vand.
Hvordan fjerner man resterende klor?
Metoder til at fjerne resterende klor skal være effektive, pålidelige og økonomisk gennemførlige. De vigtigste metoder er som følger:
1. Adsorption af aktivt kul
Et vel-designet leje med aktivt kul (kontakttid for tom leje EBCT er typisk 5-15 minutter) kan reducere indstrømmende resterende klor fra 1-2 mg/L til < 0,01 mg/L.
Adsorptionskapaciteten af aktivt kul for resterende chlor er typisk i området 0,1-1,0 gCl2/g aktivt kul, afhængigt af kulstoftypen, vandkvaliteten og driftsbetingelserne. Det betyder, at et kilogram aktivt kul kan behandle hundreder til tusindvis af liter klorholdigt vand (baseret på en resterende klorkoncentration på 1 mg/L).
Aktivt kul har et stort specifikt overfladeareal (typisk 800-1500 m²/g) og en veludviklet mikroporøs struktur, der gør det muligt effektivt at fjerne resterende klor gennem fysisk adsorption og kemisk reduktion (reducerende steder på overfladen med aktivt kul reducerer HOCl/OCl⁻ til Cl⁻).
Advantages: High removal efficiency (typically >99 %), i stand til samtidig at fjerne organisk materiale, lugte, farve og andre forurenende stoffer fra vand. Enkel betjening og forholdsvis bekvem vedligeholdelse (regelmæssig tilbageskylning, udskiftning efter mætning).
2. Dosering af kemisk reduktionsmiddel:
Teoretisk set kræver fjernelse af 1 mg/L resterende chlor (Cl2) ca. 1,46 mg/L NaHSO3 (eller ca. 1,34 mg/L SO2). I praktiske applikationer er dosisforholdet typisk 1,8:1 til 3:1 (mg NaHSO3 : mgCl2) under hensyntagen til ufuldstændige reaktioner og sikring af en sikkerhedsmargin.
Præcis online overvågning af restklor og doseringspumper er påkrævet til lukket-sløjfekontrol for at sikre hverken underdosering (hvilket beskadiger harpiksen) eller overdosering (hvilket spilder reagenser og kan introducere yderligere ioner såsom SO₄²⁻).
Fordele: Ekstremt hurtig reaktion (sekunder), præcis doseringskontrol, lille fodaftryk, velegnet til håndtering af store flowhastigheder eller situationer med store udsving i resterende klorkoncentration.
3. Ultraviolet (UV) bestråling (mindre almindeligt anvendt): Specifikke bølgelængder af UV-lys (hovedsageligt 254 nm) kan fotolysere resterende klor. Dens effektivitet er imidlertid relativt lav (kræver højere doser), omkostningerne er høje, og den har krav til vandturbiditet og lystransmission. Det bruges generelt ikke som en almindelig metode til harpiksbeskyttelse og fjernelse af klorering, men snarere til desinfektion eller som en hjælpemetode.
