Cos'è l'addolcimento
Utilità
L'ADDOLCIMENTO DELL'ACQUA
Cenni sui principi e le modalità di realizzazione.
Il calcare
L'acqua che l'uomo preleva dalle falde o dalle sorgenti contiene disciolte sostanze di varia natura.
In particolare la presenza di bicarbonati di calcio e magnesio, in funzione della loro concentrazione e dell'uso cui l'acqua è destinata, può dare origine a seri inconvenienti.
Nell'acqua, i bicarbonati di calcio e magnesio (sostanze solubili) sono in equilibrio con i carbonati di calcio e magnesio e con l'anidride carbonica.
Un aumento della temperatura dell'acqua provoca il liberarsi di parte dell'anidride carbonica (che essendo un gas è
sempre meno solubile man mano che la temperatura aumenta), con conseguente sbilanciamento dell'equilibrio precedente. La reazione chimica fa si che per ripristinare l'equilibrio, altra anidride carbonica venga prodotta, trasformando pertanto i bicarbonati
di calcio e magnesio in carbonati di calcio e magnesio, sostanze poco solubili e che tendono a precipitare formando l'incrostazione chiamata "calcare".
Equilibrio carbonico nell'acqua
Ca(HCO3)2 = bicarbonato di calcio (solubile)
CaCO3 = carbonato di calcio (poco solubile)
+ CO2 = anidride carbonica (gas poco solubile)
+ H2O = acqua
È interessante notare che lo squilibrio della reazione avviene già a temperature relativamente basse; ad esempio, nel caso di acqua erogata a 10-15 °C, è sufficiente il riscaldamento fino a 30-35 °C, per innescare il processo di precipitazione calcarea.
I sali di calcio e magnesio sciolti nell'acqua ne costituiscono la "durezza". Essa viene misurata in parti per milione (ppm) di carbonato di calcio; nell'uso più frequente si utilizza come unità di misura il grado francese (°Fr), dove 1°Fr. corrisponde a 10 ppm. di carbonato dì calcio.
Fra i vari metodi esistenti per eliminare calcio e magnesio dall'acqua (precipitazione controllata, scambio su zeoliti, ecc.), quello oggigiorno più diffuso è l'addolcimento con resine a scambio ionico.
Le resine per addolcimento
Le resine sono sostanze organiche prodotte artificialmente che hanno la prerogativa di avere un gruppo funzionale "mobile", ovvero una parte che è in equilibrio chimico tra la resina stessa e gli ioni disciolti nell'acqua.
Equilibrio ionico delle resine
R-Na = resina in forma sodio (rigenerata)
+ Ca = calcio
R-Ca = resina informa calcio (esaurita)
+ Na = sodio
Quando dell'acqua contenente calcio e magnesio attraversa il letto di resina in forma sodio, questi vengono trattenuti al posto del sodio presente, il quale viene rilasciato all'acqua. Abbiamo così ottenuto il nostro scopo, ovvero eliminare calcio e magnesio i cui
carbonati sono incrostanti, sostituendoli con del sodio, il cui carbonato è perfettamente solubile e non incrostante.
Naturalmente si arriverà a un punto tale che la resina non sarà più in grado di fermare calcio e magnesio, in quanto saranno ormai rimasti pochissimi ioni sodio disponibili per lo scambio. A questo punto la resina viene definita "esaurita", e per ripristinare la forma
sodio originaria occorre effettuare la rigenerazione. Per fare ciò si fa passare attraverso la resina acqua contenente una forte concentrazione di ioni sodio "salamoia", (è una soluzione formata da acqua e cloruro di sodio "Nacl" ovvero, sale in pastiglioni o in grano, sale grosso da cucina), tale da rovesciare l'equilibrio verso la ricostituzione della resina in forma sodio, con rilascio del calcio e magnesio precedentemente trattenuti. Una volta effetuato lo scambio attraversando la resina, la salamoia arricchita dai sali di calcio e magnesio asportati dalla resina, viene scaricata nelle acque reflue.
Per effettuare l'intera operazione di rigenerazione viene utilizzata una speciale apparecchiatura chiamata ADDOLCITORE.
Gli addolcitori
Gli addolcitori sono gli apparecchi che permettono di addolcire l'acqua utilizzando le resine a scambio ionico. L'addolcitore in se è semplicemente un contenitore riempito con delle resine e attraverso il quale passa l'acqua da addolcire.
Tale contenitore deve pero' permettere l'effettuazione della rigenerazione delle resine e pertanto esistono diversi tipi di addolcitori che si differenziano tra loro (oltre che per le dimensioni) per il modo con cui viene effettuata la rigenerazione.
L'addolcitore più semplice prevede un'apertura attraverso la quale si introduce direttamente sulle resine il sale, facendo poi passare acqua in modo da scioglierlo lentamente, questi sono denominati ADDOLCITORI MANUALI.
Fermo restando i principi di funzionamento menzionati, i metodi di rigenerazione si sono man mano evoluti;
negli ADDOLCITORI AUTOMATICI la rigenerazione si effettua facendo in modo che una soluzione salina concentrata (salamoia) venga aspirata e fatta passare attraverso le resine per mezzo dell'energia idraulica dell'acqua stessa (eiettori), senza dover aprire il contenitore delle resine, tutta la procedura avviene automaticamente.
Da qui in avanti esistono sistemi di rigenerazione via via più raffinati fino ad arrivare agli automatismi integrali. Fra questi ultimi, che ormai sono i più diffusi, ricordiamo gli automatismi temporizzati (la rigenerazione viene effettuata automaticamente nei giorni
e all'ora stabilita), quelli volumetrici (la rigenerazione viene effettuata automaticamente solo dopo il passaggio della quantità d'acqua prefissata), quelli misti tempo-volume (la rigenerazione avviene dopo il passaggio della quantità d'acqua prefissata, ma comunque
ad una data ora e si può impostare anche un determinato giorno, detta rigenerazione forzata).
Sono inoltre diffusi impianti a doppia colonna, normalmente con comando volumetrico, i quali permettono l'erogazione continua (24 ore su 24), avendo una colonna di resine in esercizio ed una in rigenerazione. Ovviamente la scelta del tipo di automatismo da utilizzare è in relazione all'applicazione specifica dell'addolcitore.
Usi dell'acqua addolcita
L'acqua "dura" ovvero l'acqua contenente calcio e magnesio in quantità elevata, provoca vari inconvenienti. Fra essi il più diffuso è senz'altro la formazione di incrostazioni calcaree che impediscono il regolare scambio termico (il calcare è un ottimo isolante,
c.ca 100 volte più del ferro!!), in caldaie, scambiatori, scaldabagni, caldaiette murali, resistenze di lavatrici e lavastoviglie, ecc.; le stesse incrostazioni possono anche impedire il passaggio dell'acqua nelle tubazioni, provocare il grippaggio di valvole,
saracinesche, miscelatori, stimolare l'instaurarsi di fenomeni corrosivi, provocare rotture per carichi elettrici anomali.
In alcuni processi chimici, inoltre, la durezza presente nell'acqua interferisce con la lavorazione, reagendo direttamente con i prodotti trattati. Vanno infine menzionati tutti gli inconvenienti che si riscontrano nell'ambito strettamente domestico: l'utilizzo di acqua dura rende ruvidi ed opachi gli indumenti ed i capelli, la pelle è più secca in quanto il calcare tende ad ostruirne i pori, il gusto ed il sapore dei cibi e delle bevande preparate con acqua dura è alterato e meno gradevole, è necessario aumentare le dosi di detersivo per il bucato, ecc. A questo ultimo proposito va anche segnalato un risvolto "ecologico" del fenomeno, in quanto l'uso di acqua
addolcita permette di utilizzare e quindi scaricare una quantità inferiore di detersivi che possono contenere sostanze inquinanti (fosfati, ecc.)
L'acqua addolcita ha quindi numerosissime utilizzazioni sia in campo civile che industriale, ovvero ovunque l'acqua abbia la possibilità di provocare inconvenienti come accennato.
In campo civile si addolcisce almeno parzialmente anche l'acqua potabile, sia per i vantaggi di tipo "igienico-sanitario " (sapore, morbidezza degli indumenti e dei capelli con essa lavati), ma anche per preservare dal calcare gli impianti domestici (lavatrici,
lavastoviglie, scaldabagni, caldaie murali, miscelatori, rubinetteria in genere, ecc.).
Va sottolineato, comunque, che l'addolcimento dell'acqua non va assolutamente interpretato (come spesso accade) come una depurazione o comunque una potabilizzazione dell'acqua, in quanto ad eccezione della durezza tutte le altre
caratteristiche rimangono inalterate, ivi compreso il contenuto salino totale (non vi sono più calcio e magnesio, ma al loro posto vi è del sodio).
Quanto accennato nella presente relazione informativa ha lo scopo di chiarire le linee generali dei principi e delle applicazioni dell'addolcimento dell'acqua.