Почему полезно умягчать воду методом ионного обмена? Ионообменная смола для питьевой воды
Ионообменная смола: принцип работы, виды, выбор
Существует множество способов сделать питьевую воду максимально безопасной. Когда-то наши бабушки и дедушки не слышали про системы фильтрации. Сегодняшняя экология усложнила ситуацию с питьевой вода. Постоянная очистка нагревательных приборов от налета накипи заставляет познать жесткость воды и задуматься о качестве питьевой воды.
Удаление солей жесткости, которые откладываются на бытовых приборах, возможно с помощью специальных умягчителей. Многие системы фильтрации используют ионообменную смолу для умягчения воды. Рассмотрим более подробно виды смол, их принцип работы и для чего они в системе очистки.
Классификация ионообменных смол
Смола для умягчения воды
В борьбе с солями кальция и магния отличным вариантом будут безреагентные умягчители воды. Большая часть смягчающих фильтров работает с помощью реагентов. Вода получает нужный состав благодаря фильтрующей массе и реагентам. Последние могут так же восстанавливать фильтрующие среды. Основой фильтра-ионообменника является смола.
Ионообменная смола для смягчения воды используется во многих сферах:
- очистка;
- деминерализация;
- удаления кремния;
- выборочная фильтрация.
Основой смолы являются иониты – нерастворимые полиэлектролиты. Различают искусственные, природные и синтетические смолы.
Ионит имеют форму заряженного каркаса с ионами противоположного знака. При контакте ионов каркаса с ионами другого знака происходит смена ионитов.
Направление заряда приводит к делению ионов на амфолиты. К ним прибавляются отрицательные катиониты с положительными аонитами. Катионы притягиваются к катионитам, а анионы – к аноитам.
Каркас может иметь различную основу: химическую, нехимическую, минерально-органическую. Она является сочетанием органики и синтетических ионитов. Если каркас гелиевый, то в него макропористые или гелиевые иониты. Они активны в набухшим состоянии при увеличении объема до 3 раз. Однако их ресурс иссякаем. При ликвидации всех мостиков-сшивок смола перестает смягчать воду.
Существуют смолы с равномерным распределением мостиков – изопористые иониты. При большем впитывании они увеличиваются сильно в объеме.
Набухание ионитов гелиевой основы вызвано раскрытием гранул подобно бутону цветка. Гелиевая структура не имеет сплошных стенок и не однородна. Минусом гелиевых смол является их неспособность поглощать большие органические вещества и ионы. При фильтрации может произойти «отравление смолы» — закупорка пор.
Сегодня наиболее применяемыми являются макропористые иониты. Их преимуществами являются малое изменение объема, хорошо адсорбируют, имеют продолжительные обменные реакции, большую скорость фильтрации, прочные и жесткие. Поры в микропористых смолах являются результатом искусственного процесса: добавление жирных кислот, спиртов и гептана.
Если сравнить существующие виды ионитов, то видно:
- макропористые иониты прочнее гелиевых структур;
- гелиевые аниониты хуже работают гелиевых катионитов;
- полистирольные аониты слабее акриловых.
Принцип работы ионообменной смолы
Схема фильтра (классический вариант прямоточной технологии)
ИВ — исходная вода; OS — обработанная вода; Р — реагент
Смолы для умягчения начали применять только во второй половине прошлого века и быстро себя изжили. В XX веке было сделано максимальное число открытий в области очистки воды. Пик популярности ионообменных смол был в 80-90-ые годы. Потом их стали вытеснять мембраны и обратный осмос. Сегодня смолы для смягчения воды популярны в системах очистки, но не занимают лидирующие позиции.
Для большего понимания принципа работы ионообменную смолу можно сравнить с икрой. Неопытный человек может с первого взгляда перепутать ее с белужьей.
Ранее уже говорилось, что смола для умягчения воды может состоять из трех видов ионитов: аниониты, катиониты и аониты. Наиболее распространенные аониты. Суть разделения в том, что каждый вид может замещать исключительно одноименные иониты.
Аниониты могут иметь сильную или слабую основу, а так же промежуточную и смешанную. Катиониты обладают слабой или сильной кислотностью. Сильная основа анионитов позволяет совершать обмен при любом кислотно-щелочном балансе, слабая – только до 6. Катиониты сильной кислотности могут обмениваться при любом рН, а слабокислотные – до 7.
Таким образом, ионообменная смола умягчает воду, но почти не очищает ее от других примесей. Она может полностью устранить жесткость. Возможно несколько раз прогонять воду через фильтр, что бы сделать ее более мягкой. При каждой очистки увеличивается концентрация натрия, большое значение которой является опасным для человеческого организма.
Иониты могут иметь солевую или смешанную форму. Основу солевой составляют натриевые и хлористые соединения, а смешанной – натрий-хлор или гидроксил-хлорид.
Ионообменные смолы используются в фармакологии, пищевой промышленности, на АЭС для очистки конденсата и т.д.
Иногда дополнительно используют таблетированную соль для умягчения воды. Но обычная столовая соль в таблетках вымывает ионообменные смолы из фильтра. Со временем смола потрескается и утратит свои фильтрующие способности.
Таблетированная солью может восстановить ионнообменную смолу. Продают ее в больших пакетах по 25 кг.
Как выбрать?
Традиционные ионообменные смолы: карбоксильная смола, сульфокатионит
Сегодня во многих магазинах на прилавках легко найти смолу для ионообменного фильтра. Если уже известна марка и зарекомендованной производитель ионообменной смолы, то ее быстро можно найти в интернете.
Основным показателем эффективности работы является влажность, а не поглощение. В смоле присутствует химически связанная влага. Ее удаление ведет к разрушению ионообменной смолы для умягчения воды.
Далее следует обратить внимание на емкость ионов – рабочая, объемная, весовая. Объемная и весовая являются стандартными характеристиками, которые определяются в лабораторных условиях. Они всегда указаны в паспорте продукции.
Рабочую емкость измерить невозможно. Она зависит от формы и глубин фильтрующего слоя смолы. Так же важны и входные параметры очищаемой воды.
Следует обратить внимание на скорость фильтрации, уровень восстановления, размер задерживаемых частиц и т.д.
vse-o-vode.ru
применение. Насколько они эффективны при очистке воды?
Ионообменные смолы – это нерастворимые на высокомолекулярном уровне соединения, которые могут показать реакцию при взаимодействии с ионами раствора. Они имеют трехмерную гелевую или макропористую структуры. Их еще называют ионитами.
Разновидности
Эти смолы бывают катионообменными (делятся на сильнокислотные и слабокислотные), анионообменными (сильноосновные, слабоосновные, с промежуточной и смешанной основою) и биполярными. Сильнокислотные соединения – это катиониты, которые могут обмениваться катионами вне зависимости от показателей рН. А вот слабокислотные могут функционировать при значении не ниже семи. Сильноосновные аниониты имеют свойство обмениваться анионами в растворах при любой степени диссоциации, при любых показателях рН. Этого, в свою очередь, лишены слабоосновные аниониты. В этой ситуации рН должен быть 1-6. Другими словами, смолы могут обменять ионы в воде, впитать одни, а взамен отдать те, которые ранее были запасены. А так как именно h3O – многокомпонентная структура, то нужно верно ее подготовить, выбрать химическую реакцию.
Свойства
Ионообменные смолы - полиэлектролиты. Они не растворяются. Многозарядный ион неподвижен, потому что имеет большую молекулярную массу. Он образует основу ионита, связан с небольшими подвижными элементами, которые имеют противоположный знак, и, в свою очередь, может обменивать их в растворе.
Производство
Если полимер, который не имеет свойства ионита, обработать химически, то произойдут изменения – регенерация ионообменной смолы. Это достаточно важный процесс. С помощью полимераналогичных превращений, а еще поликонденсации и полимеризации, получают иониты. Существует солевая и смешанно-солевая формы. Первая подразумевает натриевый и хлористый, а вторая – натрий-водородный, гидроксильно-хлоридный виды. В таких условиях выпускаются иониты. Мало того, в процессе они переводятся в рабочую форму, а именно водородную, гидроксильную и т. д. Такие материалы используют в разных сферах деятельности, например, в медицине и фармацевтике, в пищевой промышленности, на атомных электростанциях для очистки конденсата. Также может применяться ионообменная смола для фильтра смешанного действия. 
Применение
Используется ионообменная смола для умягчения воды. Кроме того, соединение может и обессолить жидкость. В связи с этим ионообменные смолы часто используют в теплоэнергетике. В гидрометаллургии ими пользуются для цветных и редких металлов, в химической промышленности ими очищают и разделяют разные элементы. Иониты также могут очистить сточные водоемы, а для органического синтеза они - целый катализатор. Таким образом, ионообменные смолы могут быть использованы в разных отраслях.
Промышленная очистка
На теплопередающих поверхностях может появляться накипь, а если она достигнет всего 1 мм, то расход топлива увеличится на 10%. Это все-таки большие потери. Мало того, оборудование быстрее изнашивается. Чтобы это предотвратить, нужно правильно организовывать водоподготовку. Для этого используется фильтр с ионообменной смолой. Именно очистив жидкость, можно избавиться от накипи. Способы бывают разные, но с повышением температуры их вариантов становится меньше. 
Обработка h3O
Существует несколько способов для того, чтобы очистить воду. Можно воспользоваться магнитной и ультразвуковой обработкой, а можно отретушировать ее комплексонами, комплексонатами, ИОМС-1. Но более популярным вариантом считается фильтрация с помощью обмена ионов. Это заставит изменить состав элементов воды. Когда используют такой метод, h3O почти полностью обессоливается, загрязнения пропадают. Следует отметить, что такой очистки достаточно сложно добиться иными способами. Обработка воды с помощью ионообменных смол очень популярна не только в России, а и в других странах. Такая очистка имеет много достоинств и намного эффективнее прочих методов. Те элементы, которые удаляются, никогда не останутся осадком на дне, а дозировать реагенты не нужно постоянно. Сделать эту процедуру очень легко - конструкция фильтров однотипная. При желании можно воспользоваться автоматизацией. После очистки свойства будут сохраняться при любых колебаниях температуры.
Ионообменная смола Purolite A520E. Описание
Чтобы поглощать нитрат-ионы в воде, была создана макропористая смола. Она используется, чтобы очистить h3O в разных средах. Специально для этого появилась ионообменная смола Purolite A520E. Она способствует избавлению от нитратов даже при большом количестве сульфатов. Это значит, что, по сравнению с другими ионитами, эта смола наиболее эффективна и имеет лучшие характеристики.
Рабочая емкость
Purolite A520E имеет высокую селективность. Это помогает, вне зависимости от количества сульфатов, удалить нитраты качественно. Такими функциями не могут похвастаться остальные ионообменные смолы. Это обусловлено тем, что при содержании сульфатов в h3O снижается обмен элементами. Но благодаря селективности для Purolite A520E такое понижение не имеет особого значения. Хотя соединение имеет низкий, если сравнивать с другими, полный обмен, жидкость в больших количествах очищается достаточно качественно. При этом, если сульфатов будет мало, то справиться с обработкой воды и устранением нитратов смогут различные аниониты - как гелевые, так и макропористые. 
Подготовительные операции
Чтобы смола Purolite A520E работала на 100%, она должна быть правильно подготовлена для выполнения функции очищения и подготовки h3O для пищевой индустрии. Следует отметить, что перед началом работы используемое соединение обрабатывают 6%-м раствором NaCl. При этом используют в два раза больший объем по сравнению с количеством самой смолы. После этого соединение обмывают пищевой водой (количество h3O должно быть в 4 раза больше). Только проведя такую обработку, можно приниматься за очистку.
Заключение
Благодаря свойствам, которыми обладают ионообменные смолы, ими можно пользоваться в пищевой индустрии не только для очистки воды, но и для обработки продуктов, различных напитков и прочего. На вид аниониты – это маленькие шарики. Именно к ним прилипают ионы кальция и магния, а они, в свою очередь, отдают ионы натрия в воду. В процессе промывки гранулы отпускают эти прилипшие элементы. Следует помнить о том, что в ионообменной смоле может упасть давление. Это скажется на ее полезных свойствах. На те или иные изменения влияют внешние факторы: температура, высота столбца и размер частиц, их скорость. Поэтому при обработке следует поддерживать оптимальное состояние среды. Часто пользуются анионитами в очистке воды для аквариума – они способствуют формированию хороших условий для жизни рыб и растений. Итак, ионообменные смолы нужны в разных индустриях, даже в домашних условиях, так как могут качественно очистить воду для дальнейшего ее использования.
Ионообменное умягчение воды - все За и Против
Использовать воду в современных реалиях без какой-либо очистки, невозможно. Это понятно каждому. Только вот далеко не каждому очевидно, что более всего убытков в быту приносит жесткая вода. Люди очень часто не понимают всей угрозы работы с такой водой. Им кажется, что на предприятиях, где вода нужна постоянно, избегать образования накипи крайне важно. А дома уж как-нибудь. Никогда умягчитель не считался прибором первой необходимости. Правильно ли так думать?
Когда начинают использовать ионообменные умягчители?
Умягчать воду естественно можно самыми разными способами. Для этого сегодня придуманы и удачно внедрены самые разные приборы. Потребитель или главный инженер любого крупного предприятия могут выбрать себе систему на основе ионного обмена или прибор, которые будут доводить воду, до того состояния которое требуется запросами семьи или производственного процесса. Некоторые варианты применяемых устройств представлены в таблице.
| Вид очистного прибора | Бытовое применение | Производственное |
| Умягчитель | Ионообменный умягчитель Магнитный Электромагнитный Обратный осмос Ультрафильтрация | Ионообменные многоступенчатые системы Электромагнитный прибор Ультразвуковой прибор Ультрафильтрационные установки Обратноосматические умягчители Комплексные приборы |
В отличие от быта, в промышленности очень часто применяют спаренные приборы, которые способны одновременно устранять несколько видов примесей. Такая установка еще не является полноценной системой водоподготовки, но вот станцией или системой очистки вполне. Для удешевления такой системы, а также для получения с ее помощью питьевой воды часто в ней используют ионообменное умягчение воды.
На сегодня такой вид ионообменных умягчителей постепенно сдает свои позиции. На лидирующей позиции его удерживает только один единственный факт в его пользу – непосредственное умягчение воды. Другие приборы могут быть лучше в других ипостасях, могут обладать побочными важными факторами, но умягчает воду лучше всего ионообменное умягчение воды.
Что же работает в таком устройстве и зачем вообще необходимо это самое умягчение? Такой вопрос резонно может возникнуть у любого потребителя, который никогда не занимался домашними делами, и понятия не имеет, что такое постоянно чистить поверхности от столь ненавистной плохо выводимой накипи.
Если воду не менять, после централизованной очистки, то потребителю придется устранять накипные отложения постоянно. Только вот почему то, мало кто думает о том, что, если накипь оседает на стенках оборудования, то и в организме она осядет точно так же. Покупать воду постоянно – затратно и хлопотно. К тому же стирать и мыться все равно приходится в необработанной воде. Но, увы, эти факты мало влияют на принятие решений потребителем. Железный аргумент – поломка оборудования. Вот тогда среднестатистический россиянин начинает думать о том, что качество воды оказывается важно и что нужен умягчитель, чтобы избежать подобных проблем.
И первое, что попадается под руку любому потребителю – ионообменное умягчение воды. Такого рода приборы можно купить в любом супермаркете. Они доступны, представляют собой маленький кувшин, достаточный для производства нескольких литров питьевой воды. Начинают многие именно с него. А уже потом, когда понимают, что одной питьевой воды недостаточно, переходят на другие виды умягчителей.
При мощном достоинстве у ионообменного умягчителя есть значительные минусы. Во-первых, это реагентный прибор, который требует не восстановления, а замены забивающихся картриджей. Но и в промышленности, где смолу восстанавливают, за собой эти процедуры тоже тянут расходы.
Постоянно покупать картриджи на смену мало доставит удовольствия потребителю. Во-первых, стоят они немало, почти половину стоимости самого устройства. Во-вторых, забиваются достаточно быстро. В третьих, такую очистку никто и ничто не стимулирует, она протекает сама, а значит скорость получения мягкой воды совсем невысока. То есть потребитель тратит деньги либо на приобретение средств от накипи, либо на приобретение картриджей на замену.
В промышленности смолы восстанавливают. Но для этого нужно много дешевой соли, что само по себе уже недешево, т.к. потребность в ней постоянна. После промывок получают очень соленые отходы. С ними тоже связан ряд проблем, которые придется решать постоянно.
Ионообменные смолы – особенности
Чтобы система очищения воды работала, как часы, нужно и ионообменные смолы покупать соответствующие. Если они будут низкого качества, то естественно ни о какой мягкой воде речь идти не может. Ионообменное умягчение воды подразумевает использование только хороших ионообменных смол. Компаний производящих такие смолы вполне достаточно. Наиболее качественные и доступные ионообменные смолы поставляет на российский рынок компания Purolite.
Ее ионообменные смолы представляют собой качественные гранулы высокой очистки. С такой смолой получают воду именно для потребления в еду и в питье. Основной элемент для такой смолы – полимеры. Они отличаются высокой способностью отдавать натрий. Соли жесткости же в это время надежно прилипают к смоляным шарикам.
Промывать такие ионообменные смолы нужно все тем же сильносоляным раствором. Что собой представляет поваренная соль? По сути это натрий и хлор. Хлор в веществе имеет отрицательный заряд, он мощно притягивает положительно заряженные соли жесткости. Так со временем ионообменная смола полностью отдает в жесткую воду весь свой натрий. Вода при этом делается мягкой.
Восстановление происходит по обратной схеме. В прибор заливают не жесткую воду, а сильно соленую. Хоть соли жесткости в смоле держаться очень плотно, но противостоять напору большого количества солей натрия они не могут и в результате все встает на свои места. Соли жесткости остаются в сильно соленом растворе, а натрий вновь занимает их место в смоле. Прибор можно снова использовать.
Как правильно подобрать смолу. Что влияет на ее работоспособность?
- Количество соли;
- Ее процентное содержание;
- Жесткость поступаемой воды;
- Скорость воды
Используют ионообменное умягчение воды по-прежнему массово, в быту и на многих предприятиях.
Поскольку ионообменные смолы могут подвергаться влиянию других веществ, содержащихся в воде, то компании-производители стараются сделать их более устойчивыми к посторонним влияниям. Так смолы Purolite не подвержены влиянию сильных растворителей, а также сильных кислот и щелочей. Однако, если такую смолу использовать со слишком хлорированной водой, получается, что хлор разрывает устойчивые связи. Сразу возникает вопрос, как такой прибор можно использовать с очень хлорированной российской водой? Ничего не остается, как воспользоваться угольным очистителем. Он поможет устранить излишний хлор из воды.
Но поскольку производители знают о таких особенностях своего прибора, то часто их продают в комплекте с угольными фильтрами. Применяют такие смолы для получения питьевой воды для ресторанов. Загородных домов. Где понятие водопровод то не всегда существует.
К плюсам ионообменного умягчения Purolite можно смело отнести тот факт, что при работе этой смолы в атмосферу и воду не выделяются вредные испарения. В отличие от любого умягчающего средства, которое советуют добавлять при стирке, использование ионообменных смол разрешено для получения питьевой воды.
Компания Purolite кроме своих смол производит еще и комплексные засыпки, которые можно применять в том же приборе, только убирать из воды тогда будут сразу несколько примесей. Такой вариант возможен при жесткой и одновременно железистой воде. Точно также иногда может прибор снабжаться дополнительной механической засыпкой и тогда получается готовая мини автоматическая система умягчения воды. Главное, чтобы прибор выдерживал напор воды, качественно обрабатывал ее. И тогда получится значительная экономия средств на нескольких приборах.
ochistka-vody.com
Смола для умягчения воды: ионообменные смолы
АкваЩит - Умягчение воды
Приводить воду в состояние годной для употребления, сегодня можно по-разному. Кто-то до сих пор считает, что и такая вода хороша и всем подходяща. И только те, кто постоянно занимается чисткой поверхностей от известкового налета, знают, что такое использование жесткой воды, и насколько вредно использовать воду с карбонатным излишним включением.
Если у вас когда-нибудь выходил из строя чайник или же ломалась стиральная машина из-за известкового налета, то вы согласитесь, что воду нужно умягчать. Тем, же кого все еще терзают сомнения, могу посоветовать просто посмотреть на стенки электрического чайника, вспомнить о том, есть ли после стирок разводы на одежде и часто ли в работе непроизвольно отключается бойлер, так и не нагрев воду. Это все звоночки. Звоночки того, что повышенная жесткость воды сработала и на поверхности образовалась накипь.
Вопрос остается один, причем тут смола для умягчения воды. Все просто. Накипь можно: а) устранять, проводя постоянные чистки, б) устранять, разработав систему понижения жесткости и установив фильтрующий элемент. Многие фильтрующие системы реагентного типа сегодня работают с использованием смолы для умягчения воды. Поэтому мы и рассмотрим сегодня, какие бывают смолы, как они работают, что они дают системе умягчения воды.
Итак, чтобы защитить себя от карбонатных солей и накипи, которую они образуют, нужно использовать разного рода безреагентные умягчители воды. Практически половина подобных приборов являются реагентными. В них воду доводят до кондиции за счет использования определенных фильтрующих материалов и реагентов. Они же могут использоваться для восстановления фильтрующих сфер. Главная тема нашей статьи - смола для умягчения воды – основа всего в подобных приборах. Без нее ни один фильтр-ионообменник не сможет работать.
У смол для умягчения воды довольно много сфер использования. Это всем известная очистка воды, это и деминерализация, и устранение излишков кремния в воде, и возможность отфильтровать из воды определенный набор веществ.
Иониты, которые создают смолу (они ее основа), представляют собой полиэлектролиты, которые практически не растворяются. Они могут быть как искусственными, так и природными. Встречаются еще и синтетические варианты. Основу ионита можно представить как каркас с определенным зарядом и набором ионов, которые заряжены противоположно каркасу. Когда противоионы контактируют с ионами каркаса, то происходит смена ионитов.
В зависимости от направленности заряда все иониты делятся, как вы уже наверное слышали, на амфолиты. И к ним добавлятся минусовые катиониты с плюсовыми аонитами. Катиониты тянут к себе катионы. Аниоты со знаком «плюсом» манят анионы.
Все смолы для умягчения воды делятся еще и в зависимости от химической основы каркаса. Она может быть как химической, так и нехимической, есть еще и минерально-органическая основа.
Основа-органика в комплексе с синтетического вида ионитами – высокомолекулярное обьединение, которое способно сменять «живые» ионы.
Следующий признак, по которому смолы можно разделить на группы и классифицировать, это структура синтетических ионитов. В состав структуры каркаса из гелия могут входить либо гелевые либо макропористые иониты. Гелевые иониты проявят себя только в набухшем состоянии. А увеличиваются они не много, ни мало, в 1,5-3 раза. Но ресурс набухания исчерпаем. Как только в структуре заканчиваются распрямляющиеся мостики-сшивки, смола для умягчения воды перестает проявлять свои умягчающие свойства.
Есть возможность создавать иониты с более равномерным распределением «мостиков» по всей площади ионита. Такие вещества называются изопористыми ионитами. Они впитывают намного больше, но и больше раздуваются.
Когда набухает ионит, созданный на гелевой основе, то там гранула раскрывается как цветок, в поре сухой капсулы. При этом понятие пор условно, т.к. сплошных стенок у гелевой структуры не бывает. К недостаткам гелевых веществ относят их неспособность поглощать крупные органические ионы и соединения. Так происходит из-за неоднородной структуры гелевой смолы. Выявляется этот недостаток, конечно при фильтрации. Когда происходит такое явление, как закупорка гелевых капсул примесями, его называют еще отравлением смолы.
Сегодня же больше в чести макропористые иониты. Они незначительно набухают, но при этом прекрасные адсорбенты и имеют высокий порог обменных реакций. К плюсам макропористых ионитов относят высокую степень прочности и жесткости. Хороши они и тем, что очищают намного быстрее гелевой смолы для умягчения воды.
Так происходит потому, что у гелевых смол поры – результат естественного образования. У макропористых, они образуются за счет добавления в реакцию спиртов, гептана, жирных кислот и т.п.
Если взять и сравнить разные виды ионитов, то этот опыт покажет следующие результаты:
- По прочности макропористные иониты смол намного прочнее гелевых молекул смолы для умягчения воды;
- Гелевые анионит всегда будет хуже работать, чем гелевый катионит;
- Акриловые аониты сильнее полистирольных.
Смолы для умягчения воды в фильтрах стали использоваться не так давно, всего-то со второй половины 20 века. Но справедливости ради, нужно сказать, что они очень быстро изжили свое. На 20 век приходится самый большой набор всевозможных изобретений. В результате, ионообменные смолы больше всего использовали в 80-90 годах 20 века. В дальнейшем изобрели мембранные методы, обратный осмос ультрафильтрацию и они начали вытеснять ионообменные фильтры для воды, как менее экономные. Хотя смолы по-прежнему удерживают одну из лидирующих позиций, но второе место, как вы сами понимаете не первое. Это в своем роде начало конца…
Если описывать смолу для умягчения воды наиболее понятным и простым языком, то это икра. Именно такой вид имеет это вещество. Неискушенный человек посмотрит на такую засыпку и вполне может принять обменную смолу за белужью икру. Но при своей гелеобразной основе такая «икра» отлично очищает воду.
Как уже было сказано ранее, смола для умягчения воды это три варианта ионитов – катиониты, аониты из этой троицы нас интересуют больше всего, т.к. они наиболее часто встречаются. Сущность такого разделения такова, что катиониты могут заменять исключительно катионы, а аниониты, соответственно анионы. Катиониты и аниониты тоже имеют свою классификацию:
- Аниониты по степени активности бывают на сильной основе, или же не слабой, есть еще вариации промежуточной и смешанной активности. Катиониты можно поделить на сильно- и слабокислые. И пару слов о каждом виде таких ионитов. Аниоты с сильной основой способны обмениваться при любых значениях кислотно-щелочного баланса, слабая основа анионов дает им возможность обмениваться только при значениях кислотно-щелочного баланса, не превышающего шестерку.
- Сильные по кислотности катиониты в состоянии обменивать ионы при любом значении pH. Слабокислые работают при любом значении кислотно-щелочного баланса, если он меньше семерки. То есть, по сути ионообменная смола для умягчения воды отлично делает свое дело, но очищением воды от других примесей, она почти не занимается, да и попутно ничего не исполняет, как удаление старой накипи тем же электромагнитным умягчителем воды АкваЩит.
По сути умягчение – это и достоинство, и недостаток смол. Они лучше всего устраняют жесткость, и даже могут устранять ее полностью, но больше собственно ничего и не делают. Если вам нужно уменьшить степень жесткости, то вы всегда можете прогнать воду через прибор повторно, чтобы еще более снизить показатель жесткости, но при этом нельзя забывать и о побочных явлениях. Каждый раз очищая воду, вы наполняете ее натрием и значит есть риск получить не мягкую воду, а вредную натриевую, растет с каждой очисткой.
- Вернемся к ионитам, составляющим смолы. Их могут выпускать в смешанной и солевой форме. Смешанная форма правда, все равно подразумевает использование солей. Солевая форма может быть представлена натриевой и хлористой основой. Смешанные же иониты это всем известные соединения – гидроксил-хлорид, банальный натрий-хлор. На сегодня налажен выпуск ионитов в абсолютно рабочей форме. То есть это водородные или гидроксильные иониты. Их часто применяют в пищевой промышленности. Также до сих пор применяют смолу для умягчения воды в фармакологии. На АЭС их применяют для глубокой очистки конденсата.
Если вы применяете комбинированный фильтр, сразу с несколькими вариантами засыпок, то вы всегда можете приобрести комбинированную засыпку, включающую в себя смолы.
Для смолы в процессе умягчения одним из самых главных показателей эффективности работы является вовсе не поглощающая способность, это влажность. В составе смол есть химическим связанная влага и вот когда ее удаляют из материала, при следующих очистках гранулы смолы просто разрушаются.
Выбрать сегодня для своего ионообменного фильтра для очистки воды смолу можно без труда. Благо найти ее можно, как в магазине, так и на базаре. Да даже в интернете ее всегда можно купить, особенно если определенной маркой смолы вы уже пользовались и знаете, какой вариант вам нужен.
После влажности смола для умягчения воды может похвастаться еще одним признаком, важным для ее работы - это ее непосредственная емкость ионов. Она бывает обьемной, весовой, а также рабочей.
Обьемная емкость, как и весовая, являются стандартными характеристиками смол. Их определяют в лабораториях, используя для этого стандартные методики. Оба этих показателя в обязательном порядке указывают в паспорте на продаваемую смолу для умягчения воды.
Ионообменная емкость, именуемая рабочей, не измеряется. Ни в лаборатории, ни опытным путем. Она прямопропорционально зависит от глубины и формы смоляного покроя, применяемом в фильтре. Непосредственное влияние на нее оказывают и характеристики фильтруемых жидкостей.
Тут уже оказывают влияние такие показатели, как уровень восстановления, скорость, с какой жидкость протекает через фильтрующую смолу, размер включений, качество раствора, которое нужно получить на выходе.
Результат использования ионообменных смол для умягчения воды
С основными видами ионообменных смол для умягчения воды мы разобрались. Чаще всего их используют в ионообменных фильтрах умягчителях. Такие устройства нашли себя, как промышленности, так и в быту, хотя это стандартный прибор реагентного типа. Как же так получилось, что его стали применять для умягчения питьевой воды?
Данные приборы прекрасно работают и в теплоэнергетике, и в других отраслях промышленности, таких, как металлургия, или котельные. Но там фильтрующие установки, это большие баки. Иногда одна станция или система включает в себя и два ионообменных способа умягчения воды. Если предприятие большое и вода нужна 24 часа в сутки, тогда и установок будет четыре подряд. При этом они еще и работать будут параллельно.
В промышленности каждый из фильтров персонально снабжен емкостью для восстановления. Восстанавливают картриджи с помощью соли. Ее разводят в воде и помещают туда ионообменную смолу для умягчения питьевой воды. Вот тут-то иониты и начинают работать. Катиониты притягивают катионы, а аниониты анионы. Все зависит от того, какой тип смолы вы применяете. Установка же при этом продолжает работать, фильтровка идет и качество ничуть не страдает. Мощность одного восстанавливаемого фильтрующего элемента возмещают с помощью распределения его работы на остальные установки.
Очищают забитый картридж не простой солью, а специально очищенной, где остался только интенсивный натрий, которым нужно наполнить ионообменную смолу. Если вдруг очищенная соль на производстве закончилась, то ее всегда можно заменить стандартной солью «Экстра» мелкого помола. Только важно, чтобы она была без йода.
Собственно применение ионообменного прибора для умягчения воды и солиделает ионный обмен реагентным. Поэтому его и не рекомендовали использовать в быту. Но ученные быстро вышли из ситуации, и просто отказались от восстановления. В фильтре-кувшине, который работает на той же основе, ничего не восстанавливают. Картридж со смолой просто выбрасывают и ставят новый.
Конечно восстановление и замена картриджей – одна из самых больших проблем и недостатков смолы и соответственно приборов на ее основе. Результатом использования ионообменных смол для умягчения питьевой воды является полное устранение накипи, а также обеззараживание и обезжелезивание воды. Расходы на восстановление смолы высоки, особенно в долгосрочной перспективе. Да и соль, как бы дешева она ни была, стоит дорого, когда ее много. И восстанавливать картриджи в промышленных масштабах выльется в очень приличные деньги. И это расходы постоянные, они никуда не денутся и не уменьшаться. Да и сам смоляной картридж в конце-концов придется заменить, т.к. рано или поздно, но смола начнет истощаться.
Ионообменная смола для умягчения воды по-прежнему находит свое применение и если вы готовы платить за постоянные замены, либо же восстановления, готовы побегать для получения разрешения на утилизацию, то ионообменная смола вполне поможет вам отфильтровать некачественную воду на первых порах.
vodopodgotovka-vodi.ru
Ионообменная смола для очистки воды, смолы для умягчения Dowex, Ecomix, Lewatit, Purolite
Ионообменная смола представляет собой скопление достаточно мелких (меньше миллиметра в диаметре) шариков, изготовленные из специальных полимерных материалов, которые называют смолой. Для человека внешне такая смола может напомнить щучью икру. Однако, эта икра обладает уникальными свойствами. Эти шарики смолы способны улавливать из воды ионы различных веществ и впитывать их в себя, отдавая в замен запасенные ранее ионы. Таким образом, осуществляется ионный обмен, вот поэтому обобщающее название этих смол - ионообменные.
Наша компания располагает широким спектром ионообменных, а так же универсальных смол для очистки воды.
Dowex
Ионообменные смолы Dowex производства компании Dow Liquid Separations является признанным лидером в области технологий, связанных с использованием воды в промышленных, коммерческих и бытовых целях. Ионообменные смолы Dowex обеспечивают высокую эффективность деминерализации в многостадийных установках и в фильтрах смешанного действия, в таких процессах, как очистка конденсата, глубокая очистка промывных вод отходов атомных энергетических установок, а также во многих других областях, где ужесточены требования к качеству воды. Преимуществом этой смолы является: высокая эффективность, увеличенный срок действия, равный размер гранул, более полное использование объема фильтра, а так же снижение эксплуатационных расходов.
Смола хорошо подходит для использования в следующих процессах: умягчение воды для промышленного применения. умягчение питьевой воды в бытовых целях, отличный сорбент для очистки и умягчения воды в загородных домах, дачах, коттеджах. Также данная смола имеет высокую скорость обмена при регенерации и умягчении.
DOWEX™ HCR-S/S – Катионообменная смола с высокой емкостью для бытовых систем умягчения воды.
DOWEX™ HCR-S/S – это высокоемкая катионообменная смола с превосходными кинетическими свойствами, хорошей физической, химической и температурной стабильностью. Смола DOWEX™ HCR-S/S может использоваться в бытовых системах умягчения воды.
| Физическая форма | Полупрозрачные сферические гранулы от белого до янтарного цвета | |
| Матрица | Стирол-ДВБ, гелевая | |
| Функциональная группа | Сульфоновая кислота | |
| Форма поставки | Na+ | |
| Полная обменная емкость, мин. | г-экв/л | 1,9 |
| Диапазон размеров гранул300 μм – 1200 μм, мин.(50 меш – 16 меш) | %% | 901 |
| Влагосодержание | % | 48–52 |
| Количество целых гранул | % | 90–100 |
| Цветность при упаковке, макс. | APHA | 20 |
| Кислотность | pH | 7–10,5 |
| Полное набухание (Ca++ → Na+) | % | 5 |
| Плотность гранул | г/мл | 1,3 |
| Насыпная масса | г/л | 800 |
| Максим. температура при эксплуатации | 120°С | |
| Интервал рН | 0–14 | |
| Высота слоя, мин. | 800 мм | |
| Скорости потоков:Рабочий цикл/ быстрая промывкаОбратная промывка(взрыхление)Прямоточная регенерация/вытеснение | 5–50 м/ч 1–10 м/ч | |
| Высота слоя, см | 76–91 | |
| Скорость потока, м/часв режиме фильтрациив режиме обратной промывки | 8–1224–29 | |
| Регенерационный раствор | 8–12% NaCl | |
Смола Ecomix® А
Ecomix® А – многоцелевой ионообменный материал может быть использован для комплексной очистки водопроводной и артезианской воды с одновременным умягчением, удалением железа, марганца, аммония и органических соединений природного происхождения.
ECOMIX® представляет собой комбинированную загрузку, состоящую из пяти ионообменных и сорбционных материалов природного и синтетического происхождения, отличающихся механизмом действия, удельным весом и гранулометрическим составом. Товарная форма Ecomix® представляет собой тщательно приготовленную в заданных рецептурой пропорциях смесь пяти компонентов, которые в процессе эксплуатации расслаиваются в определенном порядке, обеспечивая таким образом максимально эффективное удаление нежелательных примесей.
Регенерация фильтрующей загрузки ECOMIX® осуществляется обычной таблетированной солью - хлоридом натрия.
Преимущества:
- Использование одного фильтра вместо 2-3 отдельных единиц позволяет разрешить все основные вопросы водоподготовки;
- высокая эффективность загрузки при очистке воды от железа, марганца и органических соединений;
- доступный, недорогой и экологически безопасный регенерирующий агент – хлорид натрия;
- эффективность удаления железа и марганца не зависит от рН исходной воды, ее анионного состава, наличия органических соединений и хлора;
| Насыпная масса, г/см3 | 1,0 |
| Удельный вес, г/см3 | 0,8–1,0 |
| Размер гранул, мм | 0,30–4,00 |
| Рабочая обменная емкость по солям жесткости, г-экв/л | 0,9 |
| Рабочая обменная емкость по железу (общему), г/л | 2,0 |
| Рабочая обменная емкость по железу (II), г/л | 1,2 |
| Емкость по окисляемости, г О2/л материала | 0,4 |
| рН | 5,0–9,0 |
| Максимальная рабочая температура, °С | 40 |
| Высота слоя, см (дюймы) | 500–800 (19–31) |
| Содержание железа (общего), мг/л | 8–32 |
| Содержание марганца, мг/л | не более 2,0 |
| Перманганатная окисляемость, мг О2/л | 2–10 |
| Общее солесодержание, мг/л | 100–4000 |
| Рабочая скорость потока, м/час | до 25 |
| Расширение слоя в режиме обратной промывки (min), % | 40 |
| Скорость потока, м/часпри обратной промывкепри регенерации раствором NaCl | до 153–5 |
| Расход соли на регенерацию, гр. NaCl/л материала | 100 |
Смола Ecomix® C
Ecomix® C – многоцелевой ионообменный материал может быть использован для комплексной очистки водопроводной и артезианской воды с одновременным умягчением, удалением железа, марганца, аммония и органических соединений природного происхождения.
ECOMIX® представляет собой комбинированную загрузку, состоящую из пяти ионообменных и сорбционных материалов природного и синтетического происхождения, отличающихся механизмом действия, удельным весом и гранулометрическим составом. Товарная форма Ecomix® представляет собой тщательно приготовленную в заданных рецептурой пропорциях смесь пяти компонентов, которые в процессе эксплуатации расслаиваются в определенном порядке, обеспечивая таким образом максимально эффективное удаление нежелательных примесей.
ECOMIX® C рекомендуется к применению, если одновременно с удалением традиционных примесей необходимо снизить уровень органических веществ природного происхождения. Регенерация фильтрующей загрузки ECOMIX® осуществляется обычной таблетированной солью - хлоридом натрия.
Преимущества:
- Использование одного фильтра вместо 2-3 отдельных единиц позволяет разрешить все основные вопросы водоподготовки
- высокая эффективность загрузки при очистке воды от железа, марганца и органических соединений
- доступный, недорогой и экологически безопасный регенерирующий агент - хлорид натрия
- эффективность удаления железа и марганца не зависит от рН исходной воды, ее анионного состава, наличия органических соединений и хлора
| Насыпная масса, г/см3 | 1,0 |
| Удельный вес, г/см3 | 0,8–1,0 |
| Размер гранул, мм | 0,30–4,00 |
| Рабочая обменная емкость по солям жесткости, г-экв/л | 0,8 |
| Рабочая обменная емкость по железу (общему), г/л | 1,7 |
| Рабочая обменная емкость по железу (II), г/л | 1,1 |
| Емкость по окисляемости, г О2/л материала | 0,8 |
| рН | 5,0–9,0 |
| Максимальная рабочая температура, °С | 40 |
| Высота слоя, см (дюймы) | 500–800 (19–31) |
| Содержание железа (общего), мг/л | не более 10 |
| Содержание марганца, мг/л | не более 2,0 |
| Перманганатная окисляемость, мг О2/л | 2–10 |
| Общая жесткость, мг-экв/л | не более 25 |
| Общее солесодержание, мг/л | 100–4000 |
| Рабочая скорость потока, м/час | до 25 |
| Расширение слоя в режиме обратной промывки (min), % | 40 |
| Скорость потока, м/часпри обратной промывкепри регенерации раствором NaCl | до 153–5 |
| Расход соли на регенерацию, гр. NaCl/л материала | 100 |
Lewatit
Ионообменная смола Lewatit является одной из лучших для промышленных и бытовых установок умягчения воды, она обладает высокой механической прочностью и устойчивостью к различным окислителям, что обеспечивает более длительный срок службы. Преимуществами данной смолы является: малый расход воды на регенерацию, высокая скорость обмена при регенерации, хорошо работает даже при большой высоте загрузки.
Ионообменная смола применяется в промышленной водоподготовке, а так же широко используется в бытовых целях, как умягчитель воды. Наша компания применяет для очистки воды ионообменную смолу Lewatit® (Леватит), производства немецкой компании Lanxess Deutshland GmbH.
Purolite
Смола Purolite C-100E - катионообменная смола, предназначена непосредственно для обработки пищевых продуктов, напитков, питьевой воды, и воды, используемой для приготовления пищи.
По своим свойствам смола превосходит требования ЕЭС, а также смола находится в соответствии требованиям Кодекса Федерального Регулирования Американской Администрации Питания и Медикаментов: для использования в обработке пищевых продуктов человеческого потребления. Высокая плотность ее гранул, превосходная химическая и физическая стойкость и очень низкий процент выделения ее частиц во время работы играют значительную роль в ее применении в этих областях.
Засыпка C-100E может быть использована в качестве наполнителя установок (систем) умягчения воды регенерационного типа с автоматическим управлением по времени либо по расходу на объектах как бытового так и промышленного назначения. В процессе работы наполнителя в линию подачи очищенной воды не происходит ни каких выделений вредных примесей, а регенерация наполнителя происходит концентрированным раствором таблетированной поваренной соли, поэтому он не имеет никаких ограничений по использованию для вод хозяйственного-бытового и питьевого назначения.
Purolite® А520Е анионит для удаления нитратов
А520Е – высокоосновная анионообменная смола макропористого типа. Разработана специально для удаления нитратов из воды в пищевой промышленности и питьевом водоснабжении. Специфические функциональные группы анионита обеспечивают его высокую селективность по нитратам и позволяют использовать А520Е даже для случая удаления нитратов на фоне умеренно высокого содержания сульфатов в воде. Вследствие высокой селективности по нитратам обменная емкость анионита несколько ниже стандартных высокоосновных смол, но за счет этого не происходит резкого проскока нитратов в фильтрат, что наблюдается у стандартных смол.
А520Е предпочтительно регенерировать 10%-ным раствором солевого раствора. В некоторых случаях с достаточной эффективностью можно использовать морскую воду
Для гарантированного выполнения требований к подготовке воды, предназначенной для пищевой промышленности, анионит следует предварительно подготовить. Для этого его следует обработать 6%-ным раствором NaCl в объеме не менее двух объемов смолы, а затем отмыть водой пищевого качества общим объемом не менее четырех объемов смолы.
Преимущества: селективная сорбция нитратов.
| Физическая форма | непророзрачные сферические частицы |
| Форма поставки | Cl– |
| Насыпная масса, г/см3 | 0,68–0,71 |
| Удельный вес, г/см3 | 1,07 |
| Коэффициент однородности | 1,7 |
| Обменная емкость, Cl– форма, г-экв/л | 0,9 |
| Набухаемость Cl– > SO4/NO3 | незначительное |
| Влагосодержание, Н+ форма, % | 50–56 |
| рН воды | 0–14 4,5–8,5(рабочие) |
| Максимальная рабочая температура Н+ форма, °С | 100 |
| Высота слоя, см (дюймы) | 70 (27) |
| Рабочая скорость потока, ОС/час | 8–32 |
| Высота слоя, см | 76–91 |
| Расширение слоя в режиме обратной промывки, % | 50–75 |
| Концентрация раствора NaCl, % | 3–10 |
| Расход соли на регенерацию, г NaCl/л смолы | 90–250 |
| Фильтрация | 8–32 | - | - |
| Обратная промывка | 5–7 м/час | 5–20 | 1,5–4 |
| Регенерация | 2–5 | 20–60 | - |
| Медленная промывка | 2–5 | 20–60 | 2–5 |
| Быстрая промывка | 8–32 | 20–40 | 2–5 |
ОС – объем смолы
| A520E | Высокоосновный анионит А520E | 25 (0,9) | 16,8 (37,0) | 40 | 687 (1515) | 1300х1015х1050(51x40x41) |
www.ochistka-vody.org
Способы умягчения воды. Ионный обмен — Всё самое интересное!
Продолжаем раздел "Вода" и подраздел "Очистка воды" статьёй Способы умягчения воды. Где опишем основные существующие способы и фильтры, как можно из жёсткой воды сделать мягкую воду. А также подробнее остановимся на одном из них, наиболее распространённом и надёжном.
Способы умягчения воды можно разделить на три интересные и большие группы:
- химические способы.
- физические.
- экстрасенсорные.
Перед тем, как перейти к описанию способов, давайте для начала определимся с терминами. А именно с термином "умягчение воды". Ранее, в статье "Жёсткая вода" мы затрагивали вопрос жёсткости воды и причин, которые её вызывают — а также последствий использования жёсткой воды. Соответственно, существует несколько определений термина "умягчение воды", в зависимости от того, на каком этапе идёт воздействие —
- на этапе борьбы с причинами жёсткости воды или
- на этапе борьбы с последствиями использования жёсткой воды.
Понятное дело, этап воздействия на причину жёсткости воды будет бороться и с последствиями жёсткой воды. Но не наоборот. Соответственно, теперь можно перейти к способам умягчения воды. Химические реагентные способы умягчения воды мы затронем в другой статье, а сейчас поговорим про ионный обмен.
Химический способ борьбы с жёсткой водой основан на обмене. Обменом заведует ионо-обменная смола. Ионо-обменная смола — это длинные молекулы, собранные в полупрозрачные желтоватые шарики.
Из этих молекул торчат многочисленные отростки (очень-очень маленькие), к которым присоединяются частицы соли. Простой поваренной соли (ионы натрия).Один ион натрия на один отросток.
В процессе умягчения вода проходит через смолу, пропитывает её насквозь. Соли жёсткости заменяют натрий, связанный со смолой. То есть, происходит обмен — натрий высвобождается и течёт далее, а соли жёсткости остаются связанными со смолой. Причём важно знать, что вымывается из смолы в два раза больше солей, чем оседает, что связано с разницей в зарядах ионов.
Соответственно, рано или поздно (зависит от ёмкости смолы, количества очищенной воды и количества солей жёсткости) все соли натрия в смоле заменяются на соли жёсткости. И после этого смола перестаёт работать — так как больше нечего обменивать.
Для каждой смолы есть свой предел, который она может достигнуть, после чего перестаёт работать. После чего возможны два варианта обращения со смолой, которые зависят от того, в каком виде вы использовали эту смолу. Так, существует два варианта, в каких ионообменная смола работает.
Первый вариант — простой картридж, который располагается в стандартном корпусе, как для активированного угля или для механической очистки воды. Пример картриджа с ионообменной смолой:
Другой вариант — смола, которая насыпается в большой баллон (или не очень большой, зависит от фантазии инженеров). Поскольку баллон чаще всего похож на колонну (пропорциями), то он называется "ионообменная колонна". Она же называется "умягчитель", "ионообменник". Пример ионообменной колонны:
Отличия этих двух вариантов заключаются в количестве ионообменной смолы:
- Картридж с ионообменной смолой годится только для того, чтобы пить воду и иногда на ней готовить.
- Ионообменная колонна предназначена для очистки воды на всю квартиру, дом, производство.
Второй вариант, помимо большей стоимости при покупке, имеет нюанс: он требует постоянных затрат на покупку соли, которой восстанавливается фильтрующая способность смолы. Здесь мы возвращаемся к тем возможностям, что можно сделать с ионообменной смолой, когда она перестаёт работать. Так, вариант с картриджем таков — выкинуть. Хотя иногда встречаются люди, которые применяют к нему второй вариант, как к ионообменной колонне.
Ионообменная колонна всегда имеет спутника — бак с рассолом.
В этом баке специальная таблетированная соль растворяется и образует рассол.
Периодически (зависит от того, какой тип управления используется и от показателей воды) раствор соли протекает через смолу, вымывает соли жёсткости и меняет их на исходную соль. После промывок смола восстанавливает свои способности к ионному обмену.
Ионообменная смола так же может удалять и железо в небольших количествах. Трёхвалентное железо портит ионообменную смолу, смола необратимо забивается, и её нужно менять. Так что будьте внимательны и вовремя делайте анализ воды.
Какой фильтр лучше покупать? Какой больше нравится. И, естественно, тот, который в наибольшей степени позволяет вам достичь ваших целей (о чём говорилось в статье "Выбор фильтра для воды: сколько тратить?").
Также следует учитывать особенности, связанные с размером эксплуатационных расходов на использование ионообменного фильтра. Так, для разных установок умягчения воды требуется разное количество соли на одинаковую производительность. И нужно следить, чтобы расходы на соль были минимальными. Так же показатель — количество сброса воды в канализацию при промывках. Чем больше тратится воды, тем дороже выходит обслуживание. Для ориентира — минимальный расход соли, который мне когда-либо встречался, при производительности 1,5 м3/час составлял 1,14 кг соли на регенерацию.
Ионный обмен — способ умягчения воды, который воздействует на причину жёсткости воды, чем делает её мягкой.
Другие способы умягчения воды мы рассмотрим в дальнейшем.
По материалам "Как выбрать фильтр для воды"
interesko.info
Умягчение воды методом ионного обмена: смола, фильтр
Повальной проблемой, с которой сталкивается большая часть жителей больших городов, является качество питьевой воды.
Да, с кранов не так уж и часто течет грязная, ржавая вода, либо жидкость воняющая сероводородом, но чрезмерная жесткость воды – вопрос актуальный, и без должного уровня водоподготовки использовать такую воду в питьевых и бытовых целях проблематично по целому ряду причин.
Умягчители воды баллонного типа.
Жесткая вода, не прошедшая стадию очистки и умягчения, приносит существенный вред вашим водонагревающим приборам – стиральной машине, посудомойке, электрическому чайнику. Эти устройства при работе с жесткой водой выйдут из строя гораздо раньше, чем предусмотрено производителем при нормальных условиях эксплуатации.
Это объясняется тем, что на нагревающих элементах образовывается слой накипи, который провоцирует ускоренную коррозию металла.
Технология умягчения воды с помощью ионов
Наиболее эффективным способом водоподготовки по умягчению воды на сегодняшний день является умягчение воды методом ионного обмена. При водоподготовке методом ионного обмена удается действовать максимально эффективно. Не зря же этот способ водоподготовки так популярен как в быту, так и в промышленности.
Как известно, жесткость воде придают растворенные в ней соли кальция и магния. Суть метода ионного обмена заключается в том, что определенные химические реагенты, которые называются ионообменным материалом, либо просто ионитами, имеют свойство регулировать ионную структуру воды в нужном направлении.
Это позволяет заменить минеральные соли жесткости, на другие химические структуры, которые не придают воде нежелательных свойств.
Чтобы выполнить водоподготовку данным методом используются специальные установки-фильтры, что заполняются ионитами, через которые пропускается вода.
Читайте также: обзор систем водоподготовки в загородном доме.
При просачивании сквозь ионообменный материал в жесткой воде происходит замена большей части растворенных в ней ионов электролитов на такое же количество ионов ионитов, вследствие чего происходит изменение химической структуры самой воды, так и химического реагента.
В отличие от метода аэрации, очистка воды ионным обменом не влечет за собой выпадение солей жесткости в виде осадков, что не требует установки дополнительных фильтрующих устройств.
Схема принципа работы ионных умягчителей жесткой воды.
Наиболее распространенным химическим реагентом для проведения водоподготовки ионным умягчением является ионообменная смола. Это твердое на ощупь неорганическое вещество, которое имеет пористую структуру. В составе смолы содержатся всевозможные функциональные добавки, способные выполнять реакцию ионного обмена.
Выпускаются такие смолы в виде гранул произвольного размера, форма которых зависит от метода их производства: если смола изготовлена в процессе полимеризации – она будет иметь шарообразную форму, если посредством поликонденсации – гранулы будут обладать неправильной формой.
Во время взаимодействия с водой смола имеет свойство набухать. Поскольку смола в процессе замены ионов солей жесткости теряет свой изначальный химический состав, во время срока эксплуатации происходит постепенное уменьшение её рабочих характеристик (ресурс зависит от количества обработанной воды и от её жесткости).
Для восстановления работоспособности реагента, в основном, применяется раствор из обычной поваренной соли (реже – лимонная кислота).
Стоит отметить, что восстановление солью не возвращает смоле все её первоначальные свойства на сто процентов, поэтому, после определенного количества отработок, смола полностью вырабатывается и подлежит замене. Однако при правильно выполняемом регулярном восстановлении можно рассчитывать на 3 года её эксплуатации.
В реалиях современного промышленного производства, когда сточные воды крупных предприятий, выбрасывающиеся в землю и водоемы, несут в себе огромное количество тяжелых металлов, таких как цинк, хром, свинец, никель, ртуть — вопрос очистки сточных вод имеет первостепенную важность.
Ведь без очистки сточных вод вас ждут серьезные проблемы. Тем более что из сточных вод можно получать чистую и пригодную для использования жидкость. Просто процесс обработки сточных вод заключает в себе множество циклов обработки.
Крупные промышленные установки для умягчения воды ионным методом.
Благодаря возможности эффективно обрабатывать большое количество воды в кратчайшие сроки, именно умягчение воды методом ионного обмена стало наиболее востребованным способом очистки воды от тяжелых металлов в промышленных условиях.
Установка фильтра работающего по данной технологии позволяет снижать содержание железа в сточных водах до допустимого уровня, после чего обработанная вода может повторно использоваться в разнообразных технологических процессах.
Читайте также: как производят очистку воды от железа своими руками?
к меню ↑
Плюсы и минусы технологии ионообмена
К очистке воды ионообменным методом прибегают, как правило, когда жидкость имеет довольно высокие показатели минерализации – в пределах 100-200 мг солей на 1 литр. При этом ионообменные умягчители воды способны эффективно работать с любым, даже самым большим уровнем жесткости.
Данная технология обладает рядом неоспоримых преимуществ, которые обеспечили ей широкую востребованность как в бытовом, так и в промышленном использовании. Однако существует и ряд недостатков, которые, в некоторых случаях, делают её применение неоправданным. Рассмотрим все плюсы и минусы ионной очистки воды подробнее.
Достоинства:
- Максимальное качество умягчения и очистки воды: ионообменные фильтры могут эффективно обрабатывать как обычную питьевую воду, так и сильно загрязненные сточные воды промышленных предприятий. Ни один другой метод не гарантирует сопоставимый уровень очистки.
- Ионообменные умягчители воды способны снижать не только уровень концентрации солей жесткости, но и других, способных к ионному обмену, снижающих качество воды веществ.
- Простота эксплуатации: очистная установка проста в использовании, она не имеет таких сложных узлов как форсунки, либо нагнетатели давления, которыми оборудованы аэрационные устройства. Единственная операция, которую вам придется выполнять – регулярная замена картриджей с ионообменной смолой.
Система ионного умягчения с параллельным подключением и панелью управления.
Недостатки:
- Затраты на регулярное восстановление химических реагентов – при средних показателях жесткости делать это нужно каждые три месяца, и их периодическую замену после выработки.
- Необходимость утилизации использованных реагентов.
- Если в качестве основного функционального вещества выступает ионообменная смола, то дополнительно стоит учесть недостатки этого материала, главным из которых является низкий показатель гидрофильности, то есть, смола достаточно медленно отдает свои ионы воде, вследствие чего процесс умягчения воды имеет невысокую скорость.
В целом, стоит учесть, что современные фильтры для ионной водоподготовки сводят большую часть минусов к минимуму: они сокращают расход реагентов, а специальные катализаторы ускоряют процесс обработки.
Принимая это во внимание, можно признать, что установка такого устройства для бытового использования является оптимальным вариантом очистки воды, как по эффективности, так и по сопутствующим затратам.к меню ↑
Необходимое для работы оборудование
Технические особенности оборудования, как и его цена, зависят в первую очередь от сферы его применения: фильтры для сточных вод могут иметь огромные размеры, в то время как устройства для бытового использования обладают достаточно компактными габаритами.
Что касается цен, то минимальная стоимость устройства для домашней водоподготовки составляет, по меньшей мере 300 долларов.
На сегодняшний день все фильтры для ионного умягчения выпускаются в двух основных форм-факторах:
- Небольшие стационарные фильтры со сменным картриджем;
- Ионообменные колонны – крупногабаритные подключающиеся к водопроводу устройства, которые, в основном, обладают автоматизированным процессом восстановления смолы.
Бытовая система ионного обмена с несколькими баллонами и насосом.
Фильтры колонного типа имеют следующую комплектацию:
- Рабочая емкость – выполненная в форме герметичного бака, либо баллона, который заполнен ионообменной смолой;
- Клапан с электронным процессором, который управляет подачей воды;
- Емкость для восстановительного материала – в основном имеет форму бака, в который засыпается соль.
Работа таких устройств для умягчения полностью автоматизирована: процессор подает в колонну воду, которая, попадая в ионообменную среду, отдает смоле ионы солей жесткости, после чего вода, уже очищенная, сквозь выводящий шланг подается к водопотребляющим устройствам.
Когда ионообменная смола истощается и требуется её восстановление, устройство выполняет подачу небольшого количества жидкости в бак для реагентов, которая после насыщения соляным раствором возвращается обратно к смоле. Циркуляция происходит до тех пор, пока система не будет полностью восстановлена.
В целом, колонны для водоподготовки бытового применения и промышленные устройства для фильтрации сточных вод, отличаются друг от друга лишь размерами рабочей емкости и видом используемых реагентов.
Читайте также: какие бывают системы очистки воды для квартиры?
к меню ↑
Восстановление ионной смолы в картридже
В фильтрах с картриджами восстановление смолы выполняется собственноручно, делается это следующим образом:
- Перекрывается подача воды в фильтр и сбрасывается внутреннее давление.
- Извлекаем картридж со смолой.
- Очищаем его от загрязнений, промывая под струей проточной воды.
- Если картридж разбирается, то смола высыпается в отдельную посудину и покрывается соляным раствором, если нет – то опускаем в него картридж целиком. Соляной раствор изготавливаем из расчета 100 грамм соли на 1 литр воды. Нам понадобится примерно 2-4 литра жидкости.
- Оставляем смолу в растворе на 6-8 часов, после чего сливаем его и промываем смолу чистой, предварительно отфильтрованной, водой 2-3 раза.
- Выполняется установка картриджа в исходное положение.
- В первых литрах пропущенной через фильтр воды, после восстановления смолы, вы можете почувствовать легкий привкус соли – это нормально, в течении получаса он исчезнет.
Читайте также: лучшие проточные фильтры для очистки воды.
Простейший способ подключения системы водоподготовки и ионного обмена.
Эффективность работы ионообменных фильтров будет максимальной при соблюдении определенных правил по качеству подающейся воды:
- Жидкость не должна быть зараженной микробами.
- Запрещается умягчать воду с высоким содержанием активного хлора и сероводорода.
- Оптимальная температура обрабатываемой воды: 5-40 градусов по Цельсию.
- Давление потока: 2-7 кгс\см2.
- Концентрация механических загрязнений не должна превышать 1 мг\л.
При очистке сточных вод используются более агрессивные химические реагенты способные работать с практически любой водой, поэтому какие-либо жесткие ограничения в этом случае водоподготовки отсутствуют.
Для обработки сточных вод это не имеет значения, так как после первичной очистки их еще будут несколько раз прогонять через обогатители и другие подобные установки, а потому конечное качество жидкости будет меняться.к меню ↑
Принцип работы установки ионного умягчения (видео)
Главная страница » Фильтры для очисткиbyreniepro.ru
