Princíp fungovania MWD – REAKTORA ZINKOVÝCH KATIÓNOV Spoľahlivé riešenie pre zamedzenie tvorby vodného kameňa

Zariadenie MWD (Mineral Water Doktor) pracuje na fyzikálno-elektrochemickom princípe, kde počas pretekania vody zariadením, ktorá obsahuje soli vápnika, horčíka a iné minerálne zlúčeniny, vzniká rozdiel potenciálov vo vode 0,7-1 Volta, v závislosti od hustoty nasýtených solí vápnika a horčíka, inak nazývaných aj celková tvrdosť vody. Popritom sa do vody z titán-zinkovej anódy, kde je podiel zinku až 99,985 %, uvoľňujú voľné ióny zinku, a to ako katióny, tak anióny.
Vápnik rozpustený vo vode (Ca+²), ktorý je hlavnou príčinou zanášania potrubí a výmenníkov tepla vodným kameňom, sa nachádza vo vode aj ako hydrogén uhličitan vápenatý – Ca(HCO3)2. Vplyvom hydrodynamiky vody a zmenou teploty vody sa hydrogén uhličitan vápenatý rozkladá na oxid uhličitý (CO2) a málo rozpustný uhličitan vápenatý – kalcit (CaCO3).
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
Uvoľnený oxid uhličitý (CO2) sa viaže s katiónmi zinku uvoľňovanými zo zinkovej anódy, pričom vzniká uhličitan zinočnatý (ZnCO3) – smithsomit, zdravotne prospešný minerál, ktorý sa používa najmä pri výrobe liekov a v kozmetickom priemysle.
Z kalcitu (CaCO3) s ihlicovitým tvarom, ktorý sa usádza, vzniká aragonit (CaCO3) s guľovitým tvarom, ktorý sa vyplavuje. Keďže aragonit aj kalcit sú v oba uhličitan vápenatý (CaCO3), preto sa z chemického hľadiska vo vode vôbec nemení tvrdosť vody. Rozdiel je teda v tom, že aragonit sa neusádza a je vyplaviteľný z potrubia a tepelných výmenníkov a katodický voľný vápnik (Ca+²) je naviazaný na voľné anióny zinku a tiež je vyplatiteľný z vodného systému.

Táto reakcia prebieha iba za podmienky, že zariadenie úpravy vody je vhodne konštrukčne vyrobené.
Okrem zinkovej anódy preto zariadenie MWD obsahuje aj medenú katódu s obsahom medi až 99,998 %, ktorá však nie je plášťom výrobku, ale je osadená v nezávadnom plaste z polypropylénu. Ten je v dnešnej dobe najčastejšie používaný v potrubných rozvodoch pitnej vody.

Vápnik vo forme aragonitu má počas ďalšieho transportu potrubím navyše brúsny efekt na už existujúci vodný kameň. Ten je spôsobený prietokom vody a zosilnený turbulenciou pomocou plastových mriežok umiestnených medzi katódami a anódami. Voľné anióny zinku majú ďalej tendenciu spájať sa s už usadeným katiónovým vápnikom, a tým usadeniny vápnika a jeho zlúčenín vyplavovať z vodného systému.

Ďalším pozitívnym efektom je pretváranie povrchových zaoxidovaných vrstiev kovu pomocou redukčných reakcií zinku, čím sa zastavuje ďalšia oxidácia (tvorba hrdze) vo vnútri systému.
Existujúce vrstvy vodného kameňa a hrdze sú kontinuálne odbúravané v mikroskopických množstvách a vo forme roztoku sú vyplavované zo systému. Po odstránení nánosov vodného kameňa sa na povrchu potrubia postupne vytvorí ochranná protikorózna vrstva. Vďaka elektrónom uvoľňovaným zo zinkovej anódy, ktoré reagujú s hrdzou a vytvárajú magnetit, sa zvyšuje katodická ochrana potrubia, čo má za následok zastavenie ďalšej korózie systému.

Životnosť prístroja závisí od tvrdosti vody (5 až 15 rokov), koncentrácie CO2 vo vode a pH vody. Pri nadmerne zvýšenej tvrdosti vody a kyslej PH vody pod 6 je zinková anóda odbúravaná rýchlejšie, čím sa znižuje životnosť prístroja.

Na základe skúšok bola zistená spotreba anód pri prietoku 1 m3 vody.  Podľa toho sa volí konštrukcia výrobkov pre rôzne prietoky a spotreby vody, a tiež v niektorých zariadeniach možnosť vymeniteľnosti elektród.