На уроках химии в 8 и в 9 классе все изучали реакции ионного обмена. Они лежат в основе очистки воды по ионообменному принципу, широко используются в промышленной водоподготовке. Когда вода просто пропускается через мелкозернистые фильтры, из нее удаляются только крупные инородные загрязнения, состав не меняется. Но если водный раствор пропустить через специальные резервуары — ионообменные фильтры, заполненные смолами-ионитами, химическое соотношение водных примесей изменится.
Что такое принцип ионного обмена
Это часто применяемый метод водоочистки от солей, её опреснения и умягчения. Такой обменный способ используется в разных случаях — для очистки вод:
- из естественных (природных) источников с присутствием минералов до 1,5–2 г/л;
- с солевой насыщенностью хлоридо-сульфатов в пределах 5 мг/л;
- с количеством взвешенных частиц не более 8 мг/л;
- с величиной перманентной окисляемости, не превышающей 7 мг/л;
- с показателем цветности в пределах 30 градусов.
Ионообменный способ кажется очень простым: специальные смолы вытягивают из электролита металлические частицы, заменяя их своими ионами. Происходит обессоливание и умягчение состава. Скорость обменного процесса зависит от степени гидратации, валентности, радиуса и заряда ионов (он может быть отрицательным, со знаком минус, либо положительным, со знаком плюс). Образующийся газ СО2 удаляют из системы дегазацией.
Несмотря на кажущуюся простоту, химически ионообменный процесс очень сложный, состоит из цепочки взаимопревращений. Многоступенчатые химические формулы, по которым происходят последовательные реакции, приведены в статье про ионообменную очистку воды, опубликованной на нашем официальном сайте.
Преимущества ионного обмена как способа очистки воды
В зависимости от глубины очистки в водоподготовке применяют 1-2-3-ступенчатые ионообменные установки, в которые загружены катиониты с высокой сорбционной (впитывающей) способностью. Независимо от численности ступеней водоочистки на каждом этапе используют 2 фильтра. Это необходимый минимум, их может быть больше.
Сквозь ионитовый резервуар со смолой пропускают определенную дозу водного раствора, предназначенного для деминерализации. Затем перемешивают его с оставшейся минерализованной водой в определенной пропорции, чтобы обеспечить нужную концентрацию солей. Предварительно производят расчеты на основе лабораторного анализа состава воды и требований потребителя. Для питьевой жидкости и расхода на хозяйственно-бытовые нужды предельный коэффициент концентрации не должен превышать 0\5–1 грамма на 1 литр.
Если требуется минерализация в пределах до 0,5 г/л, производят двухступенчатую очистку, для получения показателя 0,1 мг/л проводят трехступенчатое ионирование.
Напоминаем, что в этой статье подробно описан процесс ионного обмена, даны советы по выбору оборудования и ионообменных смол. Установки, сырье, реагенты для регенерациии промывки фильтров — все это можно купить в интернет-магазине НПК «Диасел».
Полезные материалы:
1. Система очистки воды в частном доме в Подмосковье с Экотаром
2. С чего начать выбор системы очистки воды для дома. Часто-задаваемые вопросы. Рубрика "Вопрос-ответ водоочистки". Выпуск 1.
3. Процесс сборки обратного осмоса 4040-1