Najczęściej spotykane sole bromkowe w wodzie: występowanie, rozpuszczalność i uzdatnianie
Bromki występują w wodzie w postaci rozpuszczonych jonów Br− obok innych jonów. Nazwy takie jak bromek sodu czy bromek magnezu określają sole używane do wprowadzania bromków lub kombinacje jonów w solance; zazwyczaj nie oznaczają odrębnych cząsteczek pozostających w roztworze.
Na tej stronie omówiono wody zawierające bromki, przykładowe sole bromkowe i ich przybliżoną rozpuszczalność w czystej wodzie. Przegląd występowania bromków, zagadnień uzdatniania wody i odzysku przemysłowego znajduje się na stronie Brom w wodzie.
Sole bromkowe w wodach naturalnych i przemysłowych
W wodach słodkich bromki stanowią na ogół składnik rozpuszczony występujący w niewielkiej ilości. Woda morska zawiera średnio około 65 mg/L bromków, a w niektórych regionach odnotowano stężenia przekraczające 80 mg/L. W wodzie morskiej i naturalnych solankach bromki występują wraz z sodem, magnezem, potasem, wapniem i chlorkami; przypisanie rozpuszczonych bromków jednej określonej soli jest użyteczną konwencją bilansową, a nie bezpośrednim opisem odrębnych cząsteczek w wodzie. Ług pokrystalizacyjny po odparowaniu wody morskiej, solanki śródlądowe i wody złożowe z pól naftowych mogą osiągać znacznie wyższe stężenia.
Przemysłowe strumienie zawierające bromki obejmują solanki zasilające produkcję bromu oraz specjalistyczne płyny do prac wykończeniowych lub rekonstrukcyjnych odwiertów naftowych. Bromek wapnia i bromek cynku stosuje się w gęstych klarownych solankach; bromek sodu jest również używany w płynach do wykańczania odwiertów. Bromek amonu jest bardziej typowy dla strumieni chemicznych lub procesowych niż dla wód naturalnych. Wynik analizy wody powinien podawać zawartość bromków i towarzyszących im jonów, zamiast wnioskować o rodzaju soli wyłącznie na podstawie bromków.
Przykładowe sole bromkowe i ich rozpuszczalność
Poniższe wartości przedstawiają przybliżoną rozpuszczalność czystych soli w wodzie w temperaturze około 25 °C, wyrażoną w gramach soli na 100 g wody. Są to wartości referencyjne, a nie granice projektowe dla solanek mieszanych. Stopień uwodnienia, temperatura, ciśnienie i inne rozpuszczone sole mogą wpływać na zachowanie fazowe. Wszystkie wymienione sole są dobrze rozpuszczalne; podczas zwykłego odparowywania wody bromki zazwyczaj pozostają w roztworze, chyba że solanka jest poddawana specjalistycznemu, wieloetapowemu procesowi odzysku soli.
| Sól | Wzór | Przybliżona rozpuszczalność w temperaturze około 25 °C | Typowy rodzaj wody lub zastosowanie procesowe |
|---|---|---|---|
| Bromek sodu | NaBr | 94,6 g/100 g wody | Woda morska i naturalne solanki — w postaci rozpuszczonych jonów; solanki zasilające produkcję bromu i niektóre płyny do wykańczania odwiertów |
| Bromek magnezu | MgBr2 | Około 100,6 g/100 g wody; stała faza uwodniona wpływa na podawaną wartość | Woda morska, jeziora słone, solanki głębinowe i ług pokrystalizacyjny |
| Bromek potasu | KBr | 67,8 g/100 g wody | Występuje w postaci rozpuszczonej w naturalnych wodach słonych, w mniejszych ilościach niż sód i magnez; strumienie chemiczne i specjalistyczne strumienie procesowe |
| Bromek amonu | NH4Br | 78,3 g/100 g wody | Produkcja chemiczna i roztwory procesowe; nie jest jedną z głównych soli występujących w wodach naturalnych |
| Bromek wapnia | CaBr2 | 156 g/100 g wody | Gęste klarowne solanki do wykańczania i rekonstrukcji odwiertów naftowych oraz jako płyny w przestrzeni nad pakerem |
| Bromek cynku | ZnBr2 | 471 g/100 g wody | Specjalistyczne solanki o wysokiej gęstości do wykańczania odwiertów naftowych, często mieszane z bromkiem wapnia |
Rozpuszczalność podano w przeliczeniu na masę wody, a nie na masę lub objętość końcowego roztworu. Bez uwzględnienia pełnego składu jonowego i zależnych od temperatury równowag fazowych wartości tych nie można wykorzystać do przewidzenia, kiedy sól wykrystalizuje z rzeczywistej solanki.
Możliwości usuwania, zatężania i odzysku
| Cel | Możliwa metoda | Kluczowe kwestie |
|---|---|---|
| Zmniejszenie stężenia bromków w wodzie o niskim lub umiarkowanym zasoleniu | Selektywna względem bromków wymiana jonowa | Skuteczność zależy od selektywności żywicy, konkurencyjnego oddziaływania chlorków i siarczanów, pojemności roboczej, regeneracji oraz postępowania ze zużytym roztworem regeneracyjnym. |
| Zmniejszenie zawartości rozpuszczonych soli w wodzie i przeniesienie bromków do koncentratu | Odwrócona osmoza | Stopień zatrzymywania soli i odzysk wody zależą od membrany, składu wody zasilającej i warunków pracy. Koncentrat nadal zawiera bromki i wymaga ponownego wykorzystania, odzysku zawartych w nim substancji lub utylizacji. |
| Rozdzielanie i zatężanie jonów w zasolonej wodzie zasilającej | Elektrodializa lub elektrodializa z odwracaniem biegunowości | Przenosi jony przez membrany selektywne do koncentratu. Selektywność i zużycie energii zależą od zasolenia i obecności konkurujących jonów; proces nie rozkłada bromków. |
| Odzysk bromu pierwiastkowego z przemysłowej solanki bogatej w bromki | Kontrolowane utlenianie Br− do Br2, a następnie odpędzanie powietrzem lub parą wodną i wychwytywanie | Specjalistyczna metoda odzysku przemysłowego wykorzystująca niebezpieczny, lotny brom i utleniacze; wymaga specjalnie zaprojektowanych systemów hermetyzacji i zabezpieczeń. |
| Zatężanie solanki mieszanej lub ograniczenie ilości odprowadzanych ścieków ciekłych | Odparowywanie i etapowa krystalizacja | Operacje te zatężają sole, lecz nie usuwają selektywnie bromków. Ponieważ sole bromkowe są bardzo dobrze rozpuszczalne, bromki zwykle pozostają w pozostałym ługu pokrystalizacyjnym, podczas gdy minerały o mniejszej rozpuszczalności krystalizują. |
Konwencjonalne klarowanie i filtracja nie usuwają skutecznie rozpuszczonych bromków. Strącanie chemiczne może być przydatne w przypadku innych składników solanki, lecz nie należy zakładać, że selektywnie wytrąci bromki. Wybór procesu wymaga znajomości zmierzonego składu wody, wymaganej jakości produktu lub odprowadzanych ścieków, celu odzysku oraz odpowiedniego sposobu zagospodarowania koncentratu.
Omówienie wody lub solanki zawierającej bromki
Aby umożliwić ocenę możliwości uzdatniania lub odzysku, przekaż firmie Lenntech informacje o źródle wody, stężeniu bromków, głównych jonach, natężeniu przepływu i celu procesu.
Omów problem związany z uzdatnianiem wody
Skontaktuj się z firmą Lenntech pod adresem info@lenntech.com.
Ostatni przegląd: — Lenntech.
Źródła i dalsza lektura
- WHO: Stężenia bromków w wodzie słodkiej, morskiej i odsolonej
- PubChem / HSDB: Właściwości i rozpuszczalność bromku sodu
- PubChem: Właściwości i rozpuszczalność bromku potasu
- PubChem / HSDB: Rozpuszczalność bromku wapnia
- PubChem / HSDB: Rozpuszczalność bromku amonu
- PubChem / HSDB: Rozpuszczalność bromku cynku
- USGS: Bromki w wodach naturalnych i solankach
- SLB: Klarowne solanki do prac wykończeniowych i rekonstrukcyjnych w odwiertach
- Health Canada: Materiały dotyczące powstawania bromianów i uzdatniania membranowego
- Archiwum US EPA: Przemysłowy odzysk bromu z solanek