Хлорид калия (KCI)

В Китае еще недавно вместо хлористого натрия в промышленных установках для регенерации смолы использовался хлористый калий (КСl). Причина была в высоких налогах на поваренную соль, существовавших в то время, и это делало хлористый калий более выгодным в использовании.

Таблица 7-2 Альтернативные хлористому натрию регенерирующие агенты для промышленных умягчителей воды (NaCl основание = 1.0)

Хлористый калий также используется как заменитель соли при производстве пищевых продуктов. Однако, хлористый калий (в смеси с хлористым натрием) используется еще как безопасное противооблединительное средство для очистки тротуаров в зимнее время. Хлористый калий обладает рядом качеств, важных для регенирующего агента - хорошо растворяется и, при этом, может достигать почти такой же высокой концентрации в растворе, как и хлористый натрий.

Регенерация хлористым калием представлена следующей реакцией:

Ион калия имеет большее сродство с катионобменной смолой, чем ион натрия, поэтому реакция протекает легко. Однако, хотя атомный вес КСl - 74,5, a NaCl - 58,5, вес КСl, необходимого для эквивалентного уровня регенерации, будет равен весу хлористого натрия. Исключением является только случай, когда эффективность умягчителя больше 4200 грейн на фунт (12 г-экв/кг), что почти равно максимальной эффективности 4699 грейн на фунт КСl (13.4 г-экв/кг). Использование NaCl позволяет достигать эффективности 5994 грейн на фунт (17 г-экв/кг), что в 1,27 раз больше, чем при использовании хлористого калия. В прошлом раствор хлористого калия стоил значительно дороже хлористого натрия (приблизительно в три раза), что препятствовало его использованию.

Хлористый калий - встречающаяся в естественных условиях соль, большие залежи которой есть в Канаде и Соединенных Штатах. КСl имеет аналогичные хлористому натрию характеристики. Время от времени возникает некоторая обеспокоенность по поводу того, что молекулярный вес КСl выше, чем у NaCl. Теоретически, требуется 1.27 фунтов хлористого калия по сравнению с 1 фунтом хлористого натрия для проведения одинаково эффективной регенерации умягчителя воды. Этот факт был подтвержден в лабораторных исследованиях, когда КСl использовался вместо NaCl при прочих равных условиях в низкой концентрации (ниже пяти фунтов на кубический фут смолы - 80 г/л смолы). Однако, при повышении уровня соли выше пяти фунтов (12,7кг) были заметны небольшие изменения в свойствах смолы. Две кривые на рисунке 7-2 отражают эту тенденцию.

Делая акцент на эффективности регенерации умягчителя воды, можно сделать вывод, что чем эффективнее регенерация, тем больше требуется хлористого калия, чтобы компенсировать его низкую эффективность. Например: при попытке достичь эффективности 5000 грейн на фунт регенерирующего раствора, разница молекулярных масс КСl и NaCl в 27% становится существенной. При увеличении количества соли более 5 фунтов (12,7 кг), эти два регенерирующие раствора по эффективности становятся подобными, как показано в Таблице 7-3.

Рис. 7.2. Сравнение регенерационной способности хлорида кальция и хлорида натрия

Сравнение свойств регенерирующих растворов хлористого калия и хлористого натрия

Таблица 7-3 Соотношение потребляемого на регенерацию количества хлористого калия к хлористому натрию

Регенерирующий раствор, фунты	Удаленная жесткость, кг/фут3 смолы	Процентное соотношение снижения жесткости хлористым калием и натрием при равных массах регенерирующих растворов	Соотношение массы хлористого калия и хлористого натрия для одинакового эффективного снижения жесткости
NaCl	KCl
4	16.48	14.62	88.7	1.13
8	25.59	25.36	99.1	1.01
15	33.30	32.59	98.9	1.02

Возможен и другой подход к сравнению уровней дозирования регенерирующих растворов: чем выше концентрация соли, тем более очевидна неиспользованность натрия и/или калия. Использование хлорида калия в качестве регенерирующего раствора позволяет получить низкий уровень натрия в умягченной воде, что является крайне важным фактором при диетической терапии.

Кроме того, использование КСl в качестве регенерирующего агента для умягчителей позволяет преодолеть ограничения по количеству натрия, попадающего в сточные воды.

Подобно хлориду натрия, хлорид калия является гигроскопичным и во влажных условиях поглощает воду и затвердевает. В сухих солевых хранилищах соль хлористого калия имеет склонность к слипанию подобно соли натрия во влажных условиях.

Хлористый натрий имеет тенденцию к кристаллизации соли над поверхностью рассола, что создает воздушную прослойку между рассолом и солью и приводит к понижению реальной концентрации солевого раствора. Рекристаллизация КСl обычно происходит на дне солевого бака. Рекристаллизация может продолжаться до образования слоя толщиной несколько дюймов на дне бака.

Рекристаллизация происходит в результате колебаний температуры. При повышении температуры раствора степень растворимости КСl повышается. При понижении температуры часть растворенного КСl выпадает в осадок на дне солевого бака. Кристаллы вместе с насыщенным раствором образуют очень твердую корку, которая растет из-за колебаний температуры в дневное и ночное время. Например, при падении температуры концентрированного раствора до 20°F (-6.6°С) в солевом баке может начаться рекристаллизация КСl. Эти температурные изменения создают практически необратимую циклическую кристаллизацию хлористого калия, который образует твердую массу ниже основания солевой сеточки. Эта проблема, прежде всего, возникает, если умягчитель находится на улице или в гараже.

Существуют несколько проблем, связанных с кристаллизацией. В умягчителях с поплавком для контроля уровня воды при приготовлении солевого раствора рекристаллизованный хлористый калий занимает пространство, предназначенное для солевого раствора. При кристаллизации снижается концентрация хлористого калия, используемого для регенерации, что приводит к уменьшению эффективности умягчителя. Во всех умягчителях при неконтролируемом процессе рекристаллизации осаждение хлористого калия может заблокировать клапан резервуара, что приведет к выходу умягчителя из строя.

Существует решение проблемы, связанной с рекристаллизацией. Температура солевого раствора должна быть неизменной. Для поддержания постоянной температуры изготовителями оборудования устанавливаются встроенные нагреватели.

Рекристаллизацию хлористого калия можно уменьшить следующим образом:

• поместить солевой бак на 4 - 6-дюймовой деревянной платформе

• положить под солевой бак 2-дюймовый пенопласт

• положить в бак солевую пластину

• не переполнять солевой бак регенерирующим раствором

• изолировать солевой бак выше уровня солевого раствора.

Использование хлористого калия для анионного удаления нитратов - см. главу 7.