Ионообменная очистка воды: преимущества и особенности метода. Ионообмен воды

Ионообменная очистка воды: преимущества и особенности метода

Ионный обмен – процесс обмена между теми ионами, которые находится в растворе, и ионами, находящимися на поверхностях твердой фазы материалов (ионитов). Сущность метода ионообменной очистки воды определяется областью его применения.

Ионообменный метод – особенности очистки воды данным способом

Самым эффективным способом водоподготовки и умягчения воды сегодня считается именно ионный обмен. Данная методика широко применяется и в промышленности, и в быту. Жесткость воде придают растворенные в ней соли магния и кальция, а ионный обмен регулирует их содержание и, соответственно, нормализует состав. В итоге минеральные соли жесткости заменяются на другие химические структуры, и вода сохраняет нужные свойства. Для проведения водоподготовки путем ионного обмена используются специальные фильтрующие устройства – сначала их заполняют ионитами, а потом запускают воду.

Вода просачивается сквозь ионообменный материал, в результате чего в ней большая часть ионов электролитов заменяется на иониты, изменяется химическая структура и жидкости, и реагента, уходит жесткость. В отличие от аэрации, ионная очистка не приводит к выпадению солей жесткости в осадок, а значит, устанавливать дополнительные фильтрующие устройства не требуется.

Принципы и технология работы ионных умягчителей

Самый популярный химический реагент, используемый для водоподготовки ионным способом – это специальная смола. Она представляет собой твердое вещество неорганического происхождения с пористой структурой. В состав смолы входят различные функциональные добавки, которые и отвечают за протекание реакций ионного обмена. Форма выпуска – гранулы разных размеров (они являются произвольными). Если смола была получена в ходе полимеризации, она будет шаровидной, а если путем поликонденсации, то неправильной формы. При взаимодействии с водой смола набухает.

Смола в процессе замены ионов солей жесткости постепенно утрачивает первоначальный состав, рабочие характеристики в ходе эксплуатации безвозвратно изменяются. Чтобы восстановить работоспособность реагента, обычно используется раствор обычной поваренной соли, реже, но тоже может применяться лимонная кислота. Учтите, что восстановление солью не вернет смоле все первоначальные качества, поэтому со временем ионные фильтры меняют. Если все делать правильно и регулярно очищать вещество, оно прослужит вам около трех лет.

Ионообменный метод очистки воды: плюсы и минусы

К очистке ионообменным способом обычно прибегают в том случае, если нужно подготовить воду с высокой минерализацией – то есть около 100-200 мг солей на один литр. Ионообменные умягчители могут эффективно работать с очень высоким уровнем жесткости. Есть у них минусы? Да, как и у любых других систем, поэтому давайте рассмотрим преимущества и недостатки ионообменной технологии водоподготовки более подробно.

Достоинства:

• Очень высокое качество очистки и умягчения воды.
• Снижение содержания в жидкости не только солей жесткости, но и других вредных веществ.
• Простота эксплуатации и обслуживания.

Недостатки:

• Высокие расходы на восстановление химических реагентов.
• Необходимость правильной утилизации использованных реагентов.
• Низкий показатель гидрофильности смолы.

Впрочем, в передовых системах все минусы являются практически незаметными – расход реагентов в них медленный, а за счет специальных катализаторов процесс обработки воды возрастает в разы.

Технология умягчения воды с помощью ионов: необходимое для работы оборудование

Технические особенности оборудования и его стоимость определяются с учетом сферы применения – фильтры для стоков бывают очень габаритными, в то время как бытовые устройства максимально компактные и малошумные. Минимальный ценник на домашнюю систему подготовки воды составляет 300 долларов. Основные форм-факторы:

1. Маленькие стационарные устройства со сменными картриджами.
2. Ионообменные колонны – габаритные устройства, которые подключаются непосредственно к водопроводу.

Бытовая система ионного обмена оснащается несколькими баллонами и насосом. Фильтры колонного типа состоят из:

• рабочей емкости – имеет вид герметичного бака или баллона, заполненного ионообменной смолой.
• клапана с электронным процессором, управляющим подачей воды.
• емкости для восстановительного материала – имеет вид бака, куда засыпается соль.

Работа умягчителей является полностью автоматизированной – процессор подает воду в колонну, та попадает в ионообменную среду и отдает смоле ионы солей жесткости, после чего очищенная вода через шланг вывода подается к устройствам водопотребления. Когда реагент истощается, устройство направляет немного жидкости в специальный бак, и после насыщения соляным раствором она снова возвращается в смоле. Циркуляция продолжается до тех пор, пока система не будет восстановлена. В принципе бытовые и промышленные системы между собой различаются только размерами рабочих емкостей и типами используемых реагентов – принцип действия у них один.

Очистка воды методом ионного обмена и правила восстановления смолы

В фильтрационных установках с картриджами восстановление смолы осуществляется строго вручную. Порядок действий:

1. Для начала нужно перекрыть подачу воды в фильтр, а затем сбросить внутреннее давление.
2. Достаньте картридж со смолой и промойте его под проточной водой.
3. Высыпьте смолу в отдельную посудину и покройте соляным раствором (если картридж разбирается) или опустите в раствор картридж целиком. Раствор готовьте из расчета 100 г соли на литр воды, воды нужно в среднем 2-4 л.
4. Оставьте смолу в растворе примерно на 6-8 часов, затем слейте раствор и промойте смолу предварительно отфильтрованной чистой водой 2-3 раза.
5. Установите картридж в исходное положение.

В первых литрах воды, пропущенных через только что очищенный фильтр, может ощущаться легкий вкус соли – это нормально.

Умягчение воды катионированием

Кроме ионной водоподготовки, процесс умягчения воды часто называется как катионирование. Под катионированием подразумевается процесс обработки жидкости с применением методики ионного обмена, в результате чего происходят процессы катионного обмена. С учетом типа ионов (Н+ или Na+), которые находятся объеме катионита, выделяют два вида катионирования – Н и Na.

Натрий-катионитовый метод

Натрий-катионитовый метод применяется для умягчения воды с процентным содержанием взвешенных веществ до 8 мг/л и цветностью воды не больше 30 град. Жесткость снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1 мг-экв/л, а при двухступенчатом до 0,01 мг-экв/л. Преимущества способа – доступность, низкая цена, простая утилизация продуктов регенерации.

Водород-катионитовый метод

Водород-катионитовый метод используется для глубокого умягчения воды. Он основывается на фильтровании жидкости через слой катионита. При Н-катионировании рН фильтрата снижается в значительной мере, происходит это за счет образующихся в ходе процесса кислот. Углекислый газ уделяется дегазацией. Регенерация Н-катионита в этом случае производится 4 – 6% раствором кислоты (HCl, h3SO4).

Другие физико-химические методы очистки воды

Все физико-химические способы очистки воды направлены на удаление растворенных в ней примесей, а в ряде случаев и взвешенных частиц. Многие методики физико-химической очистки также требуют глубокого предварительного выделения из стоков взвешенных включений, для чего применяется процесс коагуляции. Основные методики физико-химической очистки воды:

• флотация;
• сорбция;
• электрохимическая и ионообменная очистка;
• нейтрализация;
• гиперфильтрация;
• экстракция;
• эвапорация;
• выпаривание, испарение, кристаллизация.

При этом самым востребованным способом является именно метод флотации, направленный на извлечение из водных масс нефтепродуктов и других гидрофобных частиц с помощью газовых пузырьков. В основе процесса очистки лежит молекулярное слипание частичек масла и пузырьков тонкодиспергированного газа. Образование пузырьков зависит от интенсивности их столкновения, а также химического взаимодействия веществ в воде, избыточного давления газа, прочих факторов.

Почему полезно умягчать воду методом ионного обмена? Перспективы применения метода

Ионный обмен – это, пожалуй, одна из самых популярных сегодня методик умягчения, опреснения и обессоливания воды, а также практичный способ рекуперации ионных компонентов. Он позволяет извлекать, а затем утилизировать ценные примеси, поэтому широко применяется в промышленности, аналитической химии. Посредством ионного обмена концентрируются следовые количества определяемых веществ, рассчитывается суммарное солесодержание растворов, удаляются мешающие анализу ионы, разделяют компоненты сложных смесей. Ионный обмен используется для получения обессоленной и умягченной воды в таких отраслях как цветная металлургия, электронная промышленность, атомная и тепловая энергетика, пищевая отрасль, очистка сточных вод, пр. Ведутся активные работы, направленные на создание станций для извлечения ценных компонентов из океанских глубин.

global-aqua.ru

Процесс очистки воды методом ионного обмена

Ионным обменом называют обратимую химическую реакцию, в процессе которой активно происходит обмен ионами между раствором электролита и твердым веществом ионитом. Используется очистка воды методом ионного обмена в водоподготовке для выборочного удаления ионов и для умягчения воды. Через специальные фильтры пропускается очищаемая вода. Количество фильтров можно менять в зависимости от требований к процессу очистки. Из воды методом ионного обмена удаляются ненужные ионы и обмениваются на такое же количество заменяющих их частиц. Вещества, которые участвуют в обмене, называются противоионами. Состоят они из матрицы (каркаса, находящегося в неподвижном состоянии) и фиксированных положительно заряженных частиц, которые вступают во взаимодействие с поступившими противоионами.

Ионная матрица может происходить из органических или неорганических веществ. От полярности заряда противоионов иониты разделяются на катиониты и аниониты. Ионит называется катиоионитом в результате реакций положительного заряда противоионов (насыщенность воды ионами водорода или металлов). Ионит будет относится к анионитам, если в воде находятся анионы (остатки кислот либо ионы OH гидроксильной группы). Эти вещества также характеризуются рабочей обменной мощностью и степенью избирательности.

Избирательность ионного обмена показывает высокую эффективность удаления некоторых противоионов при наличии конкурентов других типов. Чем больше атомный вес, чем заряд его выше, тем большая селективность (избирательность) к иониту будет проявлена. Это значит, что избирательность действующих веществ напрямую зависит от природы материала матрицы, типа концентрации противоионов и фиксированных ионов в функциональных группах. Но есть и исключения. Примером могут быть частицы, образующиеся малодиссоциирующими соединениями с фиксированными группами. Такими могут быть цеолиты с аммонием или слабоосновные частицы с карбонатами. Возможны дополнительно специальные взаимодействия, основанные на ситовом или на хелатном эффекте.

Происходит обращение селективности тогда, когда увеличивается концентрация раствора, 2-х зарядные атомы вытесняются однозарядными в процессе контакта с раствором, в котором содержатся эти однозарядные частицы в больших концентрациях. Обмен ионами за счет этого может полностью регенерироваться после необходимого насыщения ионами во время очистки воды. Если обмен типа – катионит, то материал промывается 5-6 процентным раствором кислоты, если ионит типа – анионит, то раствором щелочи. Можно использовать для промывки 10-12 процентный раствор любой соли. Ионит после восстановления снова очищает воду. Промывку можно осуществлять многократно, ионообменный фильтр может служить несколько лет.

Очистка воды методом ионного обмена применяется давно, и служит в основном для умягчения воды. Раньше для осуществления этого метода использовали природные иониты (цеолиты, сульфоугли). Однако в результате появления синтетических ионообменных смол эффективность применения ионного метода для очистки резко возросла.

Удалять из воды ионы магния, кальция и другие двухвалентные металлы способны катиониты, а значит и растворенное двухвалентное железо. Это очень важно для удаления железа из воды. Концентрации железа, с которыми справляются ионообменные смолы, очень высоки. Водоочистка методом ионного обмена пользуется большой популярностью во всем мире из-за того, что ионный обмен не «боится» марганца – верного спутника железа. Марганец сильно осложняет работу систем, которые основаны на использовании методов окисления. Из воды по методу ионного обмена можно удалить железо и марганец, находящийся в ней в растворенном состоянии, что является главным преимуществом этого способа. То есть абсолютно отпадает необходимость в столь капризной и «грязной» стадии как вымывание ржавчины.

Наиболее перспективным направлением в борьбе с железом и марганцем является применение ионообменных смол. Задача состоит в том, чтобы подобрать многокомпонентную, очень сложную комбинацию ионообменных смол, которая была бы эффективна и приемлема для качества воды с большим пределом параметров.

Смотрите также:

www.bwt.ru

Ионообменные фильтры для воды: устройство и принцип действия

Ежедневно мы слышим о том, что причиной большинства заболеваний является качество воды, которая употребляется человеком если не для питья, то точно для приготовления пищи. Но как же быть, если ее состав оставляет желать лучшего? Ответ один - использовать ионообменные фильтры.

Свойства

Для очистки воды применяется метод, суть которого состоит в возможности ионообменных материалов захватывать из воды радиоактивные и тяжелые металлы и менять их на безопасные элементы. Ионообменный фильтр для воды прекрасно выполняет задачу смягчения, благодаря удалению излишних ионов магния и кальция.

На сегодняшний день большое количество разнообразных очистителей работают на основе обмена ионов металла на натрий, для этого применяются искусственные и природные натрий-катионы. При таких процессах вода наполняется излишней солью, что приводит к щелочной реакции в ней. Она, конечно же, получается очищенной, но при этом нарушает функции организма из-за неправильного кислотно-щелочного баланса. В отличие от предыдущих, ионообменные фильтры для очистки воды отличаются инновационными свойствами, при которых используются водородные смолы. Они способны заменить ионы металлов и даже алюминия на водород. Такой состав имеет слабокислую реакцию и полезен для человека.

Конструкция

На вид ионообменный фильтр для воды представляет собой корпус с размешенными на нем фланцами для входа и выхода потока газа, который изготавливается из устойчивых к коррозии материалов. В средине корпуса располагается фильтровальный блок, который изготавливается на основе ионообменных волокнистых материалов "Фибан".

Схема фильтрующих элементов очистки

1. Сетчатый фильтр для механической грубой очистки. Освобождает входящую воду от более крупных негативных частиц путем их осадки и задержания на сетке.2. Очиститель для умягчения автоматический ионообменный. Основное предназначение данного звена в конструкции – это удаление из воды солей, которые и придают ей жесткость. Также такая ступень задерживает различные тяжелые металлы, которые негативно влияют на здоровье человека.3. Фильтры для тонкой очистки. Для конечного удаления даже от самых незначительных негативных элементов используется ионообменная смола, которая входит в состав системы.

Основные преимущества и недостатки

Используя ионообменные фильтры можно выделить достоинства и недостатки. К преимуществам можно отнести:- ультравысокий уровень очистки;- удаление всех бактерий, тяжелых металлов и вирусов;- выведение растворенных газов, остаточного хлора, нефтепродуктов, пестицидов, фенола, соединений опасных металлов и других ядовитых веществ;- сохранение в воде минерального состава после ее очистки;- стабилизация уровня рН до оптимального для человека; - помогает воде заряжаться отрицательными ионами; - преобразовывает органические соли для легкого усвоения их организмом;- большая скорость фильтрации, до нескольких литров в минуту;- долговечность использования картриджей и легкость в их замене;- разнообразные варианты для установки;- возможность визуального контроля степени загрязнения;- существует вероятность для установки дополнительных степеней очистки, например, угольный фильтр.

Основным недостатком является высокая стоимость таких приборов, вследствие чего некоторые потребители не могут позволить себе это приспособление.

Показатели при выборе фильтра

Для того чтобы правильно подобрать ионообменные фильтры, которые будут подходить пользователю, нужно учитывать такие характеристики, как:

- первоначальная степень жесткости имеющейся воды;- исходная продуктивность системы умягчения;- потребность в частоте регенерации;- периодичность и объем допустимых дренажных вод;- необходимость к резервированию;- состав первоначальной воды, в частности присутствие в ней загрязнителей, например железа, органики, марганца, хлор-содержащих компонентов и нефтепродуктов;- нужная степень умягчения.

Ионообменная смола

В системах комплексной очистки фильтр, который имеет ионообменную смолу, занимает очень важное место, так как его основная задача - уменьшить уровень жесткости воды.

Это вещество представляет собой полимерные гранулы, которые обладают свойством впитывать из солевого раствора ионы одних металлов и менять их на другие. При этом всем состав получаемых солей также меняется и начинает влиять на качество воды. Во время использования такой системы смола нейтрализует ионы кальция и заменяет их на соли натрия. После проведенной химической реакции жесткость полностью приходит в норму, всего этого можно добиться, используя фильтр. Ионообменная смола "Гейзер" при очистке воды делит ее на катионы, которые передают положительно заряженные ионы, отдающие, в свою очередь, отрицательные. Для умягчения ионообменные фильтры чаще всего используют элементы натрия(Na+).

Восстановление картриджа после загрязнения

Для того чтобы правильно прошла регенерация ионообменного фильтра "Гейзер", понадобится 10% раствор поваренной и обязательно нейодированной соли в пропорции 100 грамм на 1 литр воды. Дабы провести очистку, нужно подготовить 5 литров жидкости такого состава.

В комплектации фильтров имеется специальный ключ, при помощи которого и откручивается корпус, затем вынимается умягчающий фильтр. Далее он устанавливается вертикально в мойку либо на другую подходящую поверхность, которая будет соответствовать его размерам. Затем понадобится немного подождать, чтобы полностью вытекла вся вода, которая там присутствует. После этого осторожно начинаем откручивать верхнюю крышку картриджа и проливаем через него примерно 2 литра солевого раствора, только нужно следить, чтобы жидкость не переливалась, так как вместе ней могут удалиться и гранулы смолы. В процессе можно увидеть активное бурление, но не стоит об этом беспокоиться, так как это выходит собравшийся воздух.

Затем, когда пролив будет завершен, картридж устанавливается в корпус, который нужно заполнить солевым раствором в объеме 0,5 литра, не допуская разлива жидкости, и оставить без вмешательства на 8-10 часов. Далее повторяем первоначальный процесс в ходе которого проливаем оставшийся подготовленный солевой раствор.

После начнем собирать ионообменный фильтр "Гейзер". Для этого осторожно навинчиваем верхнюю крышку на картридж и вкладываем его в корпус. Начинать употребление воды можно после того, как будет промыт весь аппарат водой на скорости 1-1,5 л/мин. на протяжении 3-х минут, чтобы полностью исчез солоноватый вкус.

fb.ru

Очистка методом ионного обмена

Очистка методом ионного обмена

Общие положения

Ионный обмен заключается в том, что твердый материал (ионит) поглощает из воды ионы загрязнений в обмен на эквивалентное количество других, одноименно заряженных обменных ионов. Таким образом, общая концентрация ионов в воде не изменяется, хотя ионный состав становится другим. Иониты, участвующие в обмене катионов, называются катионитами, а анионов – анионитами. Процесс ионного обмена продолжается до достижения равновесного состояния, так как является формой массообмена.

Транспортировка ионов загрязнений к фракциям ионитов и в их толщу – результат диффузии. Механизмы ионного обмена и сорбции идентичны за исключением последнего этапа: закрепление частиц загрязнений в ионите.

Ионообменный материал имеет каркас (матрицу), образующий сетчатую структуру, с которой связаны функциональные группы, несущие определенный заряд и называемые фиксированными. Матрица приобретает соответствующий заряд: отрицательный у катионитов и положительный у анионитов. Заряд каркаса компенсируется ионами противоположного знака, противоионами. На рис. 5.2 приведена схематическая структура ионита. При ионном обмене в ионит проникает некоторое количество ионов – загрязнителей того же знака, что и противоионы, и одновременно эквивалентное количество противоионов вытесняется в раствор. В ионит могут проникать ионы того же знака, что и фиксированные ионы, так называемые коионы (от лат. приставки «ко» – совместно). Поэтому содержание противоионов в ионите обусловлено не только зарядом каркаса, но и содержанием коионов.

 

На рис. 5.3 приводится схема процесса ионного обмена. В позиции «а» показано состояние ионита до начала процесса, противоионы представлены только одним типом. В позиции «б», в результате произошедшего ионообмена, в структуру ионита частично внедрились ионы-загрязнители, а в растворе увеличилось количество вытесненных противоионов (обменных ионов). Равновесное состояние наступает при вполне определенном соотношении концентраций ионов-загрязнителей и противоионов в очищаемой воде и в ионите, в зависимости от их валентности и коэффициентов активности. Дополнительное влияние коионов условно не учитывается. Предположим, что в сосуд, заполненный раствором, засыпан ионит. Между ионитом и раствором начинается ионный обмен, продолжающийся до достижения равновесного состояния. Поскольку ионообмен может рассматриваться как химическая реакция двойного обмена, к нему применим закон действующих масс, который в данном случае записывается в виде

 

,

 

где K – термодинамическая константа равновесия реакции; C1, C2 – концентрации обменивающихся ионов «1» и «2» в растворе; ,– то же в ионите;z1, z2 – валентность ионов «1» и «2»; f1, f2 – коэффициенты активности ионов «1» и «2» в растворе; ,– то же в ионите (подробнее см. разд. 6).

Если коэффициенты активности ионов в воде и в ионите приблизительно одинаковы, то в расчеты вместо термодинамической константы вводится концентрационный коэффициент равновесия К p:

 

.                                         (5.1)

 

Он определяет условия равновесия, к которому система приходит из неравновесного состояния. В зависимости от условий химического сродства к иониту данных ионов концентрационный коэффициент может быть больше или меньше единицы. В первом случае ион № 1 для ионита менее предпочтителен, чем № 2 и, наоборот. Химическим сродством называется функция состояния, характеризующая способность вещества вступать в данное химическое взаимодействие [21].

Рассмотрим график равновесных концентраций двух ионов (№ 1 и 2) в растворе и ионите (рис. 5.4). Общее содержание этих ионов принято за 100 %, и каждой точке графика равновесного состояния (момент остановки процесса) соответствуют значения концентраций  ионов, как части от 100 %. Когда оба вида ионов обладают одинаковым химическим сродством к иониту, график имеет линейный характер (прямая). Если у иона № 1 большее  сродство, чем у № 2, зависимость выражается линией, кривизна которой тем больше, чем больше сродство (линии “Б” и “В”). Рассмотримусловия достижения равновесных состояний при рабочем режиме и при регенерации (см. кривую “В” на рис. 5.4). Пусть ионы № 1 являются загрязнителями, а № 2 – противоионами ионита. При концентрации иона № 1 в растворе согласно положению точки “1” процесс ионного обмена будет продолжаться до достижения равновесия (точка “2”). При этом содержание ионов № 1 в ионите достигнет значения “3”, а оставшихся в ионите противоионов (100 – “3”) %.

 

Если регенерация проводится раствором, содержащим ионы № 2 в концентрации “4”, то равновесное состояние, достигнутое в конце регенерации, определится положением точки “5”. При этом содержание противоионов в ионите повысится до положения точки (100 – “6”) %, а остаточное содержание ионов №1 в ионите составит “6” %.

Сравнивая эти результаты с аналогичными, но для кривой “Б”, заключаем, что ионы с большим сродством к данному иониту накапливаются в ионите в большем количестве к моменту наступления равновесного состояния в конце рабочего периода, чем ионы с меньшим сродством. Это особенно проявляется в области невысоких концентраций ионов-загрязнителей в очищаемой воде. С другой стороны, глубина регенерации, при которой из ионита удаляются ионы загрязнений с меньшим сродством, оказывается более высокой.

Форма кривых для системы двух ионов зависит от ряда факторов: природы и валентности ионов, концентраций в растворе, характера ионитов.

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы: ионы загрязнений должны иметь бόльшее химическое сродство к иониту, чем обменные ионы; концентрация обменных ионов в регенерирующем растворе должна быть достаточно высокой. Идентичность механизмов ионного обмена и сорбции позволяет предполагать, что химическое равновесие в системе «ионит-раствор электролита» может описываться изотермами ионного обмена [32].

Проанализируем условия равновесия по формуле (5.1). В момент прекращения ионного обмена концентрация ионов загрязнителя в ионите достигла максимума, в растворе – минимума, а противоионов наоборот, в ионите – минимума, а в растворе – максимума. Для того чтобы абсолютное значение оказалась достаточно большим, следует применять обменные ионы с малой валентностью. Действительно, чаще всего в качестве ионов применяютH+, Na+, OH–, Cl–.

При регенерации ионита регенерирующий раствор и насыщен обменными ионами № 2 так, что >>C2. Тогда равновесное состояние изменится и соотношение концентраций в растворе и ионите окажется меньше Кр. Поэтому процесс ионного обмена будет проходить таким образом, что обменные ионы начнут вытеснять ионы загрязнений из ионита до тех пор, пока равновесное состояние не будет восстановлено.

При регенерации ионита образуется элюат – раствор, содержаний ионы «1», извлеченные из воды при ее очистке. Их концентрация превышает концентрацию в исходной воде в 50…100 и более раз, во столько же раз объем элюата меньше объема очищенной воды.

Таким образом, в процессе ионообменной очистки получают относительно небольшое количество концентрированного раствора загрязнений, что создает удобства при его накоплении, транспортировке и переработке с целью утилизации ценных веществ или  обезвреживания.

Кинетика ионообменного обмена до достижения равновесия обусловлена продолжительностью его отдельных стадий: диффузией ионов через пограничную водную пленку, прочно удерживаемую молекулярными силами на поверхности зерна ионита; переходом  через границу раздела фаз в зерно ионита; диффузией внутри зерна; химической реакцией двойного обмена; диффузией вытесняемых ионов внутри зерна ионита; переходом этих ионов через границу раздела фаз и через жидкостную пленку. Наиболее продолжительными и лимитирующими весь процесс стадиями, являются диффузия в пределах зерна и диффузия в пределах водной пленки. Продолжительность диффузии внутри зерна ионита зависит от подвижности и размеров гидратированных ионов, свойств ионита, температуры и некоторых других факторов. По мере насыщения ионита скорость диффузии внутри зерна падает на 15–30 % по сравнению с первоначальной.

Технология ионного обмена включает контакт очищаемой воды с ионитом и его последующую регенерацию. Ионообменные методы применяются для обессоливания природных вод и, в частности, для их умягчения, при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов, от органических электролитов (органических кислот, оснований и их солей) и некоторых других загрязнений. При удалении загрязнений, диссоциация которых зависит от pH среды, например, фенолов, необходима корректировка значения pH для перевода загрязнений в форму ионов.

 

Иониты и их характеристики

Ионообменные материалы – синтетические высокомолекулярные соединения кислого или щелочного характера и сульфоугли.

Как отмечалось, в каркасе ионита закреплены функциональные группы, несущие заряд: у катионитов отрицательный (SO3–; COO–; PO32–; AsO32–), у анионитов – положительный (Nh4+; Nh3+; N+; S+). Если соединения, определяющие заряд каркаса, находятся в диссоцииорованной форме при любых значениях pH (например, SO3–или N+), иониты могут быть использованы как в кислой, так и в щелочной среде и называются сильнокислотными анионитами и сильноосновными катионитами. ГруппыCOO при pH £ 7 и Nh5 при pH ³ 7 диссоциированы частично; такие катиониты называются слабокислотными, а аниониты – слабоосновными; их применяют только при соответствующих значениях pH: катиониты  только в щелочной, а аниониты – в кислой среде.

Способность ионитов к ионному обмену оценивается обменной емкостью, зависящей от количества функциональных групп, участвующих в обмене. Обменная емкость выражается в эквивалентных единицах, отнесенных к единице массы или объема ионита (мг-экв/л или мг-экв/г).

Различают полную статическую (ПСОЕ) и динамическую (ПДОЕ) емкости. Значение ПСОЕ определяют выдерживанием образца ионита в 0,1 Н  растворе едкого натра – для катионитов и соляной кислоты – для анионитов. Значение ПДОЕ находится путем фильтрации таких же растворов через слой ионита до проскока.

Величина полной обменной емкости является общей характеристикой ионита и имеет относительную практическую ценность, так как явления ионообмена очень сложны и зависят от многих факторов: от степени диссоциации, концентрации и видов ионов и т.д. Для практического применения следует ориентироваться на результаты прямых экспериментов по определению полной обменной емкости в условиях, идентичных реальным.

Поглощение ионов в зависимости от вида ионита носит избирательный (селективный) характер.

Так, для катионита КУ-2 по энергии взаимного вытеснения катионов установлен следующий ряд:

H+ < Na+ < Nh4+ < Mg2+ < Zn2+ < Co2+ < Cu2+ < Cd2+ < Ni2+ < Ca2+< Sr2+ < Pb2+ < Ba2+.

 

Для катионита КБ-4 селективный ряд имеет другую последовательность:

Mg2+ < Ca2+ < Ni2+ < Co2+ < Cu2+.

 

Избирательность (селективность) ионов зависит от химического сродства с ионитом. Если в воде содержатся ионы с разной селективностью, полная обменная емкость устанавливается в зависимости от соотношений концентраций этих компонентов. Например, для катионита КУ-2 при очистке стока, содержащего Zn2+ и Na+, ПДОЕ составила: при соотношении концентраций цинка и натрия 1:1 – 2,78 мг-экв/г, при 1:4 – 2,43 мг-экв/г. С увеличением солесодержания полная обменная емкость ионитов уменьшается. Поэтому при содержании солей более 1000 мг-экв/л ионный обмен не рекомендуется [18]. В отдельных случаях воду полезно разбавлять перед ионным обменом.

Избирательность повышается  с увеличением валентности ионов. Она тем больше, чем больше радиус иона в негидратированном состоянии и чем меньше его гидратация, так как силовое взаимодействие с каркасом  ионита обратно пропорционально квадрату радиуса гидратированного иона.

Селективность ионитов по отношению к различным ионам увеличивается при разбавлении, но сохраняется неизменным соотношение концентраций конкурирующих ионов. При разбавлении в наибольшей степени увеличивается емкость ионита по иону, для которого селективность оказывается наибольшей. Этим приемом пользуются в тех случаях, когда в воде содержится несколько конкурирующих ионов, и задача заключается в преимущественном удалении только некоторых из них.

Наряду с синтетическими смолами, в качестве катионитов, применяются природные материалы: слоистые, слоисто-ленточные и каркасные силикаты. К ним принадлежат такие породы, как вермикулит, монтмориллонит, коалинит, цеолит (клиноптилолит). Каркас природных катионитов состоит в основном из алюмосиликатов, заряженных отрицательно, и содержит в своих полостях такие противоионы, как Na+, Ca2+, Mg2+, K+. Поры материалов, в основном, малых размеров (микро- и супермикропоры), часть пор малодоступна для проникновения в них ионов.

Природные катиониты гидрофильны. Модификацией (прокаливанием при температурах до 300…400 °С, гидрофобизацией) качество природных катионитов может быть улучшено. Природные катиониты очищают воду от аммонийного азота, радиоактивных изотопов  (Cs134, Cs137, Ce144, Zr85, Ru106, Nb95 и др.). Подробное описание свойств природных катионитов приводится в работе [52].

 

Технология ионообменной очистки

Иониты применяются в установках типа фильтров с неподвижной и колонн с псевдосжиженной загрузкой. Если контакт воды и ионитов достаточно продолжителен (более 15…45 мин), то кинетика ионообмена практически может не учитываться, и динамическая емкость ионитов используется полностью. Такие условия имеют место при скоростях  фильтрации  до  8…10 м/ч,  причем,  чем  меньше  отношение толщины слоя загрузки к диаметру фильтра, тем меньше рекомендуемая скорость, при которой можно пренебречь кинетическими факторами. Это объясняется тем, что слой, в котором ПДОЕ ионита используется не полностью, должен быть максимально ограничен.

Одним из недостатков  схемы с фильтрами – возможность кольматации ионита грубодисперсными примесями, что приводит к сокращению продолжительности рабочего периода и к неполному использованию обменной емкости ионита. По данным одного из экспериментов, при содержании в воде 10 мг/л взвесей обменная емкость по ПДОЕ была использована на 23,6 %, при 25 мг/л – на 14,8 %, 50 мг/л – только на 8,1 % [54]. Поэтому, перед подачей на ионообменные фильтры, необходимо глубокое осветление воды со снижением содержания ГДП до 5…6 мг/л.

В псевдосжиженном слое ионита условия использования ионита менее благоприятны, чем в неподвижном слое. Причина заключается в перемешивании загрузки в вертикальном направлении, что приводит к усреднению степени насыщения фракций ионита загрязнителями. Чем больше расширение псевдосжиженного слоя, тем существеннее влияние этого негативного фактора. Так, по экспериментальным данным, в случае полуторакратного расширения использование обменной емкости снижается на 25 %, а при трехкратном расширении – на 50 % [18]. Степень расширения обычно принимается такой, чтобы используемая обменная емкость ионита составляла бы не менее 70…80 от ПДОЕ.

Достоинством установок с псевдосжиженным слоем следует считать более мягкие требования к содержанию в воде ГДП, чем те, которые предъявляются для схем с фильтрами. Установки с псевдосжиженным слоем выполняются в виде колонн. На рис. 5.5 приводится схема колонны с беспровальными решетками. Отработанный ионит скапливается в конической части колонны и откачивается эрлифтом или эжектором на регенерацию. Имеются конструкции, обеспечивающие непрерывную регенерацию ионита во встроенном в колонну узле регенерации [51]. Для регенерации ионитов используют растворы реагентов (солей, кислот или оснований), содержащие обменные ионы. К реагентам предъявляется ряд требований: удобство, безопасность хранения и использования при невысокой стоимости; применение обменных ионов, имеющих меньшее химическое сродство с ионитом, чем ионы загрязнителей; появление обменных ионов в очищенной воде не должно вызывать ее загрязнения; образующийся при регенерации ионита элюат должен быть оптимального (по условиям хранения и переработки) качества. Обменные ионы, как правило, являются одновалентными и гидратированными  (H+; Na+; Cl–; OH– и другие).

Катиониты чаще всего регенерируют водными растворами h3SO4 или NaCl, а аниониты – NaOH или HCl.

Рассмотрим некоторые примеры ионообменной очистки природных и сточных вод.

Ионообмен используется при опреснении и обессоливании воды. Частный случай опреснения – умягчение воды, при котором предусматривается удаление только солей жесткости (солей кальция и магния). При обессоливании общее содержание ионов в воде должно доводиться  до незначительных концентраций.

Умягчение воды производится H и Na – катионированием:

 

2[Кат]H + MgSO4 [Кат]2Mg + h3SO4;

2[Кат]Na + MgSO4 [Кат]2Mg + Na2SO4.

 

Заметим, что при H–катионировании pH воды понижается, так как из катионита вытесняются обменные противоионы – катионы водорода H+. В тех случаях, когда это ухудшает качество воды и недопустимо, применимы схемы с параллельной установкой H– и Na–катионовых фильтров.

К примеру, при умягчении из воды удаляются Ca(HCO3)2 и MgSO4. После H–катионирования в воде появляются: h3CO3 и h3SO4; угольная кислота разлагается с выделением  углекислого газа и воды: h3CO3  CO2­+h3O.

После Na–катионирования в воде содержатся: NaHCO3 и Na2SO4.

После смешения потоков создаются условия для нейтрализации серной кислоты:

h3SO4 + 2NaHCO3 = Na2SO4 + CO2­ + 2h3O.

 

Натрийкатионовые фильтры регенерируют едким натром или раствором   NaCl, H–катионовые – серной кислотой.

При опреснении и обессоливании воды из нее удаляются как катионы, так и анионы. Для этого предусматривается последовательная установка катионовых и анионовых фильтров. Например, при удалении из воды поваренной соли катионы натрия задерживаются в H–катионовых фильтрах, а анионы хлора – в OH–анионовых фильтрах:

 

[Кат]H + NaCl [Кат]Na +HCl;

[Ан]OH + HCl [Ан]Cl + h3O.

 

Применение анионитов в OH–форме приводит к повышению pH воды. Последовательная установка катионовых фильтров в H–форме и анионовых фильтров в OH–форме обеспечивает нейтрализацию воды.

Если регенерировать катионит раствором соляной кислоты, а анионит – раствором едкого натра, то в том и в другом элюатах будет содержаться только NaCl.

В случае обессоливания и удаления ионов с разной селективностью, необходимо устанавливать две или три ступени ионнитовых фильтров.

Рассмотрим схему очистки производственного стока, содержащего анионы CrO42–, SO22–, Cl– и катионы  Fe3+, Cr3+, Cu2+. Задача заключается в выделении для утилизации шестивалентного хрома в виде кислоты  h3CrO4. Предусматривается повторное использование воды, для чего она должна быть обессолена. Анионит обладает наибольшей селективностью по отношению к иону шестивалентного хрома и меньшей – к двум другим анионам.

Схема очистки приведена на рис. 5.6. Установка состоит из двух ступеней катионовых фильтров, задерживающих все катионы, содержащиеся в стоке, и двух ступеней анионовых фильтров, первый из которых задерживает анион шестивалентного хрома, а второй – остальные анионы.  При регенерации анионового фильтра первой ступени едким натром элюат содержит Na2CrO4, этот элюат затем поступает в катионовый фильтр второй ступени, в котором задерживаются катионы натрия, и образуется раствор кислоты h3CrO4. При регенерации катионового фильтра второй ступени раствором соляной кислоты в элюате содержится только поваренная соль, в элюате после регенерации катионового фильтра первой ступени (фильтр регенерируется соляной кислотой) содержится коагулянт FeCl3, нерастворимый CrCl3 и растворимая  в воде соль постоянной жесткости CaCl2. Элюат анионового фильтра второй ступени содержит поваренную соль и не загрязнен. Специфически протекает ионообменная очистка воды от молекулярных органических загрязнений. Сложность заключается в том, что для диссоциации молекул слабых органических электролитов требуются такие значения pH воды, при которых в ней будут содержаться конкурирующие с удаляемыми ионами протоны H+ или анионы гидроксильных групп.

 

Хотя обычно принимаемые значения pH воды и недостаточны для диссоциации органических электролитов, тем не менее, очистка происходит. В [54] этому дается следующее объяснение. При диффузии недиссоциированных молекул органики, например оснований, в зернах катионита, находящегося в H–форме, они (молекулы) оказываются в среде с высокой концентрацией протонов и контактируют с ними, образуют катионы, электростатически связанные с анионами функциональных групп. Последующая регенерация катионита в этих условиях протекает неполно и требует большого избытка реагентов. Для улучшения регенерации необходимо понизить степень гидратации противоионов, для чего применяются неводные регенерирующие растворы или растворы, содержащие небольшое количество воды, например спиртово-водные растворы.

Так, иониты после очистки воды от органических оснований  регенерируются 5 % раствором аммиака в смеси, состоящей на 80 % из метилового спирта и на 20 % из воды. Процесс регенерации интенсифицируется при подогреве раствора до 30…40 °С.

studfiles.net

Ионообменные фильтры для очистки воды

≡  21 Март 2017   ·  Рубрика: Очистка воды   

А А А Размер текста

Содержание статьи:

Вода из-под крана не всегда имеет высокое качество. Это относится, прежде всего, к центральному водопроводу. Из скважины получают более чистую воду, но и она содержит примеси. Чаще всего присутствуют кальциевые и магниевые соли, которые называются солями жесткости. Они способны образовывать осадок и откладываться на поверхностях труб и приборов. Особенно страдают водонагревательные приборы, например, бойлеры, стиральные машины. Во время нагревания воды соли быстрее оседают и появляется накипь. Этот осадок создает заторы в трубах, забивает сантехнику, выводит из строя бытовые приборы. Для очищения воды от таких компонентов используют ионообменный фильтр для воды. Способ ионного обмена один из самых эффективных методов смягчения.

Рис. 1 Накипь на приборах

Достоинства и недостатки ионообменной очистки воды

Метод ионного обмена используют в тех случаях, когда минерализация воды довольно высокая, т.е. составляет более ста миллиграммов солее на один литр воды. Ионообменные установки способны справиться со значительной жесткостью.

Рис. 2 Процесс очистки воды ионообменными смолами

У ионообменного метода умягчения воды имеется немало преимуществ. Благодаря этому она получила широкое распространение в промышленности, а также в быту. Но не всегда способ очистки с применением ионного обмена является оптимальным. Имеются у него и минусы, которые делают неоправданным использование такого метода водоподготовки.

К положительным характеристикам относятся следующие.

1. Ионообменные фильтры обеспечивают максимальный уровень очистки. Они могут применяться не только для подготовки питьевой воды, но и для очистки промышленных стоков. Прочие методы не способны обеспечить достаточный уровень очистки.
2. Этот способ устраняет не только соли жесткости, но и другие растворенные загрязнения, которые способны к ионному обмену.
3. Прибор прост в устройстве и использовании. В нем нет сложных частей. Процесс обслуживания включает замену картриджей или восстановление ионообменной смолы.

К недостаткам относят:

• Необходимость восстанавливать или заменять реагирующий компонент, что приводит к дополнительным затратам.
• Использованную ионообменную смолу требуется утилизировать.
• Скорость фильтрации низкая, поскольку ионообменная смола не гидрофильный материал и медленно обменивается ионами.

Стоит отметить, что в современных фильтрах недостатки учтены и уменьшены. Для ускорения ионного обмена используют катализаторы, реагенты расходуются в минимальных количествах.

Все показатели в совокупности делают ионообменный фильтр оптимальным оборудованием для очистки воды от солей жесткости и некоторых других загрязнителей.

Особенности процесса ионного обмена

В основе метода ионного обмена лежит способность определенных веществ изменять ионный состав воды. Такие вещества называются ионообменными смолами.

При просачивании воды с растворенными веществами через фильтрующий наполнитель происходит замена одних ионов на другие. При умягчении воды ионообменная смола задерживает ионы магния и кальция, отдавая взамен ионы натрия. В результате химический состав воды изменяется. При этом получившиеся соли не оказывают негативного воздействия. Они не откладываются в виде накипи и не вредны для человека. Также действует смола и на другие растворенные вещества, задерживая опасные компоненты.

Рис. 3 Технология ионного обмена

Ионообменные смолы – неорганическое вещество с множеством пор. В них вносят различные добавки, улучшающие процесс водоподготовки. Выпускается вещество в виде гранул. Форма и размеры у них бывают самыми различными.

В процессе работы фильтра происходит изменение ионного состава смолы. Скорость процесса зависит от степени загрязненности воды. Через некоторое время ионообменную смолу требуется восстанавливать. Для этого используют поваренную соль или лимонную кислоту.

Восстановление происходит не полностью. Часть замещенных ионов остается на месте, поэтому постепенно ресурс наполнителя вырабатывается. После нескольких циклов смолу в фильтре требуется заменять. Примерный срок службы при правильном восстановлении, которое проводится регулярно, составляет около трех лет.

Оборудование для ионообменной фильтрации

Поскольку сферы применения ионообменных фильтров разнообразны, то и технические характеристики приборов существенно отличаются. Для очистки сточных вод, отличающихся сильной загрязненностью, используют фильтры большого размера, а для бытовых целей подойдут небольшие модели.

В настоящее время фильтры, работающие на основе ионного обмена, представлены приборами из двух групп. Первая группа – модели относительно небольшие, имеющие сменный картридж. Ко второй группе относятся ионообменные колонны. Агрегаты габаритные, состоящие из нескольких взаимосвязанных частей. Обычно в них имеется система автоматической регенерации фильтрующего наполнителя.

Рис. 4 Внешний вид ионообменных фильтров для очистки воды

Ионообменные колонны состоят из трех блоков. В рабочей емкости осуществляется процесс фильтрации, в нем находится ионообменный наполнитель. Выглядит она как герметичный баллон или бак.

Поток воды регулируется клапаном. На нем находится электронный процессор.

Помимо этого, устанавливают восстановительную емкость. В нее засыпают соль. Когда смола истощается и требуется регенерация, то вода подается в восстановительную емкость. Получается насыщенный солевой раствор, которым промывают наполнитель. Промывка осуществляется до максимального восстановления.

В случае картриджных фильтров после истощения наполнителя существует два варианта. В первом случае картридж просто заменяют, т.к. он не восстанавливается. Во втором случае, при использовании регенерирующих картриджей, их вручную промывают в насыщенном растворе поваренной соли, а затем в чистой отфильтрованной воде.

Советуем почитать: Фильтры Гейзер

Поделиться с друзьями: Поделиться с друзьями:

oburenie.ru

применение и советы по эксплуатации

Поделиться материалом в социальных сетях и мессенджерах:

Для снижения концентрации солей тяжелых металлов и предотвращения появления накипи на посуде и бытовой технике применяют умягчители воды, из которых самыми распространенными умягчителями являются ионообменные смолы для воды. В статье мы разберем принципы их работы, разновидности и предназначение в очистительной системе.

Из этой статьи вы узнаете:

• Как выглядят ионообменные смолы для очистки воды

• Для чего нужны ионообменные смолы для воды

• Можно ли пить воду после применения ионообменной смолы для очистки воды

• Как заменить ионообменную смолу для очистки воды в умягчителе

Как выглядят ионообменные смолы для очистки воды

Применение ионообменных смол в фильтрующих системах частного жилого сектора давно считается необходимым условием для получения качественной питьевой воды. Пик популярности этого способа очистки приходится на конец ХХ века.

С виду, ионообменная смола – это скопление мелких шариков (до 1 мм в диаметре), которые производят из полимерных материалов.

Тот, кто никогда не сталкивался с этим материалом, с легкостью может перепутать смолу с рыбьей икрой. Пользу и его уникальные характеристики нельзя игнорировать. Использование ионообменных смол для умягчения воды позволяет задерживать ионы примесей металлов и солей жесткости. Но такой фильтр не просто накапливает в себе все эти вещества, а заменяет ионы вредных веществ на абсолютно безопасные. Эта процедура замены ионов и закрепила существующее название фильтрующей среды (ионообменные смолы).

В химии ионообменные смолы относят к ионитам (высокомолекулярное соединение, имеющее функциональные группы, которые, в свою очередь, способны вступать в реакцию обмена с ионами какой-либо жидкости). Отдельные группы ионитов способны также вступать в окислительные реакции, процессы восстановления и физической сорбции.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

По своей структуре ионообменные смолы бывают пористыми, гелевыми или промежуточными.

Смолы с гелевой структурой не содержат пор. Обмен ионами в такой структуре возможен лишь в тот момент, когда смола набухает и становится похожей (по консистенции) на гель.

Пористая структура получила свое название благодаря огромному количеству пор на поверхности смолы. Эти поры как раз и позволяют произвести ионный обмен.

В промежуточной структуре ионообменных смол соединены свойства как пористой, так и гелевой структуры.

Все эти разновидности смол имеют принципиальные различия. У гелевых – наибольшая обменная емкость, тогда как смолы с пористой структурой обладают высокой стойкостью к химическим и термическим воздействиям. Такая стойкость позволяет смолам с пористой структурой поглощать больше примесей независимо от температуры воды.

Кроме этого, ионообменные смолы для очистки воды разделяют по заряду ионов. При обмене катионов (положительно заряженных ионов) смолу называют катионитом. В случае обмена анионами (отрицательно заряженными ионами) – анионитами. На практике суть различия по этому признаку сводится к способности обмена ионов в водной среде с разным уровнем pH. У анионитов «рабочей» считается среда с рН от 1 до 6, в то время как у катионитов процессы протекают в среде с рН от 7 и более. Конечно же, пользователям необязательно разбираться в таких тонкостях работы фильтров. В выборе необходимого типа фильтрующего устройства вам должны помогать специалисты в этой области.

В большинстве случаев ионообменная смола, находящаяся в фильтрующих системах, содержит большое количество ионов солей хлора или натрия. В некоторых случаях такая смола состоит из смеси солей с другими элементами (натрий-водород, гидроксил-хлорид и др.).

В зависимости от параметров, ионообменные смолы для умягчения воды могут отличаться друг от друга. Одним из таких показателей является влажность. Оптимально, когда влажность сведена к минимуму. Поэтому производители стараются извлечь влагу из смолы еще до момента ее упаковки. Для этого используют специальные центрифуги.

Ионообменные смолы оценивают также по уровню их емкости. Эта характеристика показывает, сколько ионов в исходной среде приходится на единицу массы (объема смолы). Сравнивая смолы по этому признаку, выделяют три вида емкости: рабочую, объемную и весовую. Объемная, как и весовая, являются стандартными величинами, то есть их параметры определяют в лаборатории, а полученные данные записывают в характеристики готовых продуктов.

В отличие от двух предыдущих, рабочая емкость не подлежит измерениям, поскольку имеет много условностей (степень чистоты воды, толщина слоя смолы, сила потока воды и др.). Со временем ионы рабочей среды полностью заменяются ионами примесей, содержащихся в воде. В таком случае рабочая емкость подлежит восстановлению.

Для чего нужны ионообменные смолы

По поводу основной цели использования ионообменных смол для воды существует много мифов. Согласитесь, применять эти смолы в составе бытовых фильтров лишь для улучшения вкуса жидкости – достаточно затратное решение. Сомнения вызывает и необходимость в изменении ионного состава воды, так как некоторые вредные примеси в ней все равно остаются.

Тем не менее целей, которые достигаются путем использования ионообменных смол для воды, немало. И, пожалуй, главной из них является смягчение воды. Эта способность ионообменных смол позволяет рекомендовать их для применения с приборами бытовой техники и других домашних устройств, имеющих непосредственный контакт с водой.

Кроме прямой пользы для здоровья (использование воды для питья или приготовления пищи), смягченная жидкость позволяет продлить срок использования бытовой техники, имеющей непосредственный контакт с водой. Это стиральные и посудомоечные машины, водонагреватели, утюги, отопительные котлы, водоочистительные фильтры, увлажнители, очистители воздуха и другие приборы. Особенно важно использование смягченной воды с приборами, которые нагревают саму жидкость. Жесткая вода – самая главная причина появления накипи и последующего выхода прибора из строя.

Можно ли пить воду после ионообменной смолы

Важно понимать, что основное назначение ионообменных смол – это смягчение воды. В процессе фильтрации происходит замена ионов кальция и магния, способных создавать нерастворимые соединения, на ионы хлора, натрия и другие элементы, которые создают легкорастворимые соединения.

На протяжении всей своей истории человечество вполне успешно училось приспосабливаться к новым природным источникам воды. Различия химического состава жидкости и большое количество этих источников покрывались отличной адаптацией организма человека ко всем внешним факторам.

Организм сам выводил все «лишнее». Несмотря на большое количество информации о накоплении нерастворимых солей магния и калия в нашем организме и причиняемом ими вреде, каких-либо реальных доказательств этих данных не существует. Это подтверждается еще и тем фактом, что для людей с нарушенными обменными процессами в организме полностью очищенная вода критически опасна. Все необходимые нам элементы относительно здоровый организм способен был извлечь из потребляемой нами воды и пищи.

Но это правило было актуально до всеобщей индустриализации общества, до появления так называемой техногенной среды. Даже природные источники воды в большинстве своем имеют повышенное содержание ионов тяжелых металлов, различные нежелательные органические примеси и даже изотопы радиоактивных элементов. Было бы здорово иметь такой фильтр, который смог бы заменять подобные примеси на ионы естественного происхождения. Но, к сожалению, ионообменные фильтры на такое неспособны.

В большинстве случаев изготовители ионообменных фильтров за счет рекламных слоганов предлагают заменить одни ненужные нам микроэлементы на другие.

Определить, насколько действительно важно менять ионный состав воды с помощью ионообменных фильтров, не так уж и просто. Посмотрите на ситуацию с посудомоечными и стиральными машинами. Для длительной эксплуатации этих приборов очень важна степень жесткости воды. Чем она меньше, тем меньше и вероятность появления накипи на тэне, и, соответственно, выхода прибора из строя. Но производители этих бытовых приборов давно уже нашли простой выход – применение химического способа смягчения воды путем добавления умягчителей в состав моющих средств.

Можно вспомнить о чайниках и кастрюлях, в которых кипятится вода, благополучно нами потребляемая. Но степень воздействия «жесткой» воды на наш организм досконально не изучена, чтобы говорить о каких-либо выгодах применения фильтров с ионообменными смолами.

Но давайте обсудим, на что же способны фильтры, содержащие ионообменные смолы для очистки воды. Не будем останавливаться на химических процессах, происходящих в этой жидкости, после прохождения через такой фильтр. То, что реально беспокоит потребителей, – это присутствие в воде ионов тяжелых металлов. Большинство трубопроводов в настоящее время состоит не из пластиковых труб (о которых лет 30–40 назад у нас мало кто слышал), а из металлических. Раньше при поломке одного из участков такой трубы или целой секции производили замену трубы на стальную оцинкованную.

Эти трубы до сих пор являются основным «поставщиком» ионов цинка и свинца в наш дом. Если проанализировать степень очистки воды бытовыми ионообменными фильтрами от ионов этих металлов, то окажется, что эта степень близка к нулю. По-настоящему действенные элементы, задерживающие эти вредоносные ионы, существуют, но они устанавливаются на крупных промышленных предприятиях, цель которых уловить дорогостоящие химические соединения. Из-за большой дороговизны подобного оборудования вероятность его применения в бытовых фильтрах очень низка.

Замена ионообменной смолы в умягчителе воды

Не стоит забывать, что любая система очистки воды со временем для обеспечения безотказной работы нуждается в активном вмешательстве человека. Мы говорим не о систематических сменах малоэффективных картриджей или постоянной подсыпке регенерационной соли. Такие меры нельзя назвать трудозатратными, но и их эффективность не так высока. Речь идет о процедуре полной смены фильтрующей массы в обезжелезивателе или смягчителе воды. Такой процесс может потребовать много усилий.

Использование различных засыпных фильтров для собственного коттеджа предполагает процедуру периодической дозасыпки фильтрующего элемента и полной его замены по истечении нескольких лет эксплуатации. О необходимости такой замены вы узнаете по ухудшению органолептических показателей поступаемой воды.

Это выражается в увеличении количества двухвалентного железа, когда регенеративные способности засыпки исчерпываются (нет должного эффекта). Похожая ситуация наблюдается и со смягчителями воды. Через определенный период система очистки начинает давать сбои, и вода снова становится жесткой, со всеми вытекающими последствиями.

В этом случае пользователи стоят перед выбором: сделать все самостоятельно или вызвать компанию, которая на этом специализируется.

Конечно, просто засыпать подложку из гравия и фильтрующую загрузку не так уж и сложно, но выгрузить отработанный наполнитель – занятие не из простых.

Многие популярные засыпные фильтры, используемые владельцами загородных коттеджей, основаны на использовании емкостей из стеклопластика. И это неудивительно, поскольку этот материал не гниет, не ржавеет, он легок и прочен. Но в то же время в таких емкостях не предусмотрены ни система слива, ни какие-либо транспортировочные отверстия для ее переноски. Отключив эту емкость от трубопровода и сняв управляющий клапан, нужно будет приложить невероятные усилия по переносу отяжеленного фильтра из дома во двор.

Если эта задача вам удалась, то можно приступать к выгрузке:

1. Изъятый фильтр боком укладывают на ровную, возвышенную поверхность.

2. К горловине водоподъемной трубки хомутом присоединяют крепкий шланг, через который под определенным напором подается вода.

3. Вместе с взрыхленной засыпкой вода вытекает из емкости фильтра.

4. Для обеспечения чистоты вашего двора рекомендуют подставить под поток воды плотный полиэтилен (следует учесть, что этот полиэтилен не должен пропускать гранулы засыпки и подложку из гравия).

5. После того как емкость будет освобождена, из смягчителя или фильтра достается водоподъемная трубка.

6. Затем проводят повторную промывку емкости и заносят ее обратно в дом.

Но если вы не хотите тратить свое время и силы, то на российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой и обслуживанием систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра воды довольно сложно. И уж тем более не стоит пытаться смонтировать систему водоочистки самостоятельно, даже если вы прочитали несколько статей в Интернете и вам кажется, что вы во всем разобрались.

Надежнее обратиться в компанию по установке фильтров, которая предоставляет полный спектр услуг – консультацию специалиста, анализ воды из скважины или колодца, подбор подходящего оборудования, доставку и подключение системы. Кроме того, важно, чтобы компания предоставляла и сервисное обслуживание фильтров.

Наша компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

• подключить систему фильтрации самостоятельно;

• разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

• подобрать сменные материалы;

• устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

• найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

Поделиться:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

biokit.ru

Очистка воды методом ионообмена - Справочник химика 21

    В заключение необходимо отметить широкое применение ионообменной адсорбции для извлечения и разделения ионов. Ионный обмен применяется для умягчения и очистки воды, извлечения ценных компонентов, например урана, золота, серебра. Сейчас нет производства по переработке урановых руд, в котором пе применялась бы ионообменная адсорбция. Ионный обмен используется для разделения редкоземельных элементов, что позволило получать нх в больших количествах и с высокой степенью чистоты. Раньше для этой цели применяли перекристаллизацию, производительность которой несравненно меньше. Ионообменная адсорбция является одним из важных методов в аналитической химии. [c.172]     Работа 65. Очистка воды методом ионообменной колоночной хроматографии [c.234]

    Для очистки воды широко используют ионообменные смолы (см. 5.8). Этот метод значительно проще перегонки, его широко применяют в промышленности. С помощью ионообменных смол вода особенно хорошо очищается от примесей неорганических веществ (но содержание органических примесей иногда даже увеличивается). [c.113]

    Методы очистки воды с помощью ионообменных смол в настоящее время широко применяют как в лабораторных условиях, так и в промышленности. Ионообменные смолы — это нерастворимые высокомолекулярные вещества, которые имеют ионогенные группы гидроксила и гидроксония, способные к реакциям обмена с ионами, содержащимися в воде. Удалить диссоциированные в воде соединения можно фильтрованием воды либо последовательно через колонки с анионитом и катионитом, либо через смесь катионита и анионита (фильтр смешанного действия). Этим методом можно получить воду с очень низким значением удельной электропроводности. Обычно в деионизованной воде из неорганических примесей присутствуют только соли кремниевой кислоты или соединения железа в коллоидном состоянии. Однако в воде, очищенной на ионообменных смолах, содержатся примеси органических веществ, которые вымываются из ионитов (незаполимеризо-ванные мономеры, катализаторы синтеза и стабилизаторы высокомолекулярных соединений). В связи с этим деионизованная вода обычно не применяется при исследованиях строения границы между электродом и раствором, а также электрохимической кинетики. [c.27]

    Ионообменный метод очистки воды (с помощью катионитов) [2769]. [c.239]

    Наиболее эффективным физико-химическим методом очистки воды является ионообменный метод, в котором используется свойство некоторых веществ (ионитов) обменивать ионы, входящие в их состав, на ионы, присутствующие в воде. Иониты, обменивающие свои катионы на катионы, присутствующие в растворе, называются катионитами, а обменивающие анионы,— анионитами. Для умягчения воды применяют катиониты. Это синтетические смолы, содержащие группы кислотного характера (ЗОзН, СООН, ОН), и сульфированный уголь (называемый сульфо-углем), который получается обработкой каменного угля олеумом и содержит те же группы водород в них способен замещаться на металлы. Применяя Ыа-катионит (схематическая формула [К] 2Ыа+, где [К] — остальная часть катионита), превращают соли кальция и магния в воде в натриевые, например  [c.29]

    Очистку воды методом ионного обмена проводят в ионообменных фильтрах, загруженных ионитом. Скорость подачи первых [c.126]

    В случае мутных вод электродиализаторы могут быть включены в технологическую схему установки для очистки сбросов только после узлов осветления воды. Методом электродиализа с ионообменными мембранами и засыпкой ионитов в камеры обессоливания экономично очищать растворы, содержащие не более 1,5 г//1 солей. [c.181]

    Несмотря на простоту способ не нашел широкого применения в анализе, так как не дает полного разделения. Однако он становится весьма эффективным для препаративного выделения чистого вещества из технического продукта при условии, конечно, когда это вещество удерживается в колонке слабее всех других компонентов продукта. Типичные примеры фронтального способа очистка воды пермутитами и другими ионообменными адсорбентами очистка воздуха активированными углями от отравляющих веществ в противогазах и вентиляционных фильтрах химических предприятий. Сточки зрения химика-аналитика метод пригоден для предварительного качественного анализа неизвестной смеси и особенно для определения числа входящих в ее состав компонентов, что, например, делал Цвет при предварительном исследовании состава хлорофилловых пигментов. [c.16]

    Жесткую воду можно умягчить также химической обработкой. Описанный же выше ионообменный метод очистки воды, основанный на использовании гигантских органических молекул (синтетических смол) для удаления из воды примесных ионов, применяется ограниченно лишь в тех случаях, когда промышленность нуждается в очень чистой воде, в частности для производства лекарственных препаратов. Воду, поступающую в городской водопровод, обычно обрабатывают химикатами с последующим продолжительным отстаиванием в больших резервуарах, после чего ее пропускают через песчаные фильтры. В процессе отстаивания удаляются взвешенные в воде вещества вместе с осадками, которые могут образовываться при добавлении к воде химикатов, а также некоторые микроорганизмы. Оставшиеся после фильтрования живые микроорганизмы погибают в результате обработки воды озоном, хлором, хлорной известью, гипохлоритом натрия или кальция. [c.243]

    Для очистки хромовокислых вод применяют ионообменные установки, так как химические методы экономически нерациональны. Для ионной очистки наиболее широко используют синтетическую смолу на основе стирол-дивинилбензола. Она характеризуется чрезвычайно высокой стойкостью против кислого щелочного и сильно окисляющего действия и обладает высокой обменной емкостью. Концентрированные растворы, содержащие более 25 — 40% хромовой кислоты, необходимо разбавлять водой перед проведением ионного обмена. При наличии в сточных водах 10%-ной хромовой кислоты можно проводить 300 процессов обмена. Ионообменник наполнен мелкими зернами (менее 1 мкм), помещенными на дно фильтра в цилиндрическом сосуде, изготовленном из материала, устойчивого против пропускаемой жидкости. [c.276]

    Изучение С. полимерами имеет большое практич. значение ввиду широкого применения полимеров в качестве упаковочных пленочных материалов, защитных, изоляционных и отделочных покрытий, ионитов и разделительных мембран для очистки воды и т. д. Химические, механические, электрические и др. свойства полимеров зависят от природы и количества сорбата, поглощенного полимером, а характер изменения этих свойств определяется скоростью С. Проницаемость полимеров по отношению к газам, парам и жидкостям определяется сорбционной способностью и коэфф. диффузии сорбата, к-рые м. б. рассчитаны по данным сорбционных измерений. Изучение С.— эффективный метод оценки пористости волокон, пленок и ионообменных смол. Исследование С. полимерами представляет и значительный теоретич. интерес, т. к. является источником информации о структуре полимера, плотности упаковки его макромолекул, их подвижности в различных условиях, свойствах бинарных систем полимер — сорбат и др. [c.231]

    На практике для извлечения муравьиной кислоты чаще всего пользуются сильноосновными анионитами, содержащими практически только третичные аминогруппы. В работе [323] для этих целей применялся анионит АВ-17-8. Этот сорбент представляет собой сополимер стирола и дивинилбензола (8% последнего), на поверхности которого привиты активные группы Г +(СНз)з. Насыпная плотность 0,66—0,74 г/см зернение 0,4—1,2 мм [321]. Опыты проводились с 30% водным раствором формальдегида (без метанола), содержащим 0,1% муравьиной кислоты, при обычной температуре. Динамическая обменная емкость применявшегося образца по кислоте составляла 0,9 моль на 1 л, причем это значение практически не менялось при изменении объемной скорости пропускания исходного раствора в пределах от 2 до 20 г . Полный цикл работы анионита состоит из следующих операций поглощение кпслоты, вытеснение из колонки исходного раствора и отмывка сорбированного формальдегида, регенерация сорбента 3% водным раствором едкого натра, промывка с целью удаления свободной щелочи. Специфический недостаток метода ионообменной очистки от электролитов — сравнительно большой объем промывных вод. В эксперименте со смолой АВ-17-8 (рис. 56), на каждой нз операций через слой сорбента было необходимо пропускать 15—20 объемов воды (допустимое конечное содержание щелочи в промывных водах не выше 0,01—0,02%, формальдегида не более 0,5%). В результате регенерации смолы образуется раствор формиата натрия. Количество вод можно резко уменьшить, если пользоваться методом так называемой дробной отмывки, т. е. промывать смолу несколькими небольшими порциями воды (1—1,2 вместимости фильтра). Результаты дробной отмывки этой смолы, приведенные ниже, показывают, что для удаления как щелочи, так и формальдегида, достаточно 4-кратное повторение этой операции  [c.178]

    Такой метод работы чрезвычайно дорог, поэтому было спроектировано несколько типов колонн для ионообменной очистки воды,, в которых можно было бы регенерировать иониты без выгрузки. Самые первые конструкции предусматривали наличие внутри колонны двух стеклянных трубок, расположенных на различных уровнях. В процессе регенерации содержимое. колонны взмучивают, пропуская поток воды в обратном направлении, и дают зернам катионита и анионита отделиться друг от друга вследствие неодинаковой скорости седиментации, вызванной различием в их плотности затем в соответствующие секции колонны вводят регенерирующие кислоту и щелочь. На практике этот метод оказался недостаточно удовлетворительным более совершенные типы колонн, разрабатываемые в настоящее время, имеют в верхней своей части большой стеклянный шаровидный приемник, в который обратным током воды перегоняют взмученную смесь ионитов. Ионитам дают возможность оседать из этой колбы обратно в колонну, где они образуют два отдельных слоя. Колонна спроектирована так, что как раз на границе раздела между слоями катионита и анионита она имеет разъемное фланцевое соединение это позволяет оба типа ионитов регенерировать по отдельности, заново смешать [c.60]

    Вопросы гидратации и структурных изменений воды не менее важны и в развитии методов очистки воды от растворенных примесей, основанных на сепарации ионов за счет изменения фазового состояния воды, ионообменных реакций, протекающих на поверхности твердой фазы, использования мембранных методов и т. д. [c.23]

    Чем выше коэффициент фильтрации, тем более эффективен сам процесс фильтрации — больше производительность фильтра и полнота улавливания радиоактивных загрязнений (меньше коэффициент проскока). Для обычных волокнистых фильтров, применяемых в атомной энергетике, величина составляет 0,2-0,3, а для фильтров Петрянова коэффициент фильтрации на порядок выше. Очистка воды фильтрацией часто применяется в комбинации с методом ионообменной адсорбции [45, 60, 61]. При очистке контуров АЭС раствором щавелевой кислоты активность раствора в ос- [c.210]

    Все возрастающее применение при очистке производственных сточных вод находят ионообменные материалы. Фильтрованием воды через катиониты можно извлечь из нее и возвратить в производство такие ценные вещества, как никель, цинк, медь и др. Фильтрованием через аниониты можно извлечь из воды не только анионы минеральных веществ, но и такие соединения, как фенолы, анионы органических кислот, детергенты и т. п. фильтрование через ионообменные материалы является одним из основных методов очистки воды от радиоактивных [c.51]

    Кроме названных, имеется много других сходных случаев применения аппаратов с неподвижным слоем для очистки химических соединений. Ионообмен обычно используется для удаления солей при получении таких органических продуктов, как этанол, метанол, формальдегид, этиленгликоль Ионообмен обычно эффективен при очень малых концентрациях примесей, подлежащих удалению. Эта особенность резко отличает ионообмен от других основных процессов химической технологии, и часто поэтому ионообмен оказывается единственно возможным методом очистки. Например, ионообменные смолы применяют для улавливания следов золота из промывных вод в операциях покрытия золотом. Когда смола насыщается золотом, ее сжигают. Этот способ находит практическое применение, хотя концентрация золота в растворе столь мала, что оно не может быть, выделено никаким другим способом. [c.138]

    Метод основан на ионообменной очистке воды от мешающих катионов с помощью катионита и на титровании раствором соли бария он пригоден для анализа минеральных вод типа нарзан . [c.33]

    Более экономичным методом является химическая доочистка, реализуемая с помощью ионообменных смол [184]. С помощью ионитов успешно решаются вопросы как частичной деминерализации, так и глубокой очистки вод различного происхождения. Иониты представляют собой практиче- [c.243]

    Ионообменный метод глубокой химической очистки воды, включая обескремнивание воды (Прохоров Ф. Г. ), внедрен также на тепловых станциях, оборудованных котлами высоких и сверхвысоких давлений. [c.10]

    Больщое значение ионный обмен имеет в агрохимии, процессах жизнедеятельности и химическом анализе. Метод ионообменной сорбции применяют для умягчения или обессоливания воды (например, для опреснения морской воды), удаления солей из сахарных сиропов, молока, вин, растворов фруктозы, дубильных веществ, продуктов гидролиза сельскохозяйственного сырья, растворов лекарственных препаратов (антибиотиков, витаминов, алкалоидов), для удаления ионов кальция из плазмы крови перед ее консервацией, для очистки от минеральных ионов растворов органических реагентов, для очистки сточных вод от фенола и тяжелых металлов, а также для извлечения (концентрирования) ценных ионов, находящихся в микродозах в растворе (например, редкоземельных элементов). Ионный обмен широко применяют в гидрометаллургии — для извлечения благородных, цветных и редких металлов из сбросных растворов (например, ионов из стоков гальванических цехов), для улавливания и концентрирования радиоактивных ионов и ионов меди из стоков медноаммиачного производства искусственного шелка [4]. [c.167]

    Устранение жесткости (Воды достигается несколькими способами. Наиболее распространены при удалении постоянной жесткости метод ионообменных смол, а для временной — метод химической очистки. Ионообменный метод основан на способности некоторых алюмосиликатов и искусственных смол обменивать содержащиеся в них катионы щелочного металла на катионы солей жесткости (Mg2+ или Са2+)  [c.249]

    Эффективный метод очистки воды I контура от тонких взвесей — фильтрация на фильтрах с намывным слоем. Обессоливание продувочной воды I контура можно производить на ионообменных фильтрах со смешанным слоем ионитов. В данном случае смесь катионитов и айионитов можно не регенерировать, потому что эти воды содержат очень малые количества растворенных солей. После того как ионообменные емкости смол будут исчерпаны, отработавшие смолы можно сбросить путем гидровыгрузки в хранилища или демонтировать и убрать фильтр вместе со смолой и заменить его новым. Так, например, за четыре года эксплуатации на станции Янки (США) накопилось лишь около 200 кг отработанных ионообменных смол [260]. По данным Белтера [34], на фильтрах со смешанным слоем получались коэффициенты очистки порядка 101 [c.190]

    Рассматривается известковый и ионообменный методы очистки кислых стоков заводов ОЦМ. Вода после ионообменной очистки пригодна для оборота, т. е. для промывки металла после травления. После известковой очистки вода для оборота непригодна, так как вызывает коррозию металла после его промывки. Библ. 4 назв. [c.135]

    Наиболее эффективным физико-химическим методом очистки воды является ионообменный метод, в котором используется свойство некоторых веществ (ионитов) обменивать ионы, входяилие в их состав, на ионы, присутствующие в воде. Иониты, обменивающие свои катионы на катионы, присутствующие в растворе, называются катионитами, а иониты, обменивающие анионы, называются анионитами. Для умягчения воды применяют катиониты. Сначала использовали алюмосиликаты как природные (глаукониты, цеолиты), так и искусственные (пермутиты). Теперь они, вследствие их небольшой способности к обмену (считая в мг-экв ионов/з ионита), заменены более эффективными органическими веществами. Это синтетические смолы, содержащие группы кислотного характера (ЗОдН, СООН, ОН), и сульфированный уголь (называемый сульфо-углел ), который получается обработкой каменного угля олеумом и содержит те же группы водород в них способен замещаться па металлы. Применяя Ыа-катионит (схематическая формулаfRp 2Na , где [R] —остальная часть катионита), превращают соли кальция и магния в воде в натриевые, например  [c.31]

    На основе классификации проведены исследования по осветлению и обесцвечиванию вод коагулянтами, использованию флокулянтов, обеззараживанию и консервированию воды, адсорбции молекулярнорастворенных веществ на активированных углях, их окислению озоном, хлором и другими окислителями, по очистке воды от синезеленых водорослей, деминерализации воды, ионообменному извлечению из воды цветных металлов и по другим направлениям. В результате этих работ установлена сущность процессов обесцвечивания и осветления воды коагулянтами. Создана теория адсорбционной очистки воды, разработаны термодинамические основы расчета адсорбционных равновесий и селективности адсорбции по величине стандартного уменьшения свободной энергии процесса. Эти исследования были положены в основу деструктивно-адсорбционного метода очистки воды от органических загрязнений. [c.526]

    К насыщенному раствору (Nh5)2S04 добавляют 2 н. NaOH и доводят pH до 7,8. При постоянном перемешивании медленно, по каплям к 50 мл сыворотки кролика добавляют 80 мл насыщенного раствора сульфата аммония (pH 7,8) и перемешивают в течение 2—3 ч. Центрифугируют суспензию при комнатной температуре 30 мин при 1500 g. Первый осадок содержит все -у-глобулины, другие глобулины и следы альбумина. Растворяют осадок в дистиллированной воде до начального объема сыворотки (50 мл). Очищают фракцию у-глобули-нов вторым и третьим осаждениями. После третьего осаждения растворяют осадок в боратном буфере (pH 8,45) до конечного объема 20— 25 мл. Удаляют сульфат аммония диализом при 4°С против боратного буфера в течение 2—3 дней со сменой буфера утром и вечером. Полученный после диализа препарат иммуноглобулинов обычно содержит небольшой осадок денатурированного белка и слегка опалесцирует. Центрифугируют при 4° С в течение 30 мин при 1400 s. В полученном препарате проверяют содержание белка и титров антител. Определяют белковый состав методом электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии ДСН (с. 119). Если полученный препарат у-глобулинов не отвечает требованиям эксперимента по стоте, проводят дальнейшую очистку с применением ионообменной хроматографии на ДЭАЭ-целлюлозе. [c.308]

    Применение. Процессы И. о. используют в аналит. химии и в пром-сти. С помощью И. о. концентрируют следовые кол-ва определяемых в-в, определяют суммарное солесодер-жание р-ров, удаляют мещающие анализу ионы, количественно разделяют компоненты сложных смесей (см. Ионообменная хроматография). И.о. применяют для получения умягченной и обессоленной воды (см. Водоподготовка) в тепловой и атомной энергетике, в электронной пром-сти в цветной металлургии-при комплексной гидрометаллургич. переработке бедных руд цветных, редких и благородных металлов в пищ. пром-сти - в произ-ве сахара, при переработке гидролизатов в мед. пром-сти-при получении антибиотиков и др. лек. ср-в, а также во мн. отраслях пром-сти-для очистки сточных вод в целях организации оборотного водоснабжения и извлечения ценных компонентов, очистки воздуха. Разрабатываются ионообменные методы комплексного извлечения из океанской воды ценных микрокомпонентов. [c.262]

    Существует несколько технологических вариантов промышленного гфоизводства лимонной кислоты. Первоначально был разработан вариант процесса, основывающийся на поверхностной ферментации, позднее — на глубинном культивировании. Последнее ведется в две стадии на первой стадии идет рост мицелия, а на второй, после выхода культуры в стационарную фазу — интенсивный синтез лимонной кислоты. В конце ферментации массу мицелия отделяют путем фильтрования и промывают. Затем при pH кальциевой соли осаждают щавелевую кислоту, а из маточного раствора вьщеляют лимонную кислоту в форме средней соли, кристаллизующейся в комплексе с четырьмя молекулами воды. Свободную кислоту вьщеляют из промытых кристаллов соли после их обработки сульфатом кальция. Высокоочищенные препараты лимонной кислоты получают после дополнрггельной процедуры очистки методом ионообменной хроматографии. Выход продукта составляет 85 %. [c.60]

    В качестве практического примера использования ионообменного метода на рис. II 1.1 приведена схема ионообменной очистки воды [17]. Этот метод дает хорошие результаты также при тонкой очистке растворов сульфатов цинка и кадмия [14], однако по своей производительности он уступает адсорбционнокомплексообразовательному методу. [c.65]

    Следующий метод — ионообменный метод фильтрации. Он требует для своей реализации ионитов — ионообменных (катионных и анионных) смол или искусственных материалов с такими же свойствами. Эти свойства состоят в том, что ионообменный материал способен захватывать из воды одни ионы, насыщая ее другими ионами, входящими в его состав, то есть обменивать свои ионы на чужие . Чтобы пояснить этот процесс, рассмотрим воду, в которой имеется соль КаС1, диссоциировавшая на ионы Ка и С1". Пропустим ее через два фильтра катионный, который обменивает ион Ка на ион водорода Н , и анионный, который обменивает ион С1"на Ион гидроксильной группы ОН . В результате ионы натрия и хлора будут захвачены фильтрующими материалами, тогда как в воде окажутся Н и ОН", по суги, та же вода. Ясно, что такая избирательность является самым замечательным свойством ионитов, а в остальном они подобны сорбционным материалам тоже пористые, также забиваются извлеченными из воды примесями и имеют определенный ресурс. Ионообменные фильтры обычно используют для очистки воды от катионов тяжелых металлов и смягчения ее жесткости — захвата избыточных ионов магния и кальция. У них естъ важное достоинство если заложить в фильтр ионит обменивающий находящиеся в воде ионы на ионы йода или серебра, то микрофлора в такой среде погибнет При этом, однако, придется проследить, чтобы концентрация йода или серебра не превысила допустимую. [c.104]

    Ограниченный объем статьи не позволяет остановиться на ряде возможностей прямой переработки углей, связанных с хорошо известными старыми методами, такими как гидрогенизация и газификация твердых топлив с использованием катализаторов, давления в условиях кипящего слоя и др. Перспективными могут оказаться реакции галоидирования, в частности фторирования, нитрования, оксиэтилирования, хлорметилирова-ния, сульфирования и др. Так, например, прямая переработка углей на ионообменные смолы успешно разрешена нагреванием угля с 20%-ным олеумом при 150—180°С. При этом получены сульфоугли с высокой обменной емкостью, пригодные для очистки воды для паровых котлов и других целей. [c.15]

    Экономика. Вообще говоря, стоимость ионообменного удаления твердых веществ значительно больше стоимости осаждения химическими методами. Например, уменьшение жесткости воды при осаждении бикарбонатов известью требует меньшего расхода химика-лиев, чем ионообмен. Для малых объемов, однако, ионообмен по стоимости оборудования и простоте обработки может оказаться более выгодным. Как правило, ионообменная очистка воды с общим содержанием растворенных твердых веществ более шести частей на десять тысяч (в пересчете на эквивалент СаСОз) экономически нецелесообразна. Однако могут быть и исключения, в частности, когда потребность в воде мала, а другой вариант очистки оказывается дорогостоящим. [c.137]

    Изучение использования адсорбционных и адгезионных свойств высокодисперсных глинистых минералов и ионообменной способности полимерных материалов для обеззараживания воды си стематически не проводятся. Однако данные классификации очистки воды, как и их экспериментальная проверка [176], указывают на то, что подобные исследования позволят усовершенствовать методы водоочистки, а применение названных выше материалов окажется одним из наиболее реальных путей в разрешении проблемы обеззараживания воды даже от наиболее устойчивых форм возбудителей различных заболеваний, и особенно вирусов. [c.352]

    При анализе кремния отделение элемента-основы производится чаще всего растворением пробы при нагревании в концентрированных фтористоводородной и азотной кислотах. Образующийся при этом фторосили-кат аммония [1] требует иногда дополнительного удаления. При анализе неорганических соединений кремния достаточна одна фтористоводородная кислота. Описаны условия очистки и хранения кислот в специальных приборах [2], а также воды на ионообменной колонке (3, 4], обеспечивающих малую поправку на холостой опыт при анализе кремния. Поправку на холостой опыт можно также резко уменьшить, если кремний обрабатывать парами фтористоводородной и азотной кислот в специальном приборе из фторопласта [5—8]. Способ несколько длителен, обработка 0,5 г 51 продолжается 5—7 час. Обработка пробы непосредственно в катоде парами фтористоводородной и азотной кислот как метод обогащения примесей рекомендована при спектральном анализе кремния [9]. [c.34]

    Несмотря на то что ионообменные смолы щироко применяются для очистки воды, их использование для очистки апротонных органических растворителей ограничено. Тем не менее этот метод, очевидно, перспективен. Формамид очищался осушкой молекулярными ситами и деионизацией смешанным слоем ионообменной смолы Amberlite , переведенной соответственно в Н+- и НСОНН -формы. Очищенный растворитель, содержащий 1,6-10 2% воды и имеющий удельную электропроводность 2-10" (самое низкое значение, найденное в литературе), может быть распределен в литровых количествах [322, 323]. [c.291]

    В разделе 2.5 кратко обсуж,а,ались принципы и методы ионного обмена применительно к радиохимическому разделению. Анионообменный метод извлечения урана из руд описан в разделе 8.2. Важное применение нашел метод ионного обмена и при переработке реакторного горючего. Необычайная способность ионообменных смол разделять и концентрировать ионы используется в самых различных целях от очистки воды, применявшейся для хранения облученных твэлов, до конеч ной очистки и концентрирования илут-ония и после экстракционных процессов. [c.249]

    Ионообменные процессы очистки воды до различной степен[1 чистоты стали единственным рентабельным методом для водоподготовки в теплоэнергетике. В СССР водоумягчение для малой теплоэнергетики переведено целиком на ионообмен. [c.10]

    Относительно высокое солесодержание диэлюата, получаемого с электродиализаторов, не дает возможности использовать этот метод на ТЭС без дополнительной очистки воды. Поэтому в настоящее время разрабатываются комбинированные схемы подготовки воды на основе сочетания электродиализа и ионного обмена. На рис. 5.12 представлены варианты комбинированных схем ВПУ. Как видно, электродиализные аппараты включаются в схему после предочистки и перед ионообменными фильтрами. К качеству воды перед электродиализаторами предъявляются определенные требования, в частности необходимо довольно глубокое удаление из воды железа, марганца ( pg2+[c.115]

chem21.info

---

Смотрите также

• 
  Лавровишневая вода
• 
  Барботирование воды
• 
  Аскуэ воды
• 
  Метанольная вода
• 
  Хлорпотребность воды
• 
  Неизведанные воды
• 
  Ивовая вода
• Хлорпоглощаемость воды
• 
  Кириллица вода
• 
  Вода непочатая
• 
  Вода веснушка