Ионообменный метод очистки воды

Метод ионного обмена широко применяется для очистки воды. Его сущность состоит в том, что воду пропускают через иониты. Иониты это твердые нерастворимые вещества, способные обменивать ионы, входящие в их состав, на ионы, содержащиеся в воде. Иониты, обменивающие катионы, называются катионами, а анионы – анионитами.

В качестве катионитов применяют синтетические смолы типа бакелита, полученные из фенолов и формальдегида. В катионитах чаще всего происходит замещение ионов натрия (Na–катионит), или ионов калия (К–катионит), или ионов водорода (Н–катионит) на ионы, содержащиеся в воде. Ионный обмен выражается обычными химическими реакциями обмена. Например, для Na–катионита:

Na[Кат] + МеА ↔ Ме[Кат] + NaА, (1)

где МеА – химическая формула соли, состоящей из катиона металла Ме и аниона А.

Для Н–катионита:

Н[Кат] + МеА ↔ Ме[Кат] + НА. (2)

В последнем случае получаются кислые растворы с низким значением рН. Если это нежелательно или надо удалить какой-либо анион из воды, воду фильтруют через аниониты, чаще всего ОН–анионит:

[Ан]ОН + НА ↔ [Ан]А + Н₂О. (3)

Если воду, содержащую соли, пропустить последовательно сначала через Н–катионит (реакция 2), а затем через ОН–анионит (реакция 3), то произойдет полное удаление всех ионов из воды.

Аниониты получают конденсацией анилина с альдегидом. Ионообменные смолы выпускаются и используются преимущественно в виде зерен различной формы размером частиц от 0,02 до 2 мм.

Реакции ионного обмена протекают в эквивалентных количествах и обратимы, что позволяет проводить регенерацию ионитов

Важной характеристикой ионитов является обменная емкость. Различают полную, статическую и динамическую обменные емкости. Полной обменной емкостью называют количество ионов (мг-экв), поглощенное 1 м³ ионита до полного его насыщения. Статическая обменная емкость – это обменная емкость при равновесии в данных условиях. На практике очищаемая вода проходит через слой ионита с определенной скоростью. В данном случае определяют динамическую обменную емкость, которая характеризуется количеством ионов (мг-экв), поглощенное 1 м³ катионита или анионита до проскока ионов через ионит с водой при пропускании воды через ионит с определенной скоростью.

При достижении заданного предела обменной емкости ионита проводят его восстановление, т. е. регенерацию. Регенерация – это ионный обмен, проводимый в обратном порядке. Регенерацию Na-катионитов осуществляют слабым раствором поваренной соли (NaCl), а Н–катионитов – введением 1÷1,5 % раствора минеральной кислоты (HCl, Н₂SO₄). Регенерацию ОН-анионитов проводят обычно 4% раствором щелочи (КОН, NаОН).

Поиск по сайту: