Silicaatfilters: werking en silicaatverwijdering uit water
Silicaatfilter type 2: gerichte verwijdering van silicaat uit water
Een omgekeerde osmose systeem verwijdert het grootste deel van de opgeloste stoffen uit water. Een kwalitatief RO-membraan haalt doorgaans 95 tot 99% van de opgeloste stoffen uit het water. Voor veel toepassingen is dit voldoende, maar sommige toepassingen stellen nog hogere eisen aan de waterkwaliteit.
Een van de stoffen die na een omgekeerde osmose behandeling nog in kleine hoeveelheden aanwezig kan zijn is silicaat. Voor veel toepassingen vormt dit geen probleem maar bij gevoelige toepassingen zoals zeeaquaria kan zelfs een zeer lage silicaatwaarde ongewenst zijn.
Wanneer de laatste restanten silicaat verwijderd moeten worden, wordt een silicaatfilter type 2 gebruikt. Het silicaatfilter type 2 bevat een gespecialiseerde hars met sterke selectiviteit voor het binden van silicaat.
Een silicaatfilter type 2 is geen vervanging voor een DI-filter maar een aanvullende laatste zuiveringsstap. De meest effectieve combinatie voor silicaatverwijdering is:
RO-membraan → DI-filter → silicaatfilter
Elke stap in deze keten heeft zijn eigen functie en zorgt voor een verdere verlaging van de hoeveelheid silicaat.
Wat is silicaat?
Silicaat is een verzamelnaam voor verschillende verbindingen van silicium en zuurstof. In natuurlijk water komt silicaat voornamelijk voor doordat water door gesteente en bodem stroomt en daarbij kleine hoeveelheden siliciumverbindingen oplost.
De hoeveelheid silicaat in leidingwater verschilt sterk per regio en hangt af van de samenstelling van de bodem en de gebruikte waterbron.
In de meeste huishoudelijke toepassingen is silicaat geen probleem. Voor specifieke toepassingen zoals een zee-aquarium kan het echter ongewenste effecten veroorzaken.
Waarom is silicaat ongewenst?
Silicaat is vooral bekend binnen de wereld van zoutwateraquaria. Wanneer silicaat aanwezig is in het bijvulwater kan dit bijdragen aan de groei van kiezelalgen (diatomeeën). Deze organismen gebruiken silicaat om hun skelet op te bouwen.
Een te hoge silicaatwaarde kan hierdoor leiden tot:
- bruine aanslag op glas en stenen
- ongewenste algengroei
- verstoring van het biologische evenwicht
Wat doet een RO-membraan met silicaat?
De eerste stap in het verminderen van silicaat is het RO-membraan. Een omgekeerde osmose membraan verwijdert niet alleen silicaat maar ook het grootste deel van alle andere opgeloste stoffen. De exacte verwijdering hangt af van verschillende factoren:
- de kwaliteit van het membraan
- de waterdruk
- de temperatuur van het water
- de pH-waarde
- de conditie van het membraan
Een goed werkend RO-membraan verwijdert het grootste deel van het aanwezige silicaat, maar er blijven altijd kleine hoeveelheden over.
Voor veel toepassingen is dit voldoende. Wanneer extreem lage silicaatwaarden nodig zijn is een aanvullende behandeling noodzakelijk.
Wat doet een DI-filter met silicaat?
Na het RO-membraan kan voor verschillende toepassingen nog een DI-filter worden geplaatst. Een DI-filter verwijdert de resterende opgeloste ionen uit het water door middel van ionenwisseling.
Omdat silicaat in water als een negatief geladen ion aanwezig is wordt het opgenomen door de hars in een DI-filter. Een goed werkend DI-filter kan hierdoor ook de resterende silicaatwaarden sterk verlagen.
Toch heeft silicaat helaas een nadelige eigenschap: het behoort vaak tot de eerste stoffen die weer kunnen doorbreken wanneer een DI-hars verzadigd begint te raken.
Dit komt doordat silicaat minder sterk wordt vastgehouden door de hars dan sommige andere ionen. Hierdoor kan een DI-filter nog steeds water produceren met een zeer lage TDS-waarde terwijl er toch al kleine hoeveelheden silicaat aanwezig kunnen zijn.
Voor een zeeaquarium waarbij het wenselijk is dat silicaat vrijwel volledig verwijderd wordt, is een silicaatfilter type 2 daarom een belangrijke aanvulling.
Wat is een silicaatfilter type 2?
Een silicaatfilter type 2 is een filterhuis gevuld met een speciaal geselecteerde hars die een sterke voorkeur heeft voor silicaatverbindingen.
In tegenstelling tot een DI-filter dat gebruikmaakt van een combinatie van kationen- en anionenhars en vrijwel alle opgeloste ionen verwijdert, richt een silicaatfilter type 2 zich sterk op silicaat.
De hars in een silicaatfilter type 2 bevat actieve bindingsplaatsen waaraan silicaatmoleculen zich hechten. Hierdoor worden de laatste restanten silicaat uit het water verwijderd.
Hoe werkt een silicaatfilter?
Een silicaatfilter werkt doormiddel van selectieve ionenwisseling. Wanneer water door het filter stroomt, komt het silicaat in contact met de harskorrels. De silicaatmoleculen worden aan de actieve plaatsen op de hars gebonden terwijl het gezuiverde water verder stroomt.
Het grote voordeel van de gespecialiseerde silicaathars type 2, is dat de beschikbare capaciteit voornamelijk wordt gebruikt voor silicaat. Hierdoor kan het filter zeer gericht werken. Dit is anders dan bij een DI-filter waar de hars alle aanwezige ionen tegelijk probeert te verwijderen.
Waarom wordt een silicaatfilter na een DI-filter geplaatst?
Een veelgemaakte fout is om een silicaatfilter direct achter een RO-membraan te plaatsen. Hoewel dit technisch mogelijk is, is dit niet de meest efficiënte oplossing.
Na een RO-membraan zijn namelijk nog verschillende opgeloste stoffen aanwezig. Een silicaatfilter zou dan niet alleen silicaat moeten verwijderen maar ook concurreren met alle andere resterende ionen. Hierdoor raakt de silicaathars veel sneller verzadigd en wordt de levensduur onnodig verkort. De optimale volgorde is daarom:
RO-membraan → DI-filter → silicaatfilter
De verschillende stappen vullen elkaar aan:
RO-membraan
- verwijdert het grootste deel van alle opgeloste stoffen
- verlaagt de silicaatwaarde aanzienlijk
DI-filter
- verwijdert vrijwel alle resterende ionen
- verlaagt de geleidbaarheid en TDS tot zeer lage waarden
- verwijdert ook de resterende silicaationen groten deels
Silicaatfilter type 2
- verwijdert de laatste restanten silicaat
- zorgt voor een extreem lage silicaatwaarde
In deze volgorde wordt de silicaathars type 2 zo efficiënt mogelijk gebruikt.
Silicaatfilter versus DI-filter
Hoewel beide filters gebruikmaken van hars hebben ze een verschillend doel.
DI-filter:
- verwijdert vrijwel alle opgeloste ionen
- gebruikt meestal een mixed-bed hars
- verlaagt de TDS-waarde tot vrijwel nul
- wordt gebruikt voor volledige demineralisatie
silicaatfilter type 2:
- richt zich specifiek op silicaat
- gebruikt een gespecialiseerde hars
- wordt gebruikt als laatste polijststap
- zorgt voor extra lage silicaatwaarden
Een silicaatfilter vervangt dus geen DI-filter. Het is juist een aanvullende stap wanneer de eisen voor silicaatverwijdering hoger zijn dan een standaard DI-filter kan leveren.
Waarom is de doorstroomsnelheid belangrijk?
Net als bij andere harsfilters is voldoende contacttijd belangrijk. Wanneer water te snel door een silicaatfilter stroomt krijgt de hars minder tijd om silicaat te binden. Hierdoor neemt de efficiëntie af.
De capaciteit en het formaat van het filter moeten daarom afgestemd worden op:
- de hoeveelheid geproduceerd water
- de resterende silicaatwaarde na het DI-filter
Wanneer is een silicaathars type 2 uitgeput?
Een silicaathars type 2 heeft een beperkte capaciteit. Na verloop van tijd raken de actieve bindingsplaatsen gevuld en neemt de verwijdering van silicaat af. Het moment waarop de hars van een silicaatfilter type 2 vervangen moet worden hangt af van:
- de silicaatwaarde na het DI-filter
- de hoeveelheid geproduceerd water
- de hoeveelheid hars in het filter
In tegenstelling tot een DI-filter kan een TDS-meter niet aangeven of een silicaatfilter nog goed werkt. Silicaat kan namelijk aanwezig zijn zonder dat de totale TDS-waarde sterk verandert. Voor een nauwkeurige controle wordt daarom een specifieke silicaattest gebruikt.
Wat is de levensduur van een silicaatfilter type 2?
De levensduur van een silicaatfilter type 2 hangt sterk af van de belasting van de hars. Wanneer een silicaatfilter correct geplaatst wordt na een RO-membraan en DI-filter wordt de belasting laag gehouden en kan de hars lang meegaan.
Factoren die de levensduur beïnvloeden:
- de kwaliteit van het leidingwater
- de kwaliteit van het RO-water
- de conditie van het DI-filter
- de hoeveelheid silicaat die nog aanwezig is
- het waterverbruik
Een goed onderhouden RO/DI-systeem zorgt ervoor dat het silicaatfilter type 2 alleen de laatste restanten hoeft te verwijderen.
Waarvoor wordt een silicaatfilter type 2 gebruikt?
Silicaatfilters type 2 worden gebruikt wanneer extreem lage silicaatwaarden belangrijk zijn. Veel voorkomende toepassingen zijn:
- zeeaquaria
- rif aquaria
- toepassingen waarbij silicaatafzetting ongewenst is
Binnen de aquariumwereld wordt een silicaatfilter vaak toegepast als laatste stap na een RO/DI-installatie om het water zo zuiver mogelijk te maken.
Samenvattend
Een silicaatfilter is een gespecialiseerde laatste filterstap voor toepassingen waarbij extreem lage silicaatwaarden gewenst zijn.
Het RO-membraan verwijdert het grootste deel van het silicaat uit het water. Het DI-filter verwijdert vervolgens vrijwel alle resterende ionen inclusief het grootste deel van het overgebleven silicaat. Omdat silicaat één van de eerste stoffen kan zijn die weer doorbreekt wanneer DI-hars verzadigd raakt zorgt een silicaatfilter voor de laatste polijsting.
De optimale volgorde is daarom:
RO-membraan → DI-filter → silicaatfilter
Door iedere techniek te gebruiken waarvoor deze ontworpen is ontstaat water van de hoogste kwaliteit met een maximale efficiëntie voor silicaat verwijdering uit water.