Broom in water: bromide, behandeling en terugwinning
Broom komt in water meestal voor als opgeloste bromide-ionen (Br−), niet als elementair broom (Br2). Natuurlijke wateren en industriële pekel kunnen sterk uiteenlopende bromideconcentraties bevatten. Dat onderscheid is belangrijk, omdat bromide tijdens desinfectie kan worden omgezet en ook uit geconcentreerde pekel kan worden teruggewonnen.
Voorkomen · Chemische vormen · Verwijdering en behandeling · Concentratie en terugwinning
Voorkomen van bromide in natuurlijke en industriële wateren
Bromide komt van nature voor in zoet water, grondwater, zeewater, zoutmeren en diepe geologische pekel. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie variëren de gebruikelijke concentraties in zoet water van sporenhoeveelheden tot ongeveer 0,5 mg/L, terwijl zeewater doorgaans ongeveer 65 mg/L bevat en in sommige regio's meer dan 80 mg/L kan bevatten. Kustwatervoerende lagen die door binnendringend zeewater worden beïnvloed en zoute bekkens kunnen hogere concentraties hebben dan zoete binnenwateren. Productiewater uit olie- en gasvelden en andere formatiepekel kunnen bijzonder zout zijn en sterk variëren in samenstelling.
Industriële bronnen zijn onder meer bromiderijke voedingspekel voor de productie van broom, afwerkingsvloeistoffen voor olie- en gasputten zoals calciumbromidepekel, en proceswater waarin bromidezouten of biociden op basis van broom worden gebruikt. Deze stromen mogen niet als gelijkwaardig worden beschouwd: verdund bronwater, een zeewaterconcentraat en een geconcentreerde afwerkingspekel vereisen verschillende analyses en procesdoelen.
Broom, bromide en bromaat zijn verschillende bestanddelen van water
Elementair broom (Br2) reageert in water onder vorming van hypobromigzuur en bromide; bij een hogere pH wordt hypobromiet belangrijker. Bromide (Br−) is het stabiele opgeloste anion dat in de meeste natuurlijke wateren voorkomt. Bromaat (BrO3−) is een geoxideerde verbinding die onder geschikte omstandigheden tijdens ozonisatie of andere oxidatieprocessen kan ontstaan. Gebromeerde organische desinfectiebijproducten kunnen ontstaan wanneer uit bromide gevormde reactieve stoffen reageren met natuurlijk organisch materiaal.
Uit analyseresultaten en behandelingsdoelen moet blijken welke stof wordt gemeten. Een bromideconcentratie is niet hetzelfde als de concentratie van een actief desinfectiemiddel op basis van broom of van bromaat.
Verwijdering en beheersing van bromide bij waterbehandeling
Wanneer bromide bij de behandeling een aandachtspunt is — vaak omdat het kan bijdragen aan de vorming van gebromeerde desinfectiebijproducten — zijn mogelijke opties bromideselectieve anionenwisseling, omgekeerde osmose en elektrodialyse of elektrodialyse met omkering van de polariteit. De prestaties hangen af van de samenstelling van het voedingswater, concurrerende anionen zoals chloride en sulfaat, de procesopbrengst en de beoogde concentratie. Conventionele klaring en filtratie alleen verwijderen opgelost bromide doorgaans niet betrouwbaar. Laboratorium- of proefinstallatietests met representatief water kunnen helpen de opties te vergelijken.
Ook de desinfectiestrategie is van belang. Ozonisatie kan bromide omzetten in bromaat, terwijl desinfectie op basis van chloor in aanwezigheid van natuurlijk organisch materiaal gebromeerde of gemengd gehalogeneerde bijproducten kan vormen. Aanpassingen in de behandeling moeten de vereiste microbiële veiligheidsbarrière behouden en tegelijk de vorming van bijproducten beheersen. De voorlopige richtwaarde van de WHO van 10 µg/L geldt voor bromaat, niet voor bromide.
Omgekeerde osmose en elektrodialyse verplaatsen opgeloste ionen naar een concentraatstroom in plaats van ze af te breken. Voor het concentraat is daarom een geschikte route voor hergebruik, terugwinning of afvoer nodig. De behandeling van bromide en die van bromaat verschillen: men mag er niet van uitgaan dat een voor bromide gekozen proces bromaat even goed beheerst.
Concentratie en terugwinning uit bromiderijke pekel
Bij industriële broomterugwinning uit geconcentreerde pekel kunnen bromide-ionen met een gecontroleerd toegediend oxidatiemiddel worden omgezet in elementair broom, gevolgd door strippen met lucht of stoom en absorptie of condensatie. Dit is een gespecialiseerd industrieel proces, geen algemene stap in de drinkwaterbehandeling. Het omvat corrosieve chemicaliën en vluchtig broom en vereist speciaal ontworpen insluiting en procesbeheersing.
Omgekeerde osmose, elektrodialyse en thermische verdamping kunnen opgeloste zouten concentreren, maar winnen op zichzelf bromide niet selectief terug. Omdat veel bromidezouten zeer goed oplosbaar zijn, kan bromide in de moederloog (bitterloog) achterblijven wanneer minder goed oplosbare zouten kristalliseren. Het feitelijke verloop hangt af van de temperatuur en de volledige samenstelling van de pekel.
Zie voor meer informatie over veelvoorkomende bromidezouten, waar ze voorkomen en hun oplosbaarheid en behandelingsmogelijkheden veelvoorkomende broomzouten in water.
Bespreek een uitdaging bij de behandeling van bromide of pekel
Deel de wateranalyse en het behandelingsdoel met Lenntech om mogelijke routes voor bromideverwijdering, beheersing van desinfectiebijproducten of concentratie van pekel te bespreken.
Bespreek een waterbehandelingsvraagstuk
Neem contact op met Lenntech via info@lenntech.com.
Laatst beoordeeld: door Lenntech.
Bronnen en aanvullende informatie
- WHO: bromide in drinkwater en voorkomen in zoet water en zeewater
- WHO: informatiebladen over bromide en bromaat
- USGS: broom en bromide in natuurlijk water en pekel
- Health Canada: vorming, preventie en behandeling van bromaat in drinkwater
- Bromideselectieve ionenwisseling voor natuurlijke wateren: onderzoek
- Archief van de US EPA: industriële terugwinning van broom uit pekel