Resterend chloor (voornamelijk hypochloorzuur HOCl en hypochloriet OCl⁻) heeft een sterk oxiderend en destructief effect op ionenuitwisselingsharsen. Deze vernietiging is een chemisch afbraakproces dat de levensduur van de hars aanzienlijk verkort en de uitwisselingscapaciteit ervan vermindert.
De kern van ionenuitwisselingshars is de verknoopte polymeerskelet. Resterend chloor tast als sterk oxidatiemiddel de benzeenringstructuur aan en vernietigt de aromatiteit ervan. Erger nog, het oxideert en breekt de koolstof-koolstofbindingen af die de polymeerketens verbinden, en de overbruggende bindingen van het- verknopingsmiddel divinylbenzeen.
Voor functionele groepen zoals sulfonzuurgroepen verzwakt de oxidatieve afbraak van de hoofdketen door achtergebleven chloor de bevestigingspunten van de sulfonzuurgroepen, wat uiteindelijk leidt tot het loskomen van de sulfonzuurgroepen en verlies van uitwisselingscapaciteit.
Oxidatie van de hars door achtergebleven chloor veroorzaakt een permanente afname van de uitwisselingscapaciteit. De beschadigde functionele groepen kunnen niet worden geregenereerd, wat resulteert in een verminderde harsbehandelingscapaciteit; kortere bedrijfscycli vereisen een frequentere regeneratie, waardoor de bedrijfskosten stijgen (regeneratiemiddel, waterverbruik, tijd); en harsbreuk, omdat de oxidatieve afbraak van de ruggengraat leidt tot een verminderde harssterkte, waardoor deze bros en kwetsbaar wordt. Puin vergroot de drukval in het systeem, verstopt de waterverdelers en vervuilt het afvalwater; organisch materiaal lost op en afbraakproducten (zoals organische zuren en aminen met een laag molecuulgewicht) lekken uit de hars, waardoor het behandelde water wordt vervuild.
Hoe restchloor verwijderen?
Methoden voor het verwijderen van achtergebleven chloor moeten efficiënt, betrouwbaar en economisch haalbaar zijn. De belangrijkste methoden zijn als volgt:
1. Actieve kooladsorptie
Een goed-ontworpen bed met actieve kool (de contacttijd voor een leeg bed (EBCT) is doorgaans 5-15 minuten) kan het influent-restchloorgehalte terugbrengen van 1-2 mg/l naar < 0,01 mg/l.
De adsorptiecapaciteit van actieve kool voor restchloor ligt doorgaans in het bereik van 0,1-1,0 gCl₂/g actieve kool, afhankelijk van het type koolstof, de waterkwaliteit en de bedrijfsomstandigheden. Dit betekent dat één kilogram actieve kool honderden tot duizenden liters chloorwater kan behandelen (gebaseerd op een restchloorconcentratie van 1 mg/L).
Actieve kool heeft een groot specifiek oppervlak (doorgaans 800-1500 m²/g) en een goed ontwikkelde microporeuze structuur, waardoor het achtergebleven chloor efficiënt kan verwijderen door middel van fysische adsorptie en chemische reductie (het verkleinen van de plaatsen op het oppervlak van de actieve kool reduceert HOCl/OCl⁻ tot Cl⁻).
Advantages: High removal efficiency (typically >99%), in staat om tegelijkertijd organisch materiaal, geuren, kleur en andere verontreinigende stoffen uit water te verwijderen. Eenvoudige bediening en relatief gemakkelijk onderhoud (regelmatig terugspoelen, vervanging na verzadiging).
2. Dosering van chemische reductiemiddelen:
Theoretisch is voor het verwijderen van 1 mg/l restchloor (Cl₂) ongeveer 1,46 mg/l NaHSO₃ nodig (of ongeveer 1,34 mg/l SO₂). In praktische toepassingen, rekening houdend met onvolledige reacties en het waarborgen van een veiligheidsmarge, is de doseringsverhouding doorgaans 1,8:1 tot 3:1 (mg NaHSO₃ : mgCl₂).
Nauwkeurige online monitoring van restchloor en doseerpompen zijn vereist voor gesloten-luscontrole om te voorkomen dat er sprake is van onderdosering (waardoor de hars wordt beschadigd) en ook niet van overdosering (waardoor reagentia worden verspild en extra ionen zoals SO₄²⁻ kunnen worden geïntroduceerd).
Voordelen: Extreem snelle reactie (seconden), nauwkeurige doseringscontrole, kleine footprint, geschikt voor het hanteren van grote stroomsnelheden of situaties met grote schommelingen in de restchloorconcentratie.
3. Ultraviolette (UV) bestraling (minder vaak gebruikt): Specifieke golflengten van UV-licht (voornamelijk 254 nm) kunnen resterend chloor fotolyseren. De efficiëntie ervan is echter relatief laag (waarvoor hogere doseringen nodig zijn), de kosten zijn hoog en er worden eisen gesteld aan de troebelheid van het water en de lichttransmissie. Het wordt over het algemeen niet gebruikt als reguliere methode voor harsbescherming en verwijdering van chlorering, maar eerder voor desinfectie of als aanvullende methode.
