Omekšavanje vode je jedan od prvih i osnovnih tretmana industrijskih voda. Ta činjenica ukazuje na važnost ovog procesa za industrijski tretman voda. Voda prirodno uvek sadrži određeni nivo tvrdoće, odnosno narodski “troši sapun”, u zavisnosti od tipa i sastava zemljišta sa kojim je voda bila u kontaktu, pa izraz omekšavanje vode označava svaki proces tretmana kojim se uklanja tvrdoća vode.
U industriji i proizvodnim pogonima koji koriste vodu tvrdoća vode (gotovo) uvek predstavlja problem i nepoželjnu karakteristiku jer mineralne naslage koje se formiraju usled tvrdoće predstavljaju problem za izmenjivače toplote, rapidno smanjuju energetsku efikasnost svih uređaja koji koriste vodu, oštećuju pumpe, elektro-ventile, senzore i procesnu opremu, smanjuju prečnik cevovoda, povećavaju napor pumpanja, stvaraju podlogu za razvoj mikro-organizama koji zatim sinergetski intenziviraju sve navedene procese.
Omekšavanje industrijske vode u proizvodnji se najčešće vrši da bi se zaštitio parni kotao ili generator vodene pare, ali takođe i za omekšavanje vode u rashladnim sistemima i evaporativnim kondenzatorima u industrijskim i komercijalnim objektima, kao i za napajanje reverzne osmoze ili za zaštitu specijalnih uređaja u određenim industrijama (na primer za autoklave i sterilizatore u industriji hrane i pića, vodenog sistema hlađenja varilačkih aparata u auto-industriji i drugim aplikacijama).
Proces omekšavanja vode se može vršiti na više načina: jonskom izmenom, omekšavanjem krečom, helatnim agensima, destilacijom, reverznom osmozom i dr. od kojih je najzastupljeniji metod baziran na jono-izmenjivačkim masama. Omekšavanje jono-izmenjivačkim masama se ogleda u izmeni katjona koji čine tvrdoću vode (Ca 2+ , Mg 2+) sa katjonom (Na+) koji je (uglavnom) neškodljiv za dalju industrijsku upotrebu tako tretirane vode. Ovaj proces se odvija prolaskom vode kroz filtersku posudu koja je ispunjena jono-izmenjivačkom masom (eng. Ion-exchange resin). Jonska masa katjonskog tipa je vrsta filtracione mase koja se napravljena od sintetičkog organskog polimera (umreženog polistirena nastalog kopolimerizacijom sa divinilbenzenom). Postupak umrežavanja dovodi do stvaranja rešetke u matriksu polimerne strukture i to smanjuje kapacitet za izmenu jona tvrdoće vode (jer joni metala teže prolaze kroz rešetku), ali poboljšava otpornost jonske mase na habanje i daje stabilnost proizvoda za komercijalnu upotrebu.
Upravo ovi suprotni zahtevi stvaraju izazov proizvođačima jonskih masa. Proizvođači moraju da konstantno rade na razvoju i unapređenju sa ciljem dobijanja proizvoda koji ima što veći kapacitet jonske izmene, ali istovremeno pokazuje robusnost, dugotrajnost i otpornost na fizičko-hemijske uticaje. Kompanija PUROLITE se posebno ističe u ovom pogledu stvarajući premijum proizvod koji karakteristima i dugotrajnošću opravdava početno ulaganje.
Jonska smole vizuelno izgledaju kao sitne perlice radijusa 0.25 – 1.5 mm, prozirne ili ćilibarno žućkaste boje. Perlice su porozne (šupljikave) što im daje veliku aktivnu površinu za kontakt sa vodom. Matriks polimera je inertan nosač na koji se hemijski dodaju različite aktivne jonske grupe i u zavisnosti od toga koja je jonska grupa dodata, jonska masa će ispoljavati različite afinitete za polutante iz vode.
Konkretno za omekšivačke jonske mase aktivna jonska grupa je sulfonska kiselina koja predstavlja mesto gde je vezan jon natrijuma (Na+) i koji se izmenjuje sa jonima Ca 2+ i Mg 2+ iz tvrde vode. Pošto je za polimerni matriks u ovom slučaju vezana jaka kiselina, a afinitet pokazuju prema katjonima, omekšivačke smole se nazivaju i jako kisele katjonske smole (eng. Strong acid cation resin – SAC resin). Važno je naglasiti da omekšivačka jonska masa ima afinitet da vezuje i druge prisutne katjone iz vode kao što su gvožđe (Fe 2+ i Fe 3+) i mangan (Mn 2+) međutim to je nepoželjna pojava, jer ovi joni izazivaju taloženje i zapušenje matriksa smole i smanjuju kapacitet omekšavanja, pa je potrebno sprečiti adekvatnim predtretmanom.
Nakon što se jono-izmenjivačka smola potpuno zasiti, odnosno kada sve slobodne sulfonske grupe vežu kalcijum i magnezijum,a oslobode jone natrijuma, tada prestaje proces omekšavanja vode i kroz filter nadalje prolazi voda koja nije tretirana. Da bi se jonske-smole vratile u početno stanje, potrebno je izvršiti takozvanu regeneraciju smole, odnosno povratno istiskivanje vezanih jona Ca 2+ i Mg 2+. To se postiže tako što se u filtersku kolonu unese jako koncentrovan vodeni rastvor kuhinjske soli (NaCl), čime se inicira obrnuta izmena jona, sada joni natrijuma (Na+) koji su u mnogo većoj koncentraciji istiskuju jone Ca 2+ i Mg 2+ i vraćaju jonsku masu u početno stanje. Jonska masa je sada spremna za ponovni ciklus omekšavanja.
Potrebno je naglasiti da se odpadni zasićeni vodeni rastvor kuhinjske soli mora izbaciti iz filtera kao otpadna voda i da ta voda sadrži visoke koncentracije jona Na+ kao i istisnute jone Ca 2+ i Mg 2. U mnogim industrijama ovako nastala otpadna voda predstavlja izazov za tretman i ispuštanje u prijemnik. Za rešavanje tog problema, potrebno je razmatranje svake aplikacije posebno, jer je ponekad moguće iskoristiti vode iz drugih industrijskih procesa da bi se rešio ovaj problem.
Za pravilno projektovanje omekšivačkog filtera potrebno je uzeti u obzir sve navedene činjenice i izbeći probleme koji se mogu javiti pogrešnim izborom jonske mase, njene količine, protoka vode kroz omekšivač, perioda regeneracije, optimalne koncentracije kuhinjske soli za potrebe regeneracije i drugih faktora. Kompanija PUROLITE je razvila specijalan software pomoću koga se mogu dobiti optimalni parametri za izbor odgovarajućeg omekšivača uz maksimalnu uštedu u potrošnji kuhinjske soli.
Osnovni proizvod za omekšavanje vode proizvođača PUROLITE je jonska smola PUROLITE C100E, a pored njega postoje i brojni specijalizovani proizvodi za sledeće primene: omekšavanje vode koja sadrži visoku koncentraciju gvožđa, omekšavanje sa visokom efikasnošću regeneracije, omekšavanje vode koja ima visoku temperaturu, omekšavanje kondenzata parnog kotla, omekšavanje vode za piće i industriju hrane