El agua hiperionizada tiene un estado hiperiónico, es decir, un equilibrio físicoquímico específico que implica la distribución de los iones disueltos, sus interacciones electrostáticas, su solvatación (interacción ión-molécula de agua) y parámetros electroquímicos (potencial redox/ORP, actividades iónicas, etc.).
Este estado puede alterarse cuando el agua circula por sistemas de filtración diseñados para el agua «convencional», porque algunos medios filtrantes hacen algo más que retener partículas: adsorben, intercambian o reconfiguran iones en la interfase sólido/agua. En este caso, el filtro se convierte en un actor químico capaz de neutralizar el estado hiperiónico.
Un filtro puede hacer algo más que «filtrar» : ciertos materiales interactúan con el agua y pueden eliminar gradualmente sus propiedades.
Cuando el agua entra en contacto con un sólido, se forma una doble capa eléctrica (EDL) :
Esta organización depende de la fuerza iónica del agua, definida por:
donde ci es la concentración molar del ion i y zi su valencia.
El «tamaño» típico de la zona interfacial electrostática es la longitud de Debye :
Interpretación : cuanto más ionizada esté el agua ( I grande), más pequeño es λD: los efectos interfaciales están muy localizados pero son muy intensos.
Al entrar en contacto con un material, el agua se reorganiza formando una fina capa "eléctrica".
Cuanto más iones contenga el agua (por ejemplo, el agua de mar), mayores serán estos efectos.
El comportamiento de un ion en el agua se rige por su potencial electroquímico:
La actividad es :
(γi : coeficiente de actividad, ci: concentración)
Punto crucial : cerca de una superficie, ψ ≠ 0 y cambia la distribución iónica. Si un medio filtra, adsorbe o intercambia iones, entonces ci, γi y, por ende, ai cambian. Esto desplaza el equilibrio que sustenta el estado hiperiónico.
Ciertos materiales "atraen" o "capturan" iones : esto cambia el equilibrio interno del agua, un poco como si se eliminaran ingredientes de una receta.
La arena filtrante (cuarzo), las perlas de vidrio filtrante, la diatomita y muchos medios «minerales» afines comparten superficies ricas en grupos silanol:
Estos grupos se ionizan en función del pH :
Cuando la superficie lleva ≡SiO-, se vuelve negativa y atrae cationes:
La arena y el vidrio no son neutros: sus superficies llevan cargas que atraen iones y alteran el agua que los atraviesa.
Un lecho filtrante (arena o vidrio) combina:
Aunque la interacción «por cm²» sea débil, el efecto total se vuelve dominante, ya que la cantidad de puntos de interacción interfaciales es enorme.
La captura interfacial puede representarse mediante una cinética simplificada de tipo adsorción (esquema):
Si la superficie total es grande, la capacidad efectiva de «reorganización/captura» del filtro aumenta bruscamente.
Cuanta más superficie haya en contacto (arena fina, filtro grande, circulación continua), más "reacondiciona" el agua el medio... y más disminuyen sus propiedades.
La diatomita es muy porosa, lo que amplifica aún más las interacciones con el agua, haciéndola especialmente desfavorable.
Ejemplos esquemáticos:
Una zeolita actúa como una "esponja iónica" : transforma la química del agua intercambiando iones.
El carbón activado tiene una superficie específica muy elevada y adsorbe un gran número de especies disueltas.
Dos modelos clásicos :
Langmuir :
Freundlich :
La adsorción elimina las especies disueltas y desplaza los equilibrios de la solución.
Para un estado hiperiónico que depende de un equilibrio iónico/solución, es estructuralmente desfavorable.
El carbón activado está diseñado para "aspirar" lo que está disuelto. Sin embargo, para preservar un determinado estado del agua, es necesario evitar un material que elimine elementos constantemente.
El potencial redox es el siguiente (para un par determinado):
Las superficies de carbono pueden favorecer determinadas reacciones superficiales (adsorción + transferencia de electrones), modificando localmente Q y , por tanto, E.
Un medio también puede influir en el equilibrio "oxidante/reductor" del agua : esto puede contribuir a desestabilizar el estado deseado.
Un medio filtrante de «alto rendimiento químico» (adsorción, intercambio iónico, superficie activa, microporosidad) no es neutro. El agua hiperionizada necesita un medio hidráulico y filtrante que filtre sin requimizar.
Los filtros que más modifican el agua (carbón, zeolita, sílice) son precisamente los que hay que evitar.
Los cartuchos de polímero retienen las partículas sin "capturar" los iones: conservan mejor el agua.
Los filtros de fibra actúan como un "tamiz fino" y respetan mejor el equilibrio del agua.
Medios mecánicos de filtración :
Los coladores de acero inoxidable son perfectamente compatibles con la tecnología Sublio.
Cuanto mayor sea el contenido en sal del agua (agua de mar), más filtración "neutra" se necesitará.
