El clor residual (principalment àcid hipoclorós HOCl i hipoclorit OCl⁻) té un fort efecte oxidant i destructiu sobre les resines d'intercanvi iònic. Aquesta destrucció és un procés de degradació química que escurça significativament la vida útil de la resina i redueix la seva capacitat d'intercanvi.
El nucli de la resina d'intercanvi d'ions és la seva columna vertebral de polímer{0}}creuada. El clor residual, com a fort oxidant, ataca l'estructura de l'anell de benzè, destruint-ne l'aromaticitat. Més greument, s'oxida i trenca els enllaços de carboni-carboni que connecten les cadenes de polímers i els enllaços pont de l'agent d'enllaç-creuat, el divinilbenzè.
Per a grups funcionals com els grups d'àcid sulfònic, la degradació oxidativa de la columna vertebral pel clor residual debilita els punts d'unió dels grups d'àcid sulfònic, provocant, finalment, el despreniment dels grups d'àcid sulfònic i la pèrdua de la capacitat d'intercanvi.
L'oxidació de la resina pel clor residual provoca una disminució permanent de la capacitat d'intercanvi. Els grups funcionals danyats no es poden regenerar, amb la qual cosa es redueix la capacitat de tractament de la resina; cicles de funcionament més curts requereixen una regeneració més freqüent, augmentant els costos d'explotació (regenerant, consum d'aigua, temps); i trencament de la resina, ja que la degradació oxidativa de la columna vertebral condueix a una disminució de la resistència de la resina, fent-la trencadissa i fràgil. Els residus augmenten la caiguda de pressió del sistema, obstrueixen els distribuïdors d'aigua i contaminen l'efluent; la matèria orgànica es dissol i els productes de degradació (com ara àcids orgànics i amines de baix pes molecular) es lixivien de la resina, contaminant l'aigua tractada.
Com eliminar el clor residual?
Els mètodes per eliminar el clor residual han de ser eficients, fiables i econòmicament viables. Els mètodes principals són els següents:
1. Adsorció de carbó activat
Un llit de carbó activat -ben dissenyat (el temps de contacte del llit buit EBCT sol ser de 5 a 15 minuts) pot reduir el clor residual d'influent d'1 a 2 mg/L a <0,01 mg/L.
La capacitat d'adsorció del carbó actiu per al clor residual sol estar en el rang de 0,1-1,0 gCl₂/g de carbó actiu, depenent del tipus de carbó, la qualitat de l'aigua i les condicions de funcionament. Això significa que un quilogram de carbó actiu pot tractar entre centenars i milers de litres d'aigua clorada (basat en una concentració de clor residual d'1 mg/L).
El carbó activat posseeix una gran superfície específica (normalment 800-1500 m²/g) i una estructura microporosa ben desenvolupada, que li permet eliminar de manera eficient el clor residual mitjançant l'adsorció física i la reducció química (la reducció dels llocs de la superfície del carbó activat redueix HOCl/OCl⁻ a Cl⁻).
Advantages: High removal efficiency (typically >99%), capaç d'eliminar simultàniament matèria orgànica, olors, color i altres contaminants de l'aigua. Funcionament senzill i manteniment relativament convenient (rentat regular, substitució després de la saturació).
2. Dosificació de l'agent reductor químic:
Teòricament, eliminar 1 mg/L de clor residual (Cl₂) requereix aproximadament 1,46 mg/L de NaHSO₃ (o aproximadament 1,34 mg/L de SO₂). En aplicacions pràctiques, tenint en compte les reaccions incompletes i garantint un marge de seguretat, la proporció de dosificació sol ser d'1,8:1 a 3:1 (mg NaHSO₃: mgCl₂).
Es necessiten bombes dosificadores i de monitorització de clor residual en línia precises per al control de llaç-tancat per garantir ni una subdosi (que danya la resina) ni una sobredosi (que malgasta reactius i pot introduir ions addicionals com SO₄²⁻).
Avantatges: Reacció extremadament ràpida (segons), control precís de la dosi, petita empremta, apta per manejar grans cabals o situacions amb grans fluctuacions en la concentració de clor residual.
3. Irradiació ultraviolada (UV) (més utilitzada): longituds d'ona específiques de la llum UV (principalment 254 nm) poden fotolitzar el clor residual. No obstant això, la seva eficiència és relativament baixa (requereix dosis més altes), el seu cost és elevat i té requisits quant a la terbolesa de l'aigua i la transmissió de la llum. En general, no s'utilitza com a mètode principal per a la protecció de la resina i l'eliminació de la cloració, sinó per a la desinfecció o com a mètode auxiliar.