עיקרי המחקר

תהליך הזיקוק – מחימום ועד איסוף

הנוזל שנשאר במכל

במהלך הזיקוק, המים שאינם מתאדים נותרים במכל. מלחים וחומרים בלתי נדיפים רבים מתרכזים בהדרגה בנוזל השאריתי.

ריכוזם יכול להוביל לשקיעת אבנית, להיווצרות משקעים ולשינויים בהרכב הכימי של הנוזל.

ההבדל בין אידוי לזיקוק

אידוי הוא מעבר של מולקולות מים מנוזל לגז. הוא יכול להתרחש גם בטמפרטורות נמוכות מנקודת הרתיחה.

כדי לבצע זיקוק נדרשים גם מסלול לאדים, מנגנון עיבוי ואיסוף נפרד של המים המעובים.

העקרונות הפיזיקליים של הפרדת מים

נקודת רתיחה ולחץ

מים טהורים רותחים בקירוב בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס בלחץ אטמוספרי תקני. בלחץ נמוך יותר, נקודת הרתיחה יורדת; בלחץ גבוה יותר, היא עולה.

נוכחות מומסים יכולה להשפיע על פעילות המים ועל טמפרטורת הרתיחה של התמיסה.

שיווי משקל נוזל–אדים

הרכב האדים מעל תמיסה אינו בהכרח זהה להרכב הנוזל. כל חומר מתחלק בין הנוזל לאדים בהתאם לתכונותיו ולתנאי המערכת.

חלוקה זו מושפעת מלחץ האדים, ממסיסות החומר, ממקדמי פעילות, מטמפרטורה ומהרכב התמיסה.

נדיפות יחסית

נדיפות יחסית (Relative Volatility) משמשת לתיאור ההעדפה של רכיב אחד להימצא בשלב האדים ביחס לרכיב אחר.

כאשר מזהם מסוים נוטה לעבור לאדים יחד עם המים, זיקוק פשוט אינו מבטיח את סילוקו מן התזקיק.

מעבר חומרים נדיפים אל התזקיק

חלק מהתרכובות האורגניות והמזהמים הגזיים יכולים לעבור לשלב האדים במהלך הזיקוק.

אם אותם חומרים מתעבים או מתמוססים במים המעובים, הם עשויים להימצא בתזקיק.

מזהמים אורגניים נדיפים

הפרדה באמצעות מערכת משלימה

מערכות מסוימות משלבות שלבי טיפול נוספים, כגון הרחקת גזים נדיפים או סינון בפחם פעיל לאחר העיבוי.

אולם אין להניח שמסנן פחם קטן מסלק באופן מלא את כל החומרים הנדיפים. ביצועיו תלויים בסוג החומר, בקיבולת הפחם, בזמן המגע ובתחזוקה.

היסחפות טיפות ותרסיסים בזמן זיקוק

מעבר מזהמים לתזקיק אינו מתרחש רק כתוצאה מנדיפות כימית.

במהלך רתיחה סוערת, טיפות זעירות של הנוזל עשויות להינשא עם זרם האדים אל המעבה.

העברת מזהמים שאינם נדיפים

טיפה הנישאת עם האדים מכילה חומרים שהיו מומסים או מרחפים בנוזל המקורי. לכן היא יכולה לשאת מלחים, מתכות, חלקיקים ומזהמים אחרים אל התזקיק.

גורמי הסיכון להיסחפות

• רתיחה בעוצמה גבוהה ומהירות אדים גבוהה.
• יצירת קצף במכל.
• מרחק קצר בין פני הנוזל לפתח מעבר האדים.
• גאומטריה שאינה מאפשרת הפרדת טיפות יעילה.
• היעדר מפריד טיפות מתאים, כאשר הוא נדרש.

מפרידי טיפות

מפריד טיפות (Demister) נועד להפחית מעבר של טיפות נוזל עם זרם האדים.

הוא אינו מבטיח סילוק של חומרים נדיפים העוברים כאדים מולקולריים.

סילוק קבוצות מזהמים באמצעות זיקוק

זיקוק יעיל במיוחד מול חומרים בלתי נדיפים, אך יעילותו אינה אחידה לכל קבוצות המזהמים.

מתכות וצורות כימיות

התנהגות מתכת בזיקוק תלויה בצורתה הכימית. מתכת בצורה יונית בלתי נדיפה אינה מתנהגת בהכרח כמו תרכובת אורגנו־מתכתית נדיפה.

תרופות וחומרי הדברה

אין להסיק ממבנה של תרופה אחת על כל משפחת התרופות. קיימים הבדלים בנדיפות, ביציבות התרמית וביכולת המעבר בין הפאזות.

PFAS ומגבלות הזיקוק

PFAS היא משפחה רחבה מאוד של תרכובות פלואוריות, בעלות תכונות כימיות שונות.

חלק מהתרכובות היוניות, כגון PFOS ו־PFOA, אינן נדיפות במיוחד בצורתן היונית. אולם אין להסיק מכך שכל תרכובות PFAS נשארות ברכז.

מבשרים נדיפים

חלק ממבשרי PFAS, לרבות תרכובות מסוימות מקבוצת Fluorotelomer Alcohols , מציגים נדיפות משמעותית יותר ועשויים להתנהג אחרת במהלך חימום וזיקוק.

הבדל בין הפרדה להרס

גם כאשר תרכובת PFAS נשארת ברכז ואינה עוברת לתזקיק, אין פירוש הדבר שהיא נהרסה.

הזיקוק עשוי להעביר מים מן התמיסה ולהותיר ריכוז גבוה יותר של PFAS בנוזל השאריתי.

ההבדל בין הרתחה, זיקוק וסטריליזציה

הרתחה וזיקוק הם תהליכים שונים, גם אם שניהם עשויים לכלול חימום מים.

חיטוי באמצעות הרתחה

הרתחה היא שיטה מוכרת להפחתת סיכונים מיקרוביאליים במים, לרבות חיידקים, נגיפים וטפילים.

אולם כאשר ידוע או קיים חשד לזיהום כימי מסוכן, הרתחה אינה הופכת את המים לבטוחים לשתייה.

סטריליות לאחר זיקוק

הזיקוק עשוי להפחית באופן משמעותי מיקרואורגניזמים, אך מים שנאספו במכל לא סטרילי או אוחסנו בתנאים לא מתאימים יכולים להזדהם מחדש.

איכות התזקיק לאחר העיבוי

גם כאשר ההפרדה במהלך הזיקוק יעילה, הרכב המים יכול להשתנות לאחר העיבוי.

ספיגת פחמן דו־חמצני

מים דלי מינרלים יכולים לקלוט פחמן דו־חמצני מהאוויר. הדבר עשוי להשפיע על ה־pH ועל המוליכות הנמדדת.

מדידת pH במים בעלי מוליכות נמוכה מאוד מציבה קשיים אנליטיים, ולכן יש לפרש את התוצאה בהתאם לשיטת המדידה.

השפעת חומרי המזקק

אחסון וצמיחה מיקרוביאלית

מים מזוקקים אינם בהכרח סטריליים לאורך זמן. איכות מכל האחסון, חשיפה לאוויר, טיפול ידני ותחזוקה משפיעים על הסיכון לזיהום מחדש.

מגבלות TDS ומוליכות

מוליכות נמוכה מעידה בעיקר על ריכוז נמוך של יונים מוליכי חשמל. היא אינה בדיקה מקיפה של חומרים אורגניים בלתי יוניים, VOCs או מיקרואורגניזמים.

שיטות זיקוק וטיהור תרמי

טכנולוגיות זיקוק שונות משתמשות באותו עיקרון בסיסי של אידוי ועיבוי, אך נבדלות בתכנון ובצריכת האנרגיה.

זיקוק רב־אפקטי MED

בתהליך MED החום המשתחרר כאשר האדים מתעבים בשלב אחד משמש לאידוי מים בשלב הבא.

בכך ניתן לנצל את אותה אנרגיית חום במספר שלבים ולהפחית את צריכת החום החיצונית ליחידת מים.

דחיסת אדים MVC

מערכת MVC דוחסת את האדים, מעלה את טמפרטורת העיבוי שלהם ומשתמשת בחום המשתחרר ליצירת אדים נוספים.

זיקוק סולארי

במזקק סולארי המים מתאדים בעקבות חימום בקרינת השמש, והאדים מתעבים על משטח קריר יחסית.

התפוקה מושפעת מקרינה, מטמפרטורה, משטח המערכת, מתכנון המעבה ומהתנאים הסביבתיים.

צריכת האנרגיה של זיקוק מים

החום הנדרש לאידוי

בלחץ אטמוספרי תקני, החום הכמוס הנדרש לאידוי קילוגרם מים בטמפרטורת הרתיחה הוא בקירוב 2.26 מגה־ג'אול.

זהו נתון תרמודינמי של מים ולא צריכת החשמל הכוללת של מזקק מסוים.

למערכת פשוטה נדרשת גם אנרגיה לחימום המים מהטמפרטורה ההתחלתית לטמפרטורת האידוי, ונוצרים הפסדי חום.

דוגמה לחישוב צריכת חשמל

מזקק חשמלי שהספקו 750 ואט ופועל במשך ארבע שעות צורך בקירוב 3 קוט"ש חשמל, אם ההספק הממוצע לאורך כל התקופה הוא אכן 750 ואט.

אם הופקו במהלך הזמן שלושה ליטרים של תזקיק, הצריכה בדוגמה היא קוט"ש אחד לליטר.

הדוגמה היא חישוב להמחשה בלבד, ולא נתון מדידה של מכשיר מסוים.

השבת חום

כאשר האדים מתעבים הם משחררים חום. בזיקוק פשוט חלק גדול מהחום הזה נפלט לסביבה.

במערכות MED ו־MVC אפשר לנצל חלק ממנו לצורך אידוי נוסף, ולכן צריכת האנרגיה החיצונית יכולה להיות נמוכה בהרבה מזו של מזקק פשוט.

השוואה לאוסמוזה הפוכה

אוסמוזה הפוכה צורכת בעיקר אנרגיה חשמלית להפעלת משאבות בלחץ.

תהליכי זיקוק יכולים לצרוך אנרגיה תרמית, אנרגיה חשמלית או שילוב שלהן.

אין להשוות ישירות נתוני קוט"ש תרמי לקוט"ש חשמלי ללא ציון גבולות המערכת ואיכות האנרגיה הנצרכת.

שתיית מים מזוקקים והשפעות בריאותיות

מים מזוקקים הם בדרך כלל דלים במינרלים, במיוחד כאשר הזיקוק מפריד היטב מלחים בלתי נדיפים.

עם זאת, הרכב המים תלוי במערכת ובטיפול לאחר העיבוי.

סידן ומגנזיום

מי שתייה עשויים לתרום לצריכת סידן ומגנזיום בתזונה. שתיית מים דלי מינרלים מפחיתה את התרומה הזו.

המשמעות התזונתית תלויה בריכוז המינרלים במים, בנפח השתייה ובצריכת המינרלים ממזון וממקורות אחרים.

טענות בריאותיות

אין בסיס להציג מים מזוקקים כמים המרפאים מחלות או מנקים רעלים מהגוף בשל עצם זיקוקם.

מנגד, אין להציג כל שתייה של מים מזוקקים כמסוכנת או כגורמת לאובדן מינרלים מהעצמות.

מחקרים העוסקים במים דלי מינרלים ובבריאות הציבור מחייבים הבחנה בין קשר תצפיתי לבין השפעה סיבתית מוכחת.

תקנים ודרישות איכות למים מזוקקים

אין דרישת איכות אחת שמתאימה לכל שימוש במים מזוקקים.

מי שתייה, מים למעבדה, מים לתעשייה, מים למכשור רפואי ומים להזרקה עשויים להיות כפופים לדרישות שונות מאוד.

מים למעבדה

תקן ASTM D1193-24 מגדיר סוגי מים המתאימים ליישומים אנליטיים שונים. המהדורה מאפשרת הפקת מים העומדים בדרישות באמצעות טכנולוגיות שונות, ולא רק זיקוק.

מים לשימוש רפואי

מים מזוקקים אינם בהכרח מים סטריליים, מים להזרקה או מים המתאימים לדיאליזה.

שימושים אלה דורשים בקרת איכות ועמידה בדרישות ייעודיות, שאינן מתקיימות אוטומטית במזקק ביתי או מעבדתי.

הבהרות נפוצות על זיקוק מים

מקורות מדעיים ורגולטוריים

המחקר נשען על עקרונות תרמודינמיים מוכרים, דוחות מחקר ומסמכים מקצועיים של גופי תקינה ובריאות הציבור.

1. NSF/ANSI 62-2026. Drinking Water Distillation Systems. התקן הייעודי למערכות זיקוק מי שתייה .
2. ASTM International. ASTM D1193-24: Standard Specification for Reagent Water. מפרט איכות מים לשימושים אנליטיים .
3. Centers for Disease Control and Prevention. About Home Water Treatment Systems. השוואת שיטות טיפול ביתיות ומגבלות הזיקוק .
4. Centers for Disease Control and Prevention. Boil Water Advisory. הנחיות הרתחה והבחנה בין זיהום מיקרוביאלי לכימי .
5. World Health Organization. Guidelines for Drinking-water Quality. הנחיות לאיכות מי שתייה .
6. World Health Organization. Calcium and Magnesium in Drinking-water. סקירת החשיבות של מינרלים במי שתייה .
7. משרד הבריאות בישראל. תקנות בריאות העם (איכותם התברואית של מי שתייה ומתקני מי שתייה), התשע"ג–2013, על תיקוניהן. אתר משרד הבריאות .

מקורות התקינה וההנחיות מספקים בסיס להבחנה בין שיטת ייצור לבין דרישות איכות. הם אינם מהווים הוכחת ביצועים למזקק מסוים שלא נבדק.

מגבלות המחקר והראיות

קיימים הבדלים משמעותיים בין מזקקים ביתיים, מערכות מעבדה ומתקני התפלה תרמיים גדולים.

נתון סילוק שנמדד במערכת אחת אינו מוכיח שיעור סילוק זהה במערכת אחרת.

מחקרים על מזהמים נדיפים מצריכים בדיקות ייעודיות של המים לפני ואחרי הזיקוק. מוליכות נמוכה אינה מחליפה מדידה כימית.

בתחום PFAS, קיימים הבדלים משמעותיים בין מבשרים נדיפים לתרכובות יוניות. נדרשים נתונים ישירים כדי להעריך כל מערכת מול קבוצת מזהמים מוגדרת.

בהשוואות אנרגיה, יש להבחין בין אנרגיה תרמית לחשמלית ולהגדיר את גבולות המערכת.

חלק מהנתונים המופיעים בספרות מתייחסים למערכות תעשייתיות ואינם מייצגים מזקקים ביתיים. אין להכליל ביניהם ללא אימות מתאים.