Koolstof en water
Koolstof komt normaal gesproken niet als elementaire koolstof opgelost in water voor. Water bevat daarentegen koolstof in opgeloste gassen, carbonaatmineralen en organische verbindingen. De vorm en concentratie zijn van belang omdat ze de alkaliniteit, pH, kalkafzetting, effectiviteit van de behandeling en waterkwaliteit beïnvloeden.
Koolstof in water kan op verschillende vormen van koolstof duiden. Opgeloste anorganische koolstof (DIC), organische koolstof (DOC, POC of TOC), koolstofdioxidegas en vaste koolstofhoudende adsorbentia zoals actieve kool mogen niet als onderling uitwisselbaar worden beschouwd.
Anorganische koolstof: koolstofdioxide, bicarbonaat en carbonaat
In natuurlijk water komt opgeloste anorganische koolstof voornamelijk voor als opgelost koolstofdioxide (CO2), koolzuur (H2CO3), bicarbonaat (HCO3−) en carbonaat (CO32−). Hun onderlinge verhoudingen hangen vooral af van de pH; ook de temperatuur, druk en samenstelling van het water beïnvloeden het evenwicht.
Koolstofdioxide uit de lucht, bodemademhaling en biologische activiteit kan in water oplossen. Wanneer water in contact komt met kalksteen en andere carbonaatmineralen, kunnen door het oplossen van mineralen calcium, magnesium en bicarbonaat aan het water worden toegevoegd. In veel zoetwateren levert bicarbonaat de belangrijkste bijdrage aan de alkaliniteit. Alkaliniteit is het vermogen van water om zuur te neutraliseren; het is niet hetzelfde als pH of hardheid.
Bij een hogere pH is een groter deel van de anorganische koolstof aanwezig als carbonaat. Als de calcium- of magnesiumconcentratie en het carbonaatevenwicht tot oververzadiging leiden, kunnen carbonaatmineralen neerslaan en aanslag vormen. Veranderingen in pH, temperatuur, druk of opgelost CO2 kunnen dat evenwicht verschuiven.
Organische koolstof en metingen van de waterkwaliteit
Natuurlijke organische stof komt vanuit bodems en vegetatie en door algen en microbiële activiteit in water terecht. Afvalwater en industriële processen kunnen andere organische verbindingen toevoegen. Laboratoria kunnen opgeloste organische koolstof (DOC), deeltjesgebonden organische koolstof (POC) of totale organische koolstof (TOC) rapporteren. TOC is een maat voor de organische koolstof in een monster; het is geen meting van alle opgeloste anorganische koolstof.
Organische koolstof omvat verbindingen met sterk uiteenlopende eigenschappen. Sommige zijn biologisch afbreekbaar, terwijl andere persistent zijn of invloed hebben op kleur, smaak, geur, de vorming van desinfectiebijproducten of membraanvervuiling. Een TOC-resultaat alleen identificeert geen afzonderlijke verbindingen en bepaalt niet welke behandeling zal werken; het behandelingsdoel en de samenstelling van het water moeten richting geven aan verder onderzoek.
Koolstofvormen en waterbehandeling
- Opgelost koolstofdioxide: beluchting of ontgassing kan de concentratie vrij CO2 verlagen als de procesomstandigheden en waterchemie dit toelaten. Ontgassing verandert het carbonaatevenwicht en kan de pH beïnvloeden.
- Bicarbonaat, carbonaat en alkaliniteit: voor een bepaald doel kunnen pH-correctie, ontharding met kalk, neerslagvorming, nanofiltratie of omgekeerde osmose worden overwogen. De keuze hangt af van de hardheid, alkaliniteit, verzadiging, terugwinning en reststromen.
- Organische verbindingen: biologische behandeling kan biologisch afbreekbare organische stof verminderen. Adsorptie aan actieve kool kan veel specifieke organische verbindingen verwijderen, maar de werking hangt af van het adsorbens, de doelverontreinigingen en de bedrijfsomstandigheden.
Actieve kool is een poreus behandelingsmedium; het is geen opgeloste elementaire koolstof. Actieve kool in korrelvorm is geen algemeen toepasbare methode om bicarbonaat of andere opgeloste anorganische koolstof te verwijderen. Omgekeerde osmose en nanofiltratie kunnen veel opgeloste ionen en sommige organische stoffen verminderen, maar neutraal opgelost CO2 kan door membranen heen gaan en kan afzonderlijke ontgassing of nabehandeling vereisen.
Voor voorbeelden van carbonaat- en bicarbonaatverbindingen, veelvoorkomende industriële en natuurlijke waterstromen en relevante behandelingsmethoden, zie veelvoorkomende koolstofhoudende zouten in water. Gerelateerde informatie: adsorptie aan actieve kool, carbonaat en bicarbonaat in irrigatiewater, en calcium in water.
Bespreek een waterbehandelingsvraagstuk rond koolstof
De beoordeling begint met het behandelingsdoel en een geschikte wateranalyse. Afhankelijk van de situatie kunnen de parameters onder meer pH, alkaliniteit, anorganische koolstof, hardheid, TOC of DOC, specifieke organische stoffen, temperatuur en debiet omvatten. Deze gegevens helpen de mogelijkheden te vergelijken; geen enkel proces is geschikt voor elke koolstofhoudende waterstroom.
Bespreek een waterbehandelingsvraagstuk
Neem contact op met Lenntech via info@lenntech.com.
Laatst beoordeeld: door Lenntech.
Bronnen en aanvullende informatie