Struktura

Metody úpravy vody

Metody úpravy vody

Málokterá vody je vhodná k okamžitému použití, a proto je třeba vodu přizpůsobit účelu užití. Rozdílné parametry kvality musí naplňovat voda pitná (užitková) a voda použitá jako součást vlhčícího roztoku. Nejen pro ofsetový tisk se využívá několik metod s různou účinností. Patří sem:

  • Mikrofiltrace

  • Ultrafiltrace

  • Nanofiltrace

  • Převrácená (reverzní) osmóza

Zásadním kritériem kvality použité vody je její čistota a to především obsah minerálů, které mají zásadní vliv na tvrdost vody a s ní související elektrickou vodivost roztoku.

Metody změkčování vody

Jde o způsoby úpravy vody pro její použití v ofsetovém tisku ve formě vlhčicího roztoku. Pomocí jednotlivých metod úprav vody lze redukovat podíl nevhodných látek na optimální úroveň. Jde o proces odstranění minerálů způsobující jejich tvrdost vody. Odstraňují se CaO a MgO. Podíl ostatních nevhodných látek (hydrogenuhličitanů, chloridů a dusičnanů) zůstává zachován. Zařízení k tomuto účelu jsou finančně dostupná a jsou součástí zařízení na přípravu vlhčicího roztoku.

Obr. 1: Účinnost jednotlivých druhů filtračních postupů

Ultrafiltrace a mikrofiltrace

Oba procesy se využívají v rámci alternativního způsobu úpravy a čištění vody. Od konce 80. let dvacátého století se začala řešit možnost využití membránových technologií při výrobě a čištění vody. Hlavním problémem byla malá filtrační kapacita limitovaná průtokovou rychlostí a jejím snížením vlivem ucpání membrány. Průlomem v této oblasti bylo použití dutých vláken pro výrobu pitné vody přibližně od 90. let dvacátého století. Jejich využití si vyžádala legislativa USA uzákoněním povinnosti odstranění mikroorganismů odolných proti dezinfekci (Giardia, Cryptosporidium).

Princip ultrafiltrace a mikrofiltrace

K procesu separace  - odstranění nečistot -  přes filtrační jednotku lze použít vodu nebo vzduch, případně i kombinací obou. Hnací silou, umožňující průtok vody přes membrány těchto systémů, je tlak nebo vakuum.

Obr. 2: Průřez filtrační jednotkou

Srovnání ultrafiltrace a mikrofiltrace s konvenčními systémy

Při porovnání systémů ultrafiltrace a mikrofiltrace s klasickými – konvenčními – systémy zjistíme několik zásadních rozdílů v jejich účinnosti:

  • filtrační systémy dosahují odstranění nečistot fyzickým oddělením

  • nevyžadují fyzikálně chemické ošetření před filtračním médiem k dosažení požadované úrovně velikosti propouštěných částic

  • konvenční systémy vyžadují chemickou předúpravu ke zvýšení účinnosti

  • jednotná velikost filtrovacích otvorů (cca 0,1 μm)

  • odstraní cílené velikosti částic mikroorganismů

  • konvenční písková filtrace má pórovitost v rozmezí (30–70 μm) s proměnlivou účinností

Nanofiltrace

Pracuje na podobném principu jako převrácená osmóza, ale používá membrány s póry o velikosti 1 – 3nm. Proces filtrace pracuje na sítovém efektu podobně jako u předcházejících způsobů ultrafiltrace a mikrofiltrace. Tento proces využívá pracovní tlaky v rozsahu od 0,5 – 1,5 MPa. Tuto metodu lze s úspěchem využívat při změkčování vody, kdy membrány zachycuje ionty solí. Metoda nanofiltrace se využívá k odstraňování:

  • patogenních látek

  • prekurzorů chlorových derivátů, které vznikly při dezinfekci vody

  • organických látek s molekulovou hmotností nad 200

  • pesticidů a podobně.

Převrácená osmóza

Tato metoda je účinnější než předešlé metody, kdy kromě odstranění minerálních látek způsobujících tvrdost vody lze tímto způsobem odstranit také dusičnany, chloridy a sírany. Voda upravena předešlými způsoby, je zbavena minerálních látek, které jsou zodpovědné za elektrickou vodivost. Proto je třeba speciálními přísadami ji upravit na zbytkovou tvrdost v rozmezí 8 až 12dH.

Obr. 3: Princip převrácené osmózy

Shrnutí

V České republice jsou tyto systémy zatím poměrně málo rozšířené, avšak lze očekávat jejich masivní rozšíření. Především v rámci modernizace stávajících čističek odpadních vod a průmyslových zařízení spotřebovávajících povrchovou vodu. Mezi výhody membránových jednotek patří možnosti sériového či paralelního uspořádání, které zvyšuje jejich účinnost. Lze rovněž velmi dobře kombinovat s již existujícími (chemickými a biochemickými) metodami čištění odpadních vod a dosahovat tím vynikajících výsledků a zvyšovat kvalitu vody. Ve větších polygrafických provozech se můžeme setkat se zařízeními určenými k filtraci a úpravě vody před tiskem, jde převážně o stanice převrácené osmózy, které upravují vodu jako budoucí součást vlhčicího roztoku, současně provádí její chlazení na pracovní teplotu 10 - 15C a dávkují stabilizátor vlhčení v množství 2 – 4% případně dodávají a vyhodnocují množství izopropylalkoholu.

Kontrolní otázky

  • Popište princip mikrofiltrace.

  • Jaké látky se separují z vody prostřednictvím převrácené osmózy?

  • Co tvoří filtrační bariéru v případě ultrafiltrace a mikrofiltrace?

  • Jaká je účinnost filtračních membrám oproti klasickému způsobu filtrace?

  • Jaká je velikost pórů membrány v případě nanofiltrace?

  • Proč změkčujeme vodu, která má být součástí vlhčicího roztoku ofsetového tisku? Vysvětlete.

Zdroje

  • Microfiltration and ultrafiltration membranes for drinking water. 1st ed. Denver, C American Water Works Association, c2005, xxii, 257 s. ISBN 15-832-1360-0.
  • Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Ústav kvasné chemie a bioinženýrství: Separace v biotechnologiích. [online]. 2011. 20 s. [cit. 2012-02-12].http://eso.vscht.cz/cache_data/1157/www.vscht.cz/kch/kestazeni/sylaby/separ.pdf.
  • JELÍNEK, Luděk. Desalinační a separační metody v úpravě vody. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická, 2008, 171 s. ISBN 978-80-7080-705-7.
  • ŠPINAR, Bohumil, PALL Austria Filter: Využití membránové mikrofiltrace pro úpravy vody. [online]. Praha. 90 s. [cit. 2012-02-12]. Dostupné z WWW: Zdroj:http://voda.tzb-info.cz/vlastnosti-a-zdroje-vody/10262-moznosti-intenzifikace-procesu-upravy-vody-mikrofiltrace-a-ultrafiltrac

Obrázky

  • Obr. 1 - 3: Archiv autora.
Logolink