Ионно обменные смолы для очистки воды: применение и советы по эксплуатации

Содержание

применение и советы по эксплуатации

Ионообменные смолы для воды: применение и советы по эксплуатации

Ионообменные смолы для воды: применение и советы по эксплуатации

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!


Ионообменная смола — Каталог статей

Начнем с того, что у вас возникла необходимость в умягчении воды. По косвенным признакам или путем проведения химического анализа, что является более правильным, вы определили, что у вас жёсткая вода, которая требует умягчения.

Изучая фильтры для жесткой воды, вы обнаружили, что в большинстве своем они умягчают воду за счет использования ионообменных смол.

Что же это такое — ионообменная смола?

Первый секрет, который мы откроем, это то, что собственно к смоле ионообменные смолы никакого отношения не имеют. Ионообменные смолы изготавливаются из твердых, нерастворимых в воде синтетических полимеров. Внешне ионообменная смола очень похожа на икру щуки, так как состоит из гранул-«шариков» диаметром от 0,2 до 1,2 мм.

Ионообменная смола может быть монодисперсной, то есть «шарики» в ней будут одного размера и полидисперсной с различным размером гранул. Этот фактор влияет на скорость и степень очистки воды, а так же спектр удаляемых загрязнений.

Ионообменные смолы применяются для удаления из воды солей жесткости, растворенных металлов и органических соединений с 60-х годов XX века, но наиболее широкое распространение получили в конце 80-х — в 90-х годов.

Ионообменные смолы представляют собой нерастворимые высокомолекулярные соединения с функциональными ионогенными группами, способными вступать в реакции обмена с ионами раствора. Проще говоря, смола способна задерживать ионы различных примесей, меняя их на безопасные и безвредные ионы других веществ. Таким образом осуществляется ионный обмен — отсюда и обобщающее название этих смол — «ионообменные» или же «иониты»*.
*Свойства ионитов задерживать и заменять ионы так же использованы в ионитном субстрате ЦИОН.

Виды ионообменных смол

Видов ионообменных смол огромное множество: для удаления железа, марганца, для удаления органики с помощью МИКСОВ (смесей), селективные смолы (которые удаляют в первую очередь конкретные элементы: нитраты, бор, кремний и т.д.).

В бытовых условиях ионообменные смолы в основном применяются для удаления солей жесткости (соли кальция, магния) путем натрий-катионирования. Этот процесс называется умягчением воды или ионным обменом, катионированием.

Именно на этих смолах мы остановимся подробнее, так как они работают за счет регенерации солью NaCl, что возможно сделать в бытовых условиях. Другие смолы нужно регенерировать агрессивными веществами, поэтому их применяют в основном на производствах. Есть смолы для глубокой очистки воды. Они работают на истощение. Их не регенерируют, а просто меняют смолу на новую.

Суть процесса умягчения

В первую очередь нужно понять, что умягчение принципиально отличается от обезжелезивания. При обезжелезивании происходит окисление и перевод растворенных веществ в твердую форму для последующего фильтрования. При умягчении ионообменная смола (Na-катионит) забирает из раствора положительно заряженные ионы (диссоциированные соли) кальция, натрия, железа, марганца и т.д. и замещает их на катионы натрия.

Таким образом мы избавляемся от проблем, которые возникают при использовании жёсткой воды:

  • Белые следы от высохших капель и белый налет на сантехнике.
  • Сухость, ощущение стягивания кожи после мытья, ломкость волос, ногтей.
  • Накипь на нагреваемых поверхностях — известковый осадок в виде песка, известковые наросты, камни различной степени прочности, от которых страдает бытовая техника: чайники, стиральные машины, паровые приспособления, душевые лейки.
  • Высокая жёсткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения.

Хотя правильнее будет говорить не жёсткость, а концентрация жёсткости. Потому что в природной воде и в воде из-под крана (в любой воде, не прошедшей через специальные фильтры или специальную обработку) всегда есть какой-либо уровень жёсткости. Концентрацию жёсткости дают растворенные в ней соли. Накипь на чайнике — это отложения именно тех самых растворенных солей.

Как работает ионообменная смола?

  1. На поверхности каждой гранулы сосредотачивают электрический заряд с отрицательным и положительным знаком. Катионит имеет на поверхности большое количество отрицательно заряженных точек.
  2. Согласно уравнению равновесия ионообмена, эти отрицательно заряженные точки уравновешиваются положительно заряженными ионами раствора воды.
  3. При прохождении раствора воды через ионообменные смолы соли кальция и магния улавливаются ионитом и задерживаются на нём.
  4. Положительно заряженные ионы отсоединяются и уступают им место. Этот процесс лимитируется количеством удержанных ионов.
  5. Далее происходит перезарядка ионов- регенерация, основанная на обратимости ионообменного процесса. Теперь через ионообменную смолу пропускается регенерирующий раствор, который снимает ионы с гранулы и уносит их.
  6. Ионообменная смола вновь готова к работе. Ионообменный процесс на анионите отличается только знаками заряда ионов и химическими соединениями.

Емкость ионообменной смолы

По своей сути, емкость ионообменной смолы сродни емкости аккумуляторной батарейки.

Ионообменная смола имеет некий запас натрия, который в процессе ионообменного обмена замещается ионами растворенных солей, тем самым снижая способность смолы забирать из воды растворенные вещества. Когда заканчивается натрий в смоле — прекращается и очистка, вода проходит через толщу смолы, не изменяя своих свойств.

Собственно этот запас натрия и определяет емкость смолы. Кроме того, емкость ионообменной смолы может постепенно снижаться из-за засорения смолы окисленным железом и взвешенными веществами.

Скорость фильтрации и производительность

На то, чтобы произошел ионообменный процесс необходимо время. Чем грязнее вода, чем больше в ней растворенных веществ, тем медленнее она должна проходить через смолу для хорошей очистки.

Казалось бы, гранулы ионообменной смолы — это гладкие шарики, но на самом деле их поверхность пористая. Стенки этих пор тоже являются рабочей поверхностью, на которой закреплен натрий, способный к обмену с кальцием и другими катионами. Чем мельче фракция смолы — тем больше ее рабочая поверхность и, соответственно, скорость обмена больше. А значит большее количество ненужных нам растворенных веществ задержится в смоле. Но при этом, чем смола мельче, тем хуже ее дренажные свойства, а значит скорость фильтрации воды будет ниже.

Фильтроцикл

Выбирая фильтр для очистки жесткой воды, нужно обязательно обратить внимание на ресурс умягчающего фильтроэлемента. Производители фильтров рассчитывают работу умягчителя таким образом, чтобы сделать регенерацию (промывку) смолы раствором поваренной соли до наступления ощутимого снижения качества очистки.

Последовательность стадий насыщения и регенерации ионообменной смолы называется фильтроциклом. Проще говоря — фильтоцикл — это количество полученной чистой воды между регенерациями.
Например, фильтроэлементы Барьер Эксперт Смягчение и Барьер Профи Смягчение имеют ресурс 500 литров и производительность 2л/мин.

Производитель предупреждает о необходимости полной замены фильтроэлемента не реже, чем 1 раз в год и обязательном учёте жёсткость исходной воды.

Так, например при исходной жёсткости воды 5 мк-экв/л и среднесуточном потреблении питьевой воды 5 литров, вам нужно будет регенерировать фильтроэлемент 1 раз в два месяца. Если же исходная жесткость воды 10 мк-экв/л, то 1 раз в месяц.

Вот почему так важно перед покупкой фильтра сделать анализ воды, которую необходимо очищать. Информация о составе воды позволит вам подобрать оптимальный вариант очистки и избавит от ненужных трат.

Регенерация ионообменной смолы

В процессе эксплуатации фильтров для жёсткой воды, ионообменная смола начинает терять свои свойства, и чтобы вернуть её в первоначальное состояние, необходимо периодически её восстанавливать – запускать процесс регенерации.

При данной процедуре, взвешенные соли удаляются из фильтра промывкой водой. Ионы, связанные с ионообменной смолой, удаляются раствором регенерации (NaCl). Фильтр промывается водой, чтобы удалить раствор регенерации. Одно из достоинств фильтров на основе ионообменных смол состоит в том, что регенерация катионитов производится раствором обычной поваренной соли (хлористый натрий, NaCl). То есть на здоровье человека и состоянии экологии не оказывается никакого отрицательного воздействия.

Восстановление свойств фильтрующего реагента позволяет многократно использовать один фильтроэлемент. Однако, способность ионообменной смолы умягчать воду постепенно снижается, так как регенерация не возвращает ионообменной смоле все ее свойства на 100%.

Средний срок службы фильтроэлементов, содержащих ионообменную смолу, определяется производителем. Полностью выработанные катиониты подлежат утилизации.

Умягчение. Очистка воды ионообменными смолами. Как это работает?

Для удаления из воды солей жесткости, растворенных металлов и органических соединений уже более 50 лет используют иониты:

Иониты — это вещества (материалы), способные при определенных условиях заменять определенные ионы в растворах на другие. В бытовой водоочистке используются иониты:

  1. цеолиты
  2. ионообменные смолы — катиониты и аниониты в различных комбинациях,

требующие регенерации поваренной солью NaCl, соляной кислотой HCl или гидроксидом натрия NaOH — в зависимости от типа материала.

Процесс удаления растворенных солей и металлов на ионообменных смолах называется умягчением (ионным обменом, катионированием, применяют также вводящие в заблуждения определения: «комплексная очистка», «универсальная очистка»)

Изначально в бытовых условиях этот метод применялся в основном для удаления солей жесткости (соли кальция, магния) путем натрий-катионирования. Однако, сейчас есть большой выбор ионообменных смол и для удаления железа, марганца, а также органики с помощью МИКСОВ (смесей) катионитов и анионитов.

Пример марок таких смол: АПТ-2, Ecomix, Ecotar, Ferosoft, Promix, Ionofer и прочие.

Также надо понимать, что выбор ионообменных смол сейчас огромный. Есть селективные смолы (которые удаляют в первую очередь конкретные элементы: нитраты, бор, кремний и т.д.) — они очень дорогие и в бытовых условиях применяются редко. В основном используются катиониты, антониты и миксы для удаления широкого спектра загрязнений.

Ионообменные смолы — это очень обширная тема. Мы говорим здесь исключительно о бытовой водоочистке и я буду сообщать только то, что следует знать о смолах в ключе нашей задачи — очистить воду в частом доме, либо на малом производстве от растворенных солей и металлов.

Что представляет из себя ионообменная смола?

Ионообменные смолы к смоле в прямом смысле слова отношения не имеют. Они изготавливаются из твердых нерастворимых в воде синтетических полимеров. Гранулы смолы — шарики правильной формы размером от 0,2 до 1,2 мм диаметром. Гелевой или макропористой структуры.

Шарики смолы похожи на мелкую икру щуки или на «тобико» — икру летучей рыбы. Монтажники водоочистки, даже называют смолу «икрой» на профессиональном сленге.

Смолы бывают монодисперсные — где все «икринки» одинакового размера — это позволяет обрабатывать воду быстро с малым сопротивлением и высокой степенью «очистки». А бывают смолы полидисперсные с различным размером гранул, например, ионообменные «миксы» для удаления широкого спектра загрязнений имеют в своем составе частицы разного размера.

 

Суть процесса умягчения

суть процесса принципиально отличается от обезжелезивания.

Смолы не окисляют и не переводят растворенные вещества в твердую форму для последующего фильтрования, а, наоборот — забирают из раствора ионы (диссоциированные соли) кальция, натрия, железа, марганца и т.д. и замещают их на катионы натрия, который не придает воде такого свойства оставлять следы и накипь, как жесткость.

Есть ионообменные смолы для глубокой деминерализации воды. Они регенерируются не солью, а кислотой, щелочью в зависимости от типа и выделяют при ионном обмене ионы H+ и OH- в зависимости от типа смолы, тем самым смещают pH воды в ту или иную сторону. Также есть смолы для глубокой очистки воды, которые работают на истощение. Их не регенерируют, а просто меняют смолу на новую.

В данной статье мы будем говорить только о натриевых смолах, которые работают за счет регенерации солью NaCl, так как они наиболее применимы в бытовых условиях. Остальные смолы нужно регенерировать агрессивными веществами, поэтому их применяют в основном на производствах.

В процессе работы Na-катионита (на стадии насыщения) — ионообменной смолой поглощаются из воды положительно заряженные ионы кальция, магния, железа, марганца и выделяется в воду натрий. Общая солевая насыщенность воды (TDS) при этом остается неизменной или даже возрастает. Это зависит от типа растворенных веществ, которые забирает смола и их концентраций, конечно.

Исходя из вышесказанного возникает важный параметр ионообменных смол — ионообменная емкость смолы.

Ионообменая емкость

Емкость смолы для простоты объяснения сути процесс — подобна емкости электрической батарейки.

Есть запас натрия на стенках пор частиц смолы, который в процессе ионного обмена постепенно покидает смолу, замещаясь кальцием, железом и т.д., тем самым снижается способность смолы забирать из воды растворенные вещества.

Когда заканчивается натрий в смоле — прекращается и очистка, вода проходит через толщу смолы не изменяя своих свойств.

Чтобы очистка воды от солей не прекращалась рассчитывают так называемый фильтроцикл смолы, исходя из общей ионообменной емкости загрузки умягчителя поделенной на сумму количества загрязнений воды по формуле:

Железо*1,37+Марганец*2+Жесткость = Общее количество загрязнений мг экв/л

Емкость смолы обозначается разных странах различными единицами:

В Росси жесткость обозначается в градусах = граммам экв. на литр смолы. Вот такими емкостями обладают некоторые смолы :

приведены ориентировочные данные, есть нюансы, читайте инструкции производителей смол!

На практике емкость смолы рассчитывают с уменьшенным значением исходя из соображения, что смола работает в не идеальных условиях + учитывается погрешность в анализе воды. Для катионитов принимаем значение емкости 1.5 гр/л, для миксов 1 и 0,6 — примерно так.

По факту точное значение емкости смолы определяется только наблюдением за работой умягчителя. Когда ионный обмен прекращается — смотрим сколько воды прошло очистку и выставляем значение на автоматике с небольшим запасом.

Кроме того, емкость ионообменной смолы может постепенно снижаться из-за засорения смолы окисленным железом и взвешенными веществами.

В таком случае помогает промывка смолы кислотой или специальным средством очистки ионообменных смол:
БОС, Ферронет, ProRustOut

Загадочное понятие эквивалента

Когда мы говорим о емкости ионита в численном выражении, мы используем единицы миллиграмм эквивалент на литр смолы (мг.экв/л). Что же такое эквивалент?

Эквивалент вещества — это реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или другим способом быть эквивалентна катиону водорода в кислотно-основных (ионообменных) химических реакциях или электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Определение выше взято из Википедии. Более подробное объяснение понятия эквивалент здесь (ВИДЕО).

Простыми словами эквивалент не прямо указывает на массу вещества, а сообщает об его относительной молярной массе его ионов равной массе ионов с противоположным знаком, которые требуются для того, чтобы образовать молекулярную связь и привести ионы в равновесие. Сложно, да?

Но есть хорошая новость — разбираться в этом совершенно нет никакой необходимости. Выбросьте это из головы. Для успешного подбора, расчета, монтажа и эксплуатации умягчителя вникать в понятие эквивалента не нужно.

Я больше не буду возвращаться к этой теме, мы будем игнорировать «экв.» и говорить о жесткости «мг/л» для простоты, хотя это и не совсем верно. Для наших целей понятие эквивалента не актуально.

Фильтроцикл — последовательность стадий насыщения и регенерации

Мы заранее рассчитываем работу умягчителя таким образом, чтобы сделать регенрацию (промывку) смолы раствором поваренной соли до наступления ощутимого снижения качества очистки.

Этот цикл называется в водоочистке фильтроциклом.

Проще говоря — фильтоцикл — это количество полученной чистой воды между регенерациями.

Желательно, чтобы работы бытового умягчителя без промывки хватало примерно на 1 неделю или примерно равно необходимому недельному расходу воды. Это мое сугубо личное профессиональное представление о бытовом расходе воды, у Вас могут быть другие требования. Например, раз в 3 дня или раз в 3 недели — дело Ваше. Смысл в том, чтобы умягчителем было удобно пользоваться. Раз в неделю ночью происходит промывка умягчителя автоматически. Нужно только следить за уровне соли в солевом баке. И вода всегда будет мягкая.

Если речь идет об очистке воды на производстве — там фильтроцикл может быть и 12 часов, главное рассчитать все так, чтобы фильтр не требовал промывки во время активной фазы водоразбора.

Производительность умягчителя

Благодаря сферической форме и одинаковому размеру гранул у ионообменной смолы очень хорошие дренажные свойства. Через умягчитель можно пропустить довольно большой объем воды в час без существенной потери давления на выходе.

Однако! Ионный обмен не происходит моментально. Реакция ионного обмена занимает некоторое время, поэтому важным параметром работы умягчителя является СКОРОСТЬ движения воды внутри колонны.

Скорость помноженная на площадь сечения (поле фильтрации) баллона дает нам представление об объеме очищаемой воды в час, иначе говоря — о ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ.

Итак, у нас есть два новых параметра — скорость и производительность!

Скорость фильтрации

Различные ионообменные смолы имеют разную максимально допустимую скорость фильтрации, к тому же количество удаляемых веществ тоже влияет на процесс очистки воды. Чем быстрее вода проходит через толщу смолы — тем, получается, хуже очищается вода, так? Да, это так.

И наоборот, чем медленнее движется вода через толщу смолы — тем дольше контакт ионообменного материала с водой и, соответственно, более полноценно происходит реакция обмена, на выходе вода будет чище.

Чем грязнее вода — тем медленнее надо прогонять воду через смолу для хорошей очистки.

Глядя на смолу мы видим гладкие шарики, но на самом деле они пористые и стенки этих пор тоже представляют собой рабочую поверхность, на которой закреплен натрий, готовый к обмену с кальцием и другими катионами. Тем не менее, поверхность крупиц тоже работает и чем мельче фракция смолы — тем больше ее рабочая поверхность и, соответственно, скорость обмена больше. Но при этом чем смола мельче, тем хуже ее дренажные свойства.

Баланс между площадью рабочей поверхности и дренажными свойствами, видимо, был найден производителями в размере частиц 0,3-0,5 мм, но некоторые смолы выпускаются и более мелкой фракции.

Как бы там ни было — каждый ионообменный материал имеет максимально допустимую скорость фильтрации. Нужно смотреть мануал от производителя на фильтрующий материал, чтобы получить эту информацию из первоисточника.

Например, скорость фильтрации для Lewatit S 1567 рекомендуется производителем не более 60 метров в час, правда, не уточняется при каких именно условиях. Но для большинства ионообменных смол скорость фильтрации принимается за 15-20 метров в час. Особенно это касается смол для удаления из воды железа и марганца.

Условия эксплуатации ионообменных смол

Иониты прекрасно удаляют растворенные вещества, однако, они легко загрязняются взвесями — особенно трехвалентным железом. Поэтому в воде, которая проходит очистку ионообменной смолой не должно быть взвешенных веществ, а если вода железиста, то не должно быть и кислорода, ведь железо окисляется и образует частицы гидроокиси, которая губительно влияет на смолу. Присутствие сероводорода не желательно и может негативно сказываться на работе некоторых ионообменных загрузок. Об этом говорится в инструкциях производителей, которые следует лично читать прежде, чем выбрать тот или иной продукт для своей системы водоочистки. Воду, которой предстоит очистка в умягчителе желательно предварительно осветлять с помощью магистральных фильтров с полипропиленовыми картриджами, либо на специальных загрузках с помощью обезжелезивателя.

 

 

Вода входит в колонну по трубе от 16 до 32 мм диаметром, расширяется на весь диаметр колонны и продолжает движение вниз через толщу смолу с заметно меньшей скоростью, чем она шла по трубе. Затем у дна колонны вода проникает в центральную трубку, поднимается по ней и, проходя через клапан управления, по трубам поступает к потребителю. Потребитель открывает краны в доме — иногда 1 кран, а иногда и несколько.

Типичная картина: вечер, вся семья в сборе, вода хлещет из всех кранов: стирает машинка, моется посуда на кухне, на втором этаже наполняют ванну, сливаются унитазы… одновременно.

Чтобы в доме не ощущалось перепадов давления при открытии нескольких кранов сразу нужна хорошая производительность системы.

Мы считаем максимальное количество потенциально открытых кранов — это и будет необходимая производительность умягчителя.

Как рассчитывать фильтроцикл и производительность?

Дома разные и в них живут разные люди. Кто-то приезжает на выходные вдвоем, другой живет постоянно с большой семьей.

Кто-то любит принимать ванну утром и вечером, а другой работает тренером в спортзале и ему хватает душа на работе. Ему вода нужна только, чтобы посуду мыть.

У третьего автомойка или фермерское хозяйство и ему воды надо в день по 10 кубов! Как бы там ни было — вопрос расчета не представляет больших трудностей.

Для расчета фильтроцикла будущего спасителя умягчителя будем действовать по шагам:

  1. Подумаем какой нужен фильтроцикл (на сколько дней)
  2. Прикинем максимальную производительность (скорость потребления воды)
  3. Рассчитаем общее количество удаляемых веществ в воде
  4. Подберем размер колонны и соответственно объем смолы
  5. Не забудем про солевой бак и его размер

Этап 1. Необходимый фильтроцикл

Подумайте, каков желаемый фильтроцикл? Для бытовых нужд — одна-две недели — оптимально. Чаще, чем раз в неделю не нужно, а реже 1 раза в 2-3 недели не очень хорошо, все-таки смола накапливает в себе всякие загрязнения механического характера и их надо смывать прежде, чем в смоле заведутся бактерии.

Предстоящий объем потребления воды просто прикиньте, посмотрите на счетчик. Поставьте счетчик в конце-концов и замерьте объем воды. Учитывайте сезонность и тот объем воды, который используется без предварительной очистки — вода в саду, например.

Допустим, в среднем Ваша семья потребляет 13 м3 воды в месяцВ нашем примере мы принимаем желаемый фильтроцикл 1 промывка через каждые 10 дней. Значит: нам нужна промывка через каждые 4,5 куба.

Этап 2. Максимальная (пиковая) производительность

Прикиньте соотношение максимального количества потенциально открытых кранов в доме, когда вся семья дома.

Вам поможет эта таблица производительности:

Допустим, у нас в доме 2 санузла:

1) СУ 1: Унитаз и раковина

2) СУ 2: Душ, унитаз, раковина

+ кухня и стиральная машинка

А в доме живет всего 3 человека. Мама, папа и взрослая дочь. Итак, одновременно может быть открыто по 1 крану в каждом СУ, на кухне моется посуда + стирает машинка. И судя по таблице максимальная производительность будет: 12+5+7+4 = 28 литров в минуту. Умножим на 60 мин — получаем 1,7 куба в час. Это именно максимальная производительность и она будет достигаться в очень редких случаях. Наиболее вероятно, что обычно скорость разбора воды не будет превышать 1,5 куба в час. Поэтому, глядя на картинку более реалистично берем в расчет 1,5 куба воды в час

Этап 3. Расчет количества удаляемых веществ

Это очень просто! Если требуется только умягчение, то мы просто берем жесткость воды из анализа, смотрим сколько там мг/л солей жесткости. Если помимо солей жесткости требуется удаление железа/марганца — то мы считаем сумму загрязнений по формуле:

Железо*1,37 + Марганец*2 + Жесткость = Общее количество загрязнений мг экв/л

таким пересчетом мы приводим все загрязнения к общему знаменателю так сказать… к эквиваленту жесткости.

Для удобства расчета я придумал КАЛЬКУЛЯТОР УМЯГЧИТЕЛЯ — пользуйтесь, но смотрите только не ломайте :))

Калькулятор показывает какую надо взять колонну, сколько смолы и главное — какую смолу сыпать!

Вам останется только прислать мне свой заказ на ватсап. Я вышлю Вам оборудование транспортной компанией за пару дней в любой город России.

Сам калькулятор доступен по ссылке в виде гугл-таблицы — пользуйтесь. (ЛИСТ — «расходы воды»)

Допустим, в нашей воде 0,7 мг растворенного двухвалентного железа, 0,18 мг марганца и 6,4 мг/л солей жесткости. В таком случае расчет следующий: 0,7*1,37+0,18*2+6,4 = 7,74 общее количество удаляемых веществ

Этап 4. Подбор размера колонны и количества смолы

Для умягчителей используются колонны (корпуса фильтров) для водоподготовки стандартных типоразмеров. Они примерно одинаковы для всех производителей, делаются по неким мировым стандартам и взаимозаменяемы. Однако, могут быть небольшие отличия в размерах на пару сантиметров по высоте.

Колонну желательно брать неокрашенную, чтобы видеть на просвет, что там внутри происходит во время промывки. А чтобы свет не проникал внутрь колонны и там не развивались водоросли (как это происходит в аквариуме) следует надевать на колонну термоизоляционный чехол.

Как происходит фильтрация?
Как происходит регенерация?
Скорости умягчения

Умягчение. Как это работает?

На этом ВИДЕО очень классно показано общее устройство умягчителя. Четко,профессионально точно, коротко и ясно:

Метод посчета расхода соли:

2. Обменная емкость смолы = 1.2г*экв/литр смолы
Расход соли на регенерацию одного литра смолы возьмем = 120г/литр смолы
Жесткость = 32мг*экв/литр
Тогда на умягчение 1 литра воды будет затраченно следующее количество соли:
(120г/лсмолы)*(32мг*экв/л)/(1200мг*экв/л.смолы)=3,2г/л

Рассказать друзьям

Ионообменные умягчители воды, фильтры с ионообменной смолой для умягчения воды — компания Экодар

Владельцы личных скважин в загородных домах сталкиваются с проблемой возникновения накипи в чайнике, сухости кожи после душа, преждевременного износа и выхода из строя стиральных и посудомоечных машин. Все эти проблемы вызывает жесткая вода, содержащая соли кальция и магния. Кроме видимых проблем жесткость вредит нагревательным элементам пароувлажнителей, бойлеров и котлов, выводя их из строя и снижая энергоэффективность. Для снижения уровня жесткости применяются фильтры с использованием процесса ионного обмена — ионообменные умягчители воды.

Что такое ионообменный умягчитель

В таких фильтрах засыпан специальный фильтрующий материал — смола. Ионообменный умягчитель воды пропускает воду через слой ионообменной гранулированной загрузки, которая замещает ионы кальция и магния на ионы натрия. Со временем смола насыщается солями кальция и магния, снижая свою полезную фильтрующую способность. Восстановление полезных свойств загрузки происходит за счет промывки фильтра раствором таблетированной соли NaCl. Промывка происходит автоматически или в ручном режиме в зависимости от вида фильтра.

Виды бытовых систем для снижения жесткости

Умягчение питьевой воды ионообменными смолами является безопасным и популярным методом, однако существуют и другие проблемы борьбы с накипью.

  • Классическая очистка на принципах ионного обмена.
  • Обратноосмотическая очистка воды.

Системы с использованием обратноосмотических мембран были разработаны специально для опреснения очень жесткой, морской воды. Сейчас эти фильтры широко применяются в бытовом сегменте кухонных установок с картриджами. Однако очищать воду даже для небольшого загородного дома при помощи таких систем достаточно дорого.

Фильтры для снижения жесткости состоят из емкости с фильтрующим материалом, управляющей автоматикой, которая управляет потоками при очистке или регенерации, и солевого бака. В компактных фильтрах солевой бак, автоматика и фильтрующий материал находятся внутри одного корпуса. Такие системы наиболее популярны среди владельцев небольших загородных домов.

Стоит обратить внимание, что уровень комфортной жесткости — ниже принятых государственных стандартов. Стоит умягчать воду до показателя 1.5–2.0 миллиграмм-эквивалента на литр.

Узнать больше о фильтрах-умягчителях, приобрести ионит и таблетированную соль в Москве и Санкт-Петербурге вы можете в фирменных магазинах или центральном офисе компании Экодар.

Читайте также:

   

Умягчение. Очистка воды ионообменными смолами. Часть 1

Для удаления из воды солей жесткости, растворенных металлов и органических соединений уже более 50 лет используют иониты:

Иониты — это вещества (материалы), способные при определенных условиях заменять определенные ионы в растворах на другие. В бытовой водоочистке используются иониты:

  • Цеолиты
  • Ионообменные смолы — катиониты и аниониты в различных комбинациях,требующие регенерации поваренной солью NaCl, соляной кислотой HCl или гидроксидом натрия NaOH — в зависимости от типа материала.

Процесс удаления растворенных солей и металлов на ионообменных смолах называется умягчением (ионным обменом, катионированием, применяют также вводящие в заблуждения определения: «комплексная очистка», «универсальная очистка»)

Изначально в бытовых условиях этот метод применялся в основном для удаления солей жесткости (соли кальция, магния) путем натрий-катионирования. Однако, сейчас есть большой выбор ионообменных смол и для удаления железа, марганца, а также органики с помощью МИКСОВ (смесей) катионитов и анионитов.

Пример марок таких смол: АПТ-2, Ecomix, Ecotar, Ferosoft, Promix, Ionofer и прочие.

Также надо понимать, что выбор ионообменных смол сейчас огромный. Есть селективные смолы (которые удаляют в первую очередь конкретные элементы: нитраты, бор, кремний и т.д.) — они очень дорогие и в бытовых условиях применяются редко. В основном используются катиониты, антониты и миксы для удаления широкого спектра загрязнений.

Ионообменные смолы — это очень обширная тема. Мы говорим здесь исключительно о бытовой водоочистке и я буду сообщать только то, что следует знать о смолах в ключе нашей задачи — очистить воду в частом доме, либо на малом производстве от растворенных солей и металлов.

Что представляет из себя ионообменная смола?

Ионообменные смолы к смоле в прямом смысле слова отношения не имеют. Они изготавливаются из твердых нерастворимых в воде синтетических полимеров. Гранулы смолы — шарики правильной формы размером от 0,2 до 1,2 мм диаметром. Гелевой или макропористой структуры.

Шарики смолы похожи на мелкую икру щуки или на «тобико» — икру летучей рыбы. Монтажники водоочистки, даже называют смолу «икрой» на профессиональном сленге.

Смолы бывают монодисперсные — где все «икринки» одинакового размера — это позволяет обрабатывать воду быстро с малым сопротивлением и высокой степенью «очистки». А бывают смолы полидисперсные с различным размером гранул, например, ионообменные «миксы» для удаления широкого спектра загрязнений имеют в своем составе частицы разного размера.

Суть процесса умягчения

суть процесса принципиально отличается от обезжелезивания.

Смолы не окисляют и не переводят растворенные вещества в твердую форму для последующего фильтрования, а, наоборот — забирают из раствора ионы (диссоциированные соли) кальция, натрия, железа, марганца и т.д. и замещают их на катионы натрия, который не придает воде такого свойства оставлять следы и накипь, как жесткость.

Есть ионообменные смолы для глубокой деминерализации воды. Они регенерируются не солью, а кислотой, щелочью в зависимости от типа и выделяют при ионном обмене ионы H+ и OH- в зависимости от типа смолы, тем самым смещают pH воды в ту или иную сторону. Также есть смолы для глубокой очистки воды, которые работают на истощение. Их не регенерируют, а просто меняют смолу на новую.

В данной статье мы будем говорить только о натриевых смолах, которые работают за счет регенерации солью NaCl, так как они наиболее применимы в бытовых условиях. Остальные смолы нужно регенерировать агрессивными веществами, поэтому их применяют в основном на производствах.

В процессе работы Na-катионита (на стадии насыщения) — ионообменной смолой поглощаются из воды положительно заряженные ионы кальция, магния, железа, марганца и выделяется в воду натрий Общая солевая насыщенность воды при этом остается неизменной или даже возрастает. Это зависит от типа растворенных веществ, которые забирает смола и их концентраций, конечно

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.

Типичные физические и химические свойства
Физическая формаПолупрозрачные сферические гранулы от белого до янтарного цвета
МатрицаСтирол-ДВБ, гелевая
Функциональная группаСульфоновая кислота
Форма поставкиNa+
Полная обменная емкость, мин.г-экв/л1,9
Диапазон размеров гранул
300 μм – 1200 μм, мин.
(50 меш – 16 меш)

%
%

90
1
Влагосодержание%48–52
Количество целых гранул%90–100
Цветность при упаковке, макс.APHA20
КислотностьpH7–10,5
Полное набухание (Ca++ → Na+)%5
Плотность гранулг/мл1,3
Насыпная массаг/л800
Рекомендуемые условия эксплуатации
Максим. температура при эксплуатации120°С
Интервал рН0–14
Высота слоя, мин.800 мм
Скорости потоков:
Рабочий цикл/ быстрая промывка
Обратная промывка(взрыхление)
Прямоточная регенерация/вытеснение

5–50 м/ч

1–10 м/ч

Высота слоя, см76–91
Скорость потока, м/час
в режиме фильтрации
в режиме обратной промывки

8–12
24–29
Регенерационный раствор8–12% NaCl
Упаковка:
Мешки 25 литров или мешки 1 куб. фут (28,3 л)

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;
Физические свойства
Насыпная масса, г/см31,0
Удельный вес, г/см3 0,8–1,0
Размер гранул, мм0,30–4,00
Рабочая обменная емкость по солям жесткости, г-экв/л0,9
Рабочая обменная емкость по железу (общему), г/л2,0
Рабочая обменная емкость по железу (II), г/л1,2
Емкость по окисляемости, г О2/л материала0,4
Условия применения
рН5,0–9,0
Максимальная рабочая температура, °С40
Высота слоя, см (дюймы)500–800 (19–31)
Содержание железа (общего), мг/л8–32
Содержание марганца, мг/лне более 2,0
Перманганатная окисляемость, мг О22–10
Общее солесодержание, мг/л100–4000
Рабочая скорость потока, м/часдо 25
Расширение слоя в режиме обратной промывки (min), %40
Скорость потока, м/час
при обратной промывке
при регенерации раствором NaCl

до 15
3–5
Расход соли на регенерацию, гр. NaCl/л материала100

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
Физические свойства
Насыпная масса, г/см31,0
Удельный вес, г/см3 0,8–1,0
Размер гранул, мм0,30–4,00
Рабочая обменная емкость по солям жесткости, г-экв/л0,8
Рабочая обменная емкость по железу (общему), г/л1,7
Рабочая обменная емкость по железу (II), г/л1,1
Емкость по окисляемости, г О2/л материала0,8
Условия применения
рН5,0–9,0
Максимальная рабочая температура, °С40
Высота слоя, см (дюймы)500–800 (19–31)
Содержание железа (общего), мг/лне более 10
Содержание марганца, мг/лне более 2,0
Перманганатная окисляемость, мг О22–10
Общая жесткость, мг-экв/лне более 25
Общее солесодержание, мг/л100–4000
Рабочая скорость потока, м/часдо 25
Расширение слоя в режиме обратной промывки (min), %40
Скорость потока, м/час
при обратной промывке
при регенерации раствором NaCl

до 15
3–5
Расход соли на регенерацию, гр. NaCl/л материала100

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.

Физические свойства
Физическая форманепророзрачные сферические частицы
Форма поставкиCl–
Насыпная масса, г/см30,68–0,71
Удельный вес, г/см3 1,07
Коэффициент однородности 1,7
Обменная емкость, Cl– форма, г-экв/л0,9
Набухаемость Cl– > SO4/NO3незначительное
Влагосодержание, Н+ форма, %50–56
Условия применения
рН воды0–14 4,5–8,5
(рабочие)
Максимальная рабочая температура Н+ форма, °С100
Высота слоя, см (дюймы)70 (27)
Рабочая скорость потока, ОС/час8–32
Высота слоя, см76–91
Расширение слоя в режиме обратной промывки, %50–75
Концентрация раствора NaCl, %3–10
Расход соли на регенерацию, г NaCl/л смолы90–250
Режим работыСкорость потока, ОС/часПродолжительность стадии, минутыОбъем воды на промывку, ОС
Фильтрация8–32
Обратная промывка5–7 м/час 5–20 1,5–4
Регенерация2–520–60
Медленная промывка2–520–602–5
Быстрая промывка 8–3220–402–5

  ОС – объем смолы


АртикулНаименованиеОбъем упаковки, л (ft3)Масса упаковки, кг (lbs)Количество упаковок на паллете, шт.Масса паллеты, кг (lbs)Размеры паллеты,
Д х Ш х В,
мм (in.)
A520EВысокоосновный анионит А520E 25 (0,9) 16,8 (37,0) 40 687 (1515) 1300х1015х1050
(51x40x41)

Ионообменные системы очистки воды | Jurby

.

AquaHard® — Системы умягчения

Природная вода, проходя через горные породы, становится жесткой. Жесткость воды определяет концентрация катионов двухвалентных щелочноземельных металлов, прежде всего кальция (Ca2+) и магния (Mg2+) в ней. Эти элементы в природных условиях попадают в воду вследствие воздействия двуокиси углерода на карбонатные минералы.

В производстве, в коммерческом или в бытовом секторе все трубы, машины и системы, которые контактируют с горячей водой, должны быть защищены от воздействия жесткости, вследствие которой внутренние стенки труб обрастают карбонатными образованьями и формируют, так называемую, «накипь». Для этого воду нужно умягчать. Под умягчением воды подразумевается процесс удаления из воды катионов жесткости, т. е. кальция и магния, заменяя их ионами натрия.

Области применения

Отрасли промышленности

  • Подготовка воды для охладительных систем
  • Подготовка воды для паровых и водогрейных котлов      
  • Подготовка воды для промышленных процессов
  • Подготовка воды для энергетики
  • Подготовка питьевой воды
    • Нефтегазпереработка
    • Пищевая промышленость
    • Энергетика
    • Химическая промышленность
    • Текстильная промышленность
    • Металлургия
    • Жилищно-коммунальное хозяйство

     

    Преимущества

    • Быстрая инсталляция
    • Простое обслуживание
    • Полная автоматизация
    • Экономия реагентов на регенерацию
    • Экономия воды на регенерацию
    • Возможность подключения к персональному компьютеру
     

    Стандартная комплектация

    • Обвязка ПВХ
    • Мембранные клапана (Ø20 — Ø63)
    • Клапана поворотно-дисковые, диск нерж. стали 304 (Ø90 — Ø160)
    • Корпуса фильтра из стекловолокна (Ø610 — Ø1600)
    • Корпуса фильтра из стали с покрытием (Ø1200 — Ø3500)
    • Программируемый контроллер
    • Рама из нержавеющей стали
    • Обвязка смонтированная на раме
    • Ротаметры
    • Манометры

    Опции

    • Противоточная регенерация
    • Обвязка из нержавеющей стали
    • Корпуса фильтра из нержавеющей стали
    • Контроль качества обработанной воды
    • Узел подмеса сырой воды
     

     

    AquaHard® — Системы декарбонизации
    Удаление жесткости и щелочности
     

     

     

    Для снижения бикарбонатной жесткости (щелочности) сырой воды используется технология декарбонизации, широко применяемая для подготовки воды тепловых сетей, охладительных систем, паровых котлов, для производства пива и т.п. Для удаления щелочности воды используется специальная селективная технология. Процесс снижения щелочности основан на использовании слабокислотного катионита. Эта катионитная смола имеет свойство привлекать и удерживать катионы, которые в воде имеют ионную связь с бикарбонатами, и менять их на ионы водорода. Бикарбонаты кальция, магния и натрия участвуют в этой реакции, во время которой выделившийся газ СОудаляется в атмосферу, а оставшаяся часть ионов Mg2+, Ca2+, Na+ остаются в воде в виде сульфатов и хлоридов.

    Области применения

    • Подготовка воды для охладительных систем  
    • Подготовка воды для паровых и водогрейных котлов                      
    • Подготовка воды для промышленных процессов
    • Подготовка воды для энергетики
    • Подготовка питьевой воды                            
     

    Отрасли промышленности

    • Нефтегазпереработка
    • Пищевая промышленость
    • Энергетика
    • Химическая промышленность
    • Текстильная промышленность
    • Металлургия
    • Жилищно-коммунальное хозяйство

    Стандартная комплектация

    • Обвязка ПВХ
    • Мембранные клапана (Ø20 — Ø75)
    • Диско-поворотные клапана, диск из нерж. стали 316 (Ø90 — Ø160)
    • Корпуса фильтра из стекловолокна (Ø 610 — Ø1600)
    • Корпуса фильтра из стали с покрытием (Ø1200 — Ø2000)
    • Программируемый контроллер
    • Стальная рама
    • Обвязка, смонтированная на раме
    • Ротаметры
    • Манометры
    • ПП дегазатор
    • Емкость кислоты с предохранительной емкостью

    Опции

    • Обвязка из нержавеющей стали
    • Корпуса фильтров из нержавеющей стали с внутренним покрытием
    • Контроль качества обработанной воды
    • Узел подмеса сырой воды

    Преимущества

    • Быстрая инсталляция
    • Полная автоматизация
    • Экономия реагентов на регенерацию
    • Экономия воды на регенерацию
    • Возможность подключения к персональному компьютеру
    • Простое обслуживание

     

    AquaHard® — Системы деминерализации ионным обменом

     

    В современных ионообменных установках деминерализации используется технологии зажатых слоев и противоточной регенерации, которая позволяет достичь высокого качества обрабатываемой воды, снизить потребление воды и реагентов для регенерации ионообменных смол.

    Области применения

    • Подготовка воды для охладительных систем
    • Подготовка воды для паровых и водогрейных котлов
    • Подготовка воды для промышленных процессов
    • Подготовка воды для энергетики
    • Подготовка питьевой воды
     

    Отрасли Промышленности 

    • Нефтегазпереработка
    • Пищевая промышленость
    • Энергетика
    • Химическая промышленность
    • Текстильная промышленность
    • Металлургия
    • Жилищно-коммунальное хозяйство

    Стандартная комплектация 

    • Обвязка ПВХ
    • Мембранные клапана (Ø20 – Ø63)
    • Клапана поворотно-дисковые, диск нерж. стали 316 (Ø75 — Ø160)
    • Корпусa фильтра из стекловолокна (Ø610 — Ø1200)
    • Программируемый контроллер
    • Стальная рама
    • Обвязка смонтирована на раме
    • Ротаметр
    • Манометр
    • Сжатые слои
    • Противоточная регенерация
    • Система подготовки раствора для регенерации
    • Измеритель электропроводности
    Опции
    • Нейтрализация
    • Обвязка ПП
    • Обвязка ПЭ
    • Емкости хранения реагентов
    • Программы визуализации для управления с персонального компьютера

    Преимущества

    • Полная автоматизация
    • Экономия реагентов на регенерацию
    • Экономия воды на регенерацию


    Ионообменная смола — обзор

    ИОНООБМЕННЫЕ СМОЛЫ И МОЮЩИЕ СРЕДСТВА

    Ионообменные смолы находят очень широкое применение для умягчения воды, очистки морской воды, извлечения металлов из канализационных вод и рек, отделения электролиты, редкоземельные элементы, изотопы и аминокислоты, при производстве пищевых продуктов, в аналитической химии и т. д.

    Ионообменные смолы представляют собой сшитые высокомолекулярные соединения, содержащие кислотные или основные группы, которые являются активными центрами эти смолы.Получению, исследованию и применению ионообменных смол посвящена обширная литература [483, 744–753].

    Фосфорсодержащие катионообменные смолы являются новыми и пока малоизученными; однако их основные особенности можно кратко описать здесь. Их преимуществами являются термическая стабильность, высокоселективное ионообменное действие и хорошая механическая прочность.

    Это трехмерные высокомолекулярные соединения, содержащие свободные группы фосфоновой [-PO (OH) 2 ] или фосфиновой [> PO (OH)] кислоты.Эти группы связаны с углеводородным скелетом либо напрямую (связь C-P) [469, 517, 518, 521, 524–528], либо через кислород (связь C-O-P) [483, 489, 490, 494,505, 506, 508, 516].

    Фосфорсодержащие катионообменные смолы получают обработкой трехмерных полимеров ненасыщенных ароматических углеводородов трихлоридом фосфора в присутствии хлорида алюминия или обработкой полимеров, содержащих галогенированные метильные группы, триалкилфосфатами с последующим окислением. и гидролиз продуктов реакции [517, 518, 521, 524–527] (см. с.201, 202). Для той же цели можно также использовать реакцию гидроксилсодержащих полимеров (поли (виниловый спирт), крахмал, целлюлоза и др.) С фосфорилхлоридом, фосфорной кислотой или фосфатом мочевины [483, 489, 490, 494, 505, 506, 516] (см. Стр. 199, 200). Известны также получение таких ионообменных смол поликонденсацией альдегидов с арилоксиметилфосфоновыми кислотами [485] или с кислотными эфирами фосфорных кислот и ароматическими полигидроксисоединениями [483, 582]. Недавно было описано получение катионообменных смол фосфоновой кислоты сополимеризацией сложных эфиров винилфосфоновой кислоты с дивинилбензолом с последующим гидролизом полученного сополимера [469]; а также частичным гидролизом полимеров сложных эфиров некоторых кислот фосфора [173, 277].Катионообменные смолы фосфоновой кислоты используются для разделения щелочных металлов [754–756], урана [173, 528], меди [277, 757] и других металлов [757], для очистки некоторых пластификаторов ( эфиры фталевой кислоты) из смесей [758] и др. [759]. Очевидно, широкое применение имеют непрерывные процессы ионного обмена, которые могут осуществляться бесконечными лентами фосфорилированных тканей [505].

    Недавно в США было выпущено несколько экспериментальных типов катионообменных смол фосфоновой кислоты.С.С.Р. [483, 453, 760] (RF, KF-1, KF-2, KF-3, KF-4) и в других странах [761] (Duolite S-60, S-61, S-62, S-65 , Пермутит XII).

    Единственными известными фосфорсодержащими анионообменными смолами являются смолы, содержащие четвертичные фосфониевые группы [547].

    Уникальные растворимые ионообменные смолы, которые нашли широкое промышленное применение (для соединения в строительных работах и ​​для приготовления синтетических моющих средств), представляют собой полифосфаты, годовое производство которых только в Соединенных Штатах достигает сотен тысяч тонн [ 762].

    Что такое ионный обмен? | Fluence

    Гранулы смолы, используемые при ионообменной очистке воды, необходимо обрабатывать или регенерировать для дальнейшего использования.

    Хотя доступно множество технологий очистки воды, ионный обмен хорошо подходит для высокоселективного удаления определенных загрязнений

    Ионный обмен — это процесс очистки воды, обычно используемый для смягчения или деминерализации воды, но он также используется для удаления других веществ из вода в таких процессах, как дещелачивание, деионизация, денитрификация и дезинфекция.При наличии множества других перекрывающихся технологий важно определить, является ли ионный обмен лучшим выбором в данном сценарии.

    Что такое ионный обмен?

    Ионный обмен описывает особый химический процесс, в котором нежелательные растворенные ионы в воде и сточных водах, такие как нитрат, фторид, сульфат и мышьяк, обмениваются на другие ионы с аналогичным зарядом. Ионы — это атомы или молекулы, содержащие общее количество электронов, не равное общему количеству протонов.

    Есть две разные группы ионов:

    • Положительно заряженные катионы
    • Отрицательно заряженные анионы

    Мы должны поблагодарить Майкла Фарадея за эти имена, которые он придумал на основе притяжения катионов к катодам и анионов к анодам. в гальваническом устройстве.

    Удаление ионных загрязнений

    Этот аттракцион используется для удаления растворенных ионных загрязнений из воды. Процесс обмена происходит между твердым телом (смола или цеолит) и жидкостью (вода).В процессе менее желательные соединения меняются местами на те, которые считаются более желательными. Эти желательные ионы загружаются на полимерный материал. Эти смолы можно использовать по отдельности или совместно для удаления ионных примесей из воды.

    При обмене катионов во время обработки воды положительно заряженные ионы, которые вступают в контакт с ионообменной смолой, обмениваются с положительно заряженными ионами, имеющимися на поверхности смолы, обычно натрием.

    В процессе анионного обмена отрицательно заряженные ионы обмениваются с отрицательно заряженными ионами на поверхности смолы, обычно хлоридом.Различные загрязнители, включая нитраты, фториды, сульфаты и мышьяк, могут быть удалены анионным обменом.

    По сравнению с другими технологиями, включая непрерывную электроионизацию (CEDI), хроматографию, ультрафильтрацию и биологическую обработку, ионный обмен особенно подходит при попытке удалить конкретный загрязнитель с низкой концентрацией, например, удаление бора из скважинной воды.

    Смолы для перезарядки

    Смолы имеют конечную обменную способность.При длительном использовании каждый из отдельных обменных сайтов заполнится. Если обмен ионами больше невозможен, смолу необходимо перезарядить или регенерировать, чтобы восстановить ее до исходного состояния. Вещества, используемые для этого, могут включать хлорид натрия, а также соляную кислоту, серную кислоту или гидроксид натрия.

    Первичное вещество, оставшееся от процесса, называется «отработанный регенератор». Он содержит не только все удаленные ионы, но и любые дополнительные регенерирующие ионы, а также будет иметь высокий уровень общего растворенного твердого вещества.Регенерант можно очищать на муниципальных очистных сооружениях, но за сбросами может потребоваться мониторинг.

    Эффективность ионного обмена для очистки воды может быть ограничена из-за отложений минералов, забивания поверхности и других факторов, способствующих загрязнению смолой. Такие процессы предварительной обработки, как фильтрация или добавление химикатов, могут помочь уменьшить или предотвратить эти проблемы.

    Рынок обменных смол

    Мировой рынок ионообменных смол, который оценивался в 1,54 миллиарда долларов в 2014 году, по прогнозам в 2016 году составит 2 доллара.46 миллиардов к 2022 году, совокупный годовой темп роста составит примерно 6%, по данным Stratistics MRC, исследовательской фирмы из Мэриленда. Их аналитики видят, что рост спроса на ядерную энергию и строгие экологические нормы движут рынком. Это особенно заметно на рынках производства электроэнергии и очистки сточных вод.

    Ионный обмен в очистке питьевой воды

    В последнее время ионообменные смолы все чаще используются для производства питьевой воды. Специальные смолы были разработаны для обработки различных загрязняющих веществ, вызывающих озабоченность, включая бор, перхлорат и уран.

    Для этих целей разработано множество смол, например смола с сильным основанием / сильным анионом, которая используется для удаления нитратов и перхлоратов. Ионный обмен широко используется при умягчении воды, где он считается надежной, проверенной технологией.

    Пищевая промышленность

    Адсорбция и ионный обмен, используемые в пищевой промышленности, схожи по конструкции, а иногда и по рабочим циклам. Ионный обмен можно использовать для деминерализации вина, фруктового сока и сыворотки, а также для обесцвечивания тростникового сахара.При деминерализации сыворотки ионный обмен используется для восстановления и преобразования лактозы и минеральных солей в более ценные вещества для использования в таких продуктах, как детское питание и фармацевтические препараты. При обесцвечивании фруктового сока ионный обмен используется, например, для обесцвечивания сусла винограда, а также для деминерализации на винодельнях.

    Подходит ли ионный обмен для ваших нужд?

    Хотя ионный обмен и биологическая очистка широко признаны двумя ведущими технологиями денитрификации, ионный обмен обычно используется для очистки грунтовых вод от нитратов, тогда как биологическая очистка обычно используется для очистки поверхностных вод.

    Ионный обмен можно также использовать для удаления мышьяка и других металлоидов и металлов. Другие жизнеспособные альтернативы, включая мембранное разделение, могут быть более эффективными, но также имеют более высокую стоимость.

    Определение того, подходит ли ионный обмен для конкретной ситуации, требует тщательного рассмотрения. Свяжитесь с Fluence, чтобы узнать, какая технология очистки подходит для ваших конкретных водных проблем.

    Ионообменные смолы и их применение

    Технология ионообменных (IX) смол широко используется в качестве практичной и эффективной формы очистки воды в течение многих лет.IX часто используется для смягчения воды, что является его наиболее распространенным применением. Однако смолы IX имеют много других применений. Загрязнение воды является важной проблемой во всем мире, и были введены новые правила качества питьевой воды для таких загрязнителей, как побочные продукты дезинфекции, мышьяк, нитраты, перхлораты и уран. Специализированные смолы IX решают эти проблемы.

    Процесс IX удаляет растворимые ионизированные загрязнители, такие как жесткость и щелочность, из воды посредством обратимого ионного обмена между твердой фазой (шарики смолы) и жидкой фазой (вода).Две основные категории смол IX — катионы и анионы. Смолы катиона IX включают сильный / слабый катион (H + и Na +). Смолы Anion IX включают сильный / слабый анион, такой как OH- и Cl-. Действуя вместе или по отдельности, эти типы удаляют из воды многие ионные загрязнения. Ни один из типов не удаляет неионные загрязнения, такие как бензол.

    Катионные смолы

    Положительно заряженные катионные смолы удаляют положительно заряженные ионные загрязнения воды. В эту категорию смол входят смолы с сильными кислотами и сильными катионами (SAC) и смолы со слабыми кислотами и слабыми катионами (WAC).

    Удаление твердости
    Смола

    SAC эффективна для смягчения воды, удаляя ионы жесткости. Он используется в жилых, коммерческих и промышленных помещениях более 100 лет. Подобно крошечным магнитам, шарики смолы SAC удаляют образующие накипь ионы кальция (Ca 2+ ) и магния (Mg 2+ ), обменивая их на ионы натрия. Уровни жесткости снижаются, а уровень натрия повышается.

    Вся смола имеет конечную обменную способность. Отдельные участки обмена на гранулах смолы в конечном итоге станут полными и не смогут обмениваться дальнейшей твердостью, поэтому смолу необходимо повторно заряжать.Поскольку гранулы смолы SAC имеют более высокое сродство к ионам кальция / магния, чем ионы натрия, для отталкивания накопленных ионов жесткости от гранул смолы используется концентрированный раствор хлористого натрия (обычно от 8 до 12 процентов).

    Умягчение и дещелачивание

    Смола со слабым катионом кислоты (WAC) может одновременно снижать жесткость и щелочность. Он также обеспечивает некоторую степень удаления общего количества растворенных твердых частиц (TDS). Как правило, смола WAC удаляет около 80 процентов временной твердости (твердость, связанная с растворенными минералами бикарбоната).TDS снижается примерно на 17,1 частей на миллион (ppm) на каждое удаленное зерно твердости. Поскольку смола WAC обменивает ионы жесткости и щелочности на ионы водорода, очищенная вода будет кислой (или с более низким pH). Степень снижения TDS и pH во многом зависит от уровня жесткости на входе.

    Удаление бария и радия

    Барий и радий, два двухвалентных катиона, регулируются Агентством по охране окружающей среды США (EPA) Национальными стандартами первичной питьевой воды и могут удаляться стандартной смолой SAC.Однако при регенерации смолы эффективность снижается из-за медленной диффузии их большей атомной массы глубоко в матрицу смолы. Специальные типы смол SAC со свойствами, улучшающими восстановление бария и радия, коммерчески доступны и протестированы / сертифицированы Национальным научным фондом (NSF).

    Анионные смолы

    Отрицательно заряженные анионные смолы удаляют отрицательно заряженные ионные загрязнения в воде. В эту категорию смол входят смолы с сильным основанием / сильным анионом (SBA) и со слабым основанием / слабым анионом (WBA).Эти анионные смолы можно использовать для удаления загрязнений, описанных в этом разделе.

    НЕТ
    3 — Смола

    SBA может удалять нитраты (NO 3 -). Если отношение сульфата к концентрации NO 3 — в воде является высоким, смолу необходимо регенерировать как можно раньше, чтобы избежать действия сульфат-аниона как регенерирующего агента и выделения NO 3 -. В ситуациях с повышенными концентрациями сульфатов также можно использовать селективную смолу SBA.

    ClO
    4 — Существуют смолы

    SBA, которые избирательно удаляют перхлорат (ClO 4 -).Эти смолы могут быть одноразовыми и / или регенерируемыми.

    Мышьяк

    В воде мышьяк связан с арсенатом As (V) и арсенитом As (III). С помощью смол SBA можно удалить только отрицательно заряженные анионы арсената (HAsO 4 2- ). Арсенит (H 3 AsO 3 ) обычно нейтрален в водном растворе. Следовательно, для превращения As (III) в анион As (V) необходимо предварительное окисление. По окончании окисления перед контактом со смолой SBA необходимо удалить остатки.

    TOC

    Общий органический углерод (TOC) или встречающиеся в природе органические вещества могут быть окислены посредством дезинфекции вторичным хлором и образовывать DBP, такие как THM и HAA. Эти DBP являются подозреваемыми канцерогенами и регулируются EPA для питьевой воды. Муниципальные очистные сооружения иногда удаляют ТОС, чтобы ограничить образование ДАД. ТОС обычно заряжается отрицательно и удаляется с помощью смолы SBA.

    Уран
    Смолу

    SBA можно использовать для удаления урана, который обычно существует в виде анионных комплексов уранилкарбонат / сульфат.

    Деминерализация / деионизация

    Смолы

    SAC и SBA, используемые в комбинации по отдельности или в смеси, могут использоваться для снижения содержания минералов и TDS в воде. Минералы в воде обмениваются с катионами водорода (H + ) и гидроксид-анионами (OH ) из гранул смолы с образованием воды высокой степени очистки (H 2 O).

    Дезинфекция

    Смола

    SBA используется для ионного связывания галогенов в качестве противомикробного дезинфицирующего средства и коммерчески доступна для использования в различных лечебных целях.

    Заключение

    Доступен широкий спектр катионных и анионных смол IX для удаления многих растворенных ионных примесей из воды. Общим признаком всех смол IX является способность обменивать специфически нацеленные ионы в воде с другими предположительно более желательными ионами, которые «загружаются» на шарики смолы во время процесса регенерации. Смолы IX более широко используются для деминерализации / деионизации, дещелачивания и дезинфекции.

    Цанг Ли (Cang Li) — директор по исследованиям, разработкам, контролю качества и развитию международного бизнеса в Selecto Inc.Он специализируется на разработке и тестировании материалов для фильтрации, разделения и очистки питьевой воды, направленных на контроль качества / нормативно-правовое регулирование, производство и техническое обслуживание клиентов. С ним можно связаться по адресу [email protected]

    Стив Николич — вице-президент по развитию бизнеса в Selecto Inc. Он разрабатывает и реализует стратегии роста для увеличения проникновения на рынок и ключевых клиентов в сфере общественного питания и фильтрации воды в гостиницах.С ним можно связаться по адресу [email protected]

    Страница не найдена — Химическая инженерия

    Страница не найдена — Химическая инженерия Показать верхнюю навигацию Текущий выпуск
    SI D × В НОВОСТЯХНовостиКоммерциализация процесса: Награда Киркпатрика за достижения в области химической инженерии в 2021 году
    В честь усилий этих инженеров-химиков и их… CHEMENTATOR + Показать — Скрыть больше Слоистый катализатор избирательно генерирует двухуглеродные соединения из CO2.
    Электрохимическое восстановление, катализируемое медью, предлагает путь для производства ценных химикатов,… Извлечение высококачественного MgSO4 из рассола для опреснения морской воды
    Группа исследователей во главе с профессором Мён-Джин Ким из… Количественная оценка удаления лака в системах со смазкой
    В системах со смазкой на металле могут образовываться нагар и отложения… Прогнозирование механических свойств алюминиевого сплава при высоких температурах
    Алюминий используется для ряда применений, потому что он… Бифункциональный катализатор позволяет экономически рентабельно производить биологические материалы. акрилаты
    Перспективы пути получения акрилатов на биологической основе (диаграмма) получены… Массовая полимеризация элементарной серы дает новые огнестойкие пластмассы
    Группа исследователей из Университета Аризоны (Тусон;… Промышленное производство глюкозы из глюкозы
    Компания синтетической биологии Kalion Inc.(Милтон, Массачусетс; www.kalioninc.com) недавно… Chementator сообщает о
    Разделение CO2 Обычные цеолитные мембраны типа DDR хорошо подходят для… «Кристаллизованная» хлорноватистая кислота обеспечивает улучшенные противомикробные свойства
    Новая твердая форма хлорноватистой кислоты (HOCl) показывает… ДЕЛОВЫЕ НОВОСТИНовости бизнеса: Январь 2022 г.
    Plant Watch Air Liquide вступает в долгосрочное партнерство по производству… TECHNICAL & AMP; ОТЧЕТ О ПРАКТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТИ Данные — новое золото, с чего начать копать?
    В среде, перегруженной данными, компании могут изо всех сил пытаться в полной мере пожинать… Вопросы охраны здоровья, безопасности и окружающей среды при синтезе процессов
    Следуя этому подходу к оценке рисков для здоровья, безопасности и окружающей среды… ФАКТЫ НА КОНТАКТАХ ВАШИХ ФАКТОВ Факты на кончиках ваших пальцев: Гибкий промежуточный контейнер для массовых грузов ( FIBC) Основы
    Гибкие промежуточные контейнеры для массовых грузов (FIBC), иногда известные как мешки для массовых грузов,… ПРОФИЛЬ ТЕХНОЛОГИИ Профиль технологии: производство этилена из этана
    Этилен используется почти исключительно как строительный блок -… ИНЖЕНЕРНАЯ ПРАКТИКА Важность качества пара для паровой системы Технологический процесс
    Часто эксплуатационные проблемы в паровых системах ошибочно приписываются, потому что… ОБОРУДОВАНИЕ & AMP; УСЛУГИFOCUSFocus on Valves
    Обратный клапан для работы с карбамидом Новый продольный, осевой… НОВЫЕ ПРОДУКТЫ + Показать — Скрыть больше Воздуходувки и компрессоры, установленные в контейнерах ISO
    У контейнеров ISO 20 или 40 футов есть преимущество … Одноразовый сепаратор для биофармацевтической промышленности
    Новый одноразовый сепаратор kytero (фото) разработан для получения… Этот гибридный питатель экономит место и экономит инвестиции стоимость
    Устройство подачи Crossover (фото) представляет собой гибридное решение для кормления, подходящее… Надежный манометр для предохранительных клапанов
    Новые цифровые манометры XP2i (фото) разработаны специально для… Эта система превращает сжатый воздух в безопасный воздух для дыхания
    Ultrapure Интеллектуальная система подачи воздуха для дыхания ALG (фото) обрабатывает сжатый воздух… Персональная защита от воздействия h3S
    Новый детектор одного газа ARA h3S (фото) предназначен для… Детекторы газа с открытым трактом предупреждают рабочих об опасностях
    Эта компания запустила два открытых детекторы газа (фото), которые… Обеспечение оперативного управления ИИ в водном хозяйстве
    CREA — это платформа оперативной аналитики, которая позволяет управлять и… A новый вакуумный фильтр для максимальной гигиены
    Nutrion (фото) — новый вакуумный барабанный фильтр с… Обновленной платформой моделирования для многослойных пленок
    Эта компания выпустила версию 5.0 своей запатентованной технологии Bonfire… Умные очки для промышленного использования во взрывоопасных зонах
    Эта компания вместе со своим партнером по сотрудничеству Iristick представляет… Новую систему обработки биологических отходов небольшого объема
    Система обработки биологических отходов MicroEDS (фото) была недавно представлена ​​для … Насосная система, оснащенная ПЛК, обеспечивает улучшенное управление.
    Системы DMK SmartPump состоят из насоса с программируемым… Интеллектуальным мониторингом концентрации масла в контуре хладагента.
    LiquiSonic OCR (фото) обеспечивает точные показания в реальном времени — без отбора проб… наполнитель имеет встроенную систему уплотнения.
    Четырехстоечная система наполнения мешков этой компании (фото) имеет трубчатую конструкцию для тяжелых условий эксплуатации… Маленькая система высокого вакуума для лабораторий и исследований
    TurboLab Core (фото) представляет собой небольшую заглушку. Насосная система высокого вакуума and-play… Прочное промышленное освещение с повышенным КПД
    Новая линейка промышленных светильников Strongex (фото) спроектирована… Новый универсальный насос для биофосфатов. в фармацевтике
    Новые четырехпоршневые (четырехпоршневые) мембранные насосы QF5k (фото) включают в себя различные…

    Извините, но мы не смогли найти страницу, которую вы ищете.Убедитесь, что вы правильно ввели URL. Вы также можете поискать то, что ищете.

    Эта публикация содержит текст, графику, изображения и другое содержимое (совместно именуемые «Содержимое»), предназначенное только для информационных целей. Некоторые статьи содержат только личные рекомендации автора.
    НА САЙТ ЛЮБОЙ ИНФОРМАЦИИ, ПРЕДОСТАВЛЕННОЙ В ДАННОЙ ПУБЛИКАЦИИ, ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО НА ВАШ СОБСТВЕННЫЙ РИСК.
    © 2022, Access Intelligence, LLC. Все права защищены.| Политика конфиденциальности | Разнообразие Включение и справедливость

    Страница не найдена — Химическая инженерия

    Страница не найдена — Химическая инженерия Показать верхнюю навигацию Текущий выпуск
    SI D × В НОВОСТЯХНовостиКоммерциализация процесса: Награда Киркпатрика за достижения в области химической инженерии в 2021 году
    В честь усилий этих инженеров-химиков и их… CHEMENTATOR + Показать — Скрыть больше Извлечение высококачественного MgSO4 из рассола для опреснения морской воды
    Группа исследователей под руководством профессора Мён-Джина Кима из… Количественная оценка удаления лака в системах со смазкой
    В системах со смазкой на металле могут образовываться лак и отложения… Прогнозирование механических свойств алюминиевого сплава при высоких температурах
    Алюминий используется для ряда применений, потому что он… Бифункциональный катализатор позволяет экономически рентабельно производить акрилаты на биологической основе.
    Перспективы пути получения акрилатов на биологической основе (диаграмма) получены… Массовая полимеризация элементарной серы дает новое пламя -ретардантные пластмассы
    Группа исследователей из Университета Аризоны (Тусон;… Промышленное производство глюкариновой кислоты из глюкозы
    Компания по синтетической биологии Kalion Inc.(Милтон, Массачусетс; www.kalioninc.com) недавно… Chementator сообщает о
    Разделение CO2 Обычные цеолитные мембраны типа DDR хорошо подходят для… «Кристаллизованная» хлорноватистая кислота обеспечивает улучшенные противомикробные свойства
    Новая твердая форма хлорноватистой кислоты (HOCl) показывает… Слоистый катализатор избирательно генерирует двухуглеродные соединения из CO2.
    Электрохимическое восстановление, катализируемое медью, предлагает путь для производства ценных химикатов,… ДЕЛОВЫЕ НОВОСТИНовости бизнеса: январь 2022 г.
    Plant Watch Air Liquide вступает в долгосрочное партнерство по производству… ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ & AMP; ОТЧЕТ О ПРАКТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТИ Данные — новое золото, с чего начать копать?
    В среде, перегруженной данными, компании могут изо всех сил пытаться в полной мере пожинать… Вопросы охраны здоровья, безопасности и окружающей среды при синтезе процессов
    Следуя этому подходу к оценке рисков для здоровья, безопасности и окружающей среды… ФАКТЫ НА КОНТАКТАХ ВАШИХ ФАКТОВ Факты на кончиках ваших пальцев: Гибкий промежуточный контейнер для массовых грузов ( FIBC) Основы
    Гибкие промежуточные контейнеры для массовых грузов (FIBC), иногда известные как мешки для массовых грузов,… ПРОФИЛЬ ТЕХНОЛОГИИ Профиль технологии: производство этилена из этана
    Этилен используется почти исключительно как строительный блок -… ИНЖЕНЕРНАЯ ПРАКТИКА Важность качества пара для паровой системы Технологический процесс
    Часто эксплуатационные проблемы в паровых системах ошибочно приписываются, потому что… ОБОРУДОВАНИЕ & AMP; УСЛУГИFOCUSFocus on Valves
    Обратный клапан для работы с карбамидом Новый продольный, осевой… НОВЫЕ ПРОДУКТЫ + Показать — Скрыть больше Одноразовый сепаратор для биофармацевтической промышленности
    Новый одноразовый сепаратор kytero (фото) разработан для получения… Этот гибридный питатель экономит место и экономит инвестиционные затраты
    Кроссовер-питатель (фото) представляет собой гибридное решение для кормления, подходящее… Надежный испытательный прибор для предохранительных клапанов
    Новые цифровые манометры XP2i (фото) разработаны специально для… Эта система превращает сжатый воздух в безопасный для дыхания воздух
    Система подачи воздуха для дыхания Ultrapure Smart ALG (фото) обрабатывает сжатый воздух… Индивидуальная защита от воздействия h3S
    Новый детектор одного газа ARA h3S (фото) разработан для того, чтобы… Детекторы газа с открытым трактом предупреждали рабочих об опасностях
    Эта компания выпустила два газовых детектора с открытым трактом (фото), которые… Обеспечение оперативного управления ИИ в водном хозяйстве
    CREA это операционная интеллектуальная платформа, которая позволяет управлять и… Новый вакуумный фильтр для максимальной гигиены
    Nutrion (фото) — это новый вакуумный барабанный фильтр с… Обновленным симулятором Платформа для создания многослойных пленок
    Компания выпустила версию 5.0 своей запатентованной технологии Bonfire… Умные очки для промышленного использования во взрывоопасных зонах
    Эта компания вместе со своим партнером по сотрудничеству Iristick представляет… Новую систему обработки биологических отходов небольшого объема
    Система обработки биологических отходов MicroEDS (фото) была недавно представлена ​​для … Насосная система, оснащенная ПЛК, обеспечивает улучшенное управление.
    Системы DMK SmartPump состоят из насоса с программируемым… Интеллектуальным мониторингом концентрации масла в контуре хладагента.
    LiquiSonic OCR (фото) обеспечивает точные показания в реальном времени — без отбора проб… наполнитель имеет встроенную систему уплотнения.
    Четырехстоечная система наполнения мешков этой компании (фото) имеет трубчатую конструкцию для тяжелых условий эксплуатации… Маленькая система высокого вакуума для лабораторий и исследований
    TurboLab Core (фото) представляет собой небольшую заглушку. Насосная система высокого вакуума and-play… Прочное промышленное освещение с повышенным КПД
    Новая линейка промышленных светильников Strongex (фото) спроектирована… Новый универсальный насос для биофосфатов. в фармацевтике
    Новые четырехпоршневые (четырехпоршневые) мембранные насосы QF5k (фото) включают в себя различные… Воздуходувки и компрессоры, установленные в контейнерах ISO
    Контейнеры ISO 20 или 40 футов имеют преимущество…

    Извините, но мы не смогли найти страницу, которую вы ищете.Убедитесь, что вы правильно ввели URL. Вы также можете поискать то, что ищете.

    Эта публикация содержит текст, графику, изображения и другое содержимое (совместно именуемые «Содержимое»), предназначенное только для информационных целей. Некоторые статьи содержат только личные рекомендации автора.
    НА САЙТ ЛЮБОЙ ИНФОРМАЦИИ, ПРЕДОСТАВЛЕННОЙ В ДАННОЙ ПУБЛИКАЦИИ, ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО НА ВАШ СОБСТВЕННЫЙ РИСК.
    © 2022, Access Intelligence, LLC. Все права защищены.| Политика конфиденциальности | Разнообразие Включение и справедливость

    Обработка воды — ионообменная смола

    Ионообменная смола

    Ионообменная смола или ионообменный полимер представляет собой нерастворимую матрицу (или опорную структуру), обычно в форме маленьких (диаметром 0,5-1 мм) шариков, обычно белого или желтоватого цвета, изготавливается из органического полимерного субстрата. Шарики обычно пористые, что обеспечивает большую площадь поверхности. Захват ионов происходит с одновременным высвобождением других ионов; таким образом, процесс называется ионным обменом.Есть несколько типов ионообменных смол. Большинство промышленных смол изготовлено из сульфоната полистирола.

    Ионообменные смолы широко используются в различных процессах разделения, очистки и обеззараживания. Наиболее распространенные примеры — умягчение и очистка воды. Во многих случаях ионообменные смолы использовались в таких процессах как более гибкая альтернатива использованию природных или искусственных цеолитов. Кроме того, ионообменные смолы очень эффективны в процессе фильтрации биодизельного топлива.

    В эпоху ракеля любой очиститель окон, оставлявший потеки или полосы, также считался «плохим очистителем окон», и никакие недостатки не приписывались профессиональным инструментам.

    Типы смол

    Большинство типичных ионообменных смол основаны на сшитом полистироле. Фактические центры ионного обмена вводятся после полимеризации. Кроме того, в случае полистирола сшивание вводится путем сополимеризации стирола и нескольких процентов дивинилбензола (несшитые полимеры растворимы в воде).Сшивание снижает ионообменную способность смолы и увеличивает время, необходимое для выполнения процессов ионного обмена, но повышает прочность смолы. Размер частиц также влияет на параметры смолы; более мелкие частицы имеют большую внешнюю поверхность, но вызывают большие потери напора в процессах в колонне.

    Ионообменные смолы производятся не только в форме шариков, но и в виде мембран. Для электродиализа используются мембраны, изготовленные из сильно сшитых ионообменных смол, которые пропускают ионы, но не воду.

    Четыре основных типа ионообменных смол различаются по своим функциональным группам:
    • Сильно кислые, обычно содержащие группы сульфоновой кислоты, например полистиролсульфонат натрия или полиАМПС.
    • Сильноосновное, обычно с четвертичными аминогруппами, например, триметиламмониевыми группами, например polyAPTAC)
    • Слабо кислый, обычно с группами карбоновых кислот.
    • Слабое основание, обычно с первичными, вторичными и / или тройными аминогруппами, e.г. полиэтиленамин.

    Специализированные ионообменные смолы также известны, как хелатирующие смолы (иминодиуксусная кислота, смолы на основе тиомочевины и многие другие).

    Анионные и катионные смолы — две наиболее распространенные смолы, используемые в процессе ионного обмена. В то время как анионные смолы притягивают отрицательно заряженные ионы, катионные смолы притягивают положительно заряженные ионы.

    Анионные смолы

    Анионные смолы могут быть как сильно, так и слабоосновными. Сильноосновные анионные смолы сохраняют свой положительный заряд в широком диапазоне pH, тогда как слабоосновные анионные смолы нейтрализуются при более высоких значениях pH.[3] Слабоосновные смолы не сохраняют свой заряд при высоком pH, потому что они подвергаются депротонированию. [3] Однако они обладают превосходной механической и химической стабильностью. Это, в сочетании с высокой скоростью ионного обмена, делает смолы «слабоосновного» аниона хорошо подходящими для органических солей.

    Для анионных смол регенерация обычно включает обработку смолы сильноосновным раствором, например водный гидроксид натрия. Во время регенерации регенерирующий химикат проходит через смолу, а захваченные отрицательные ионы вымываются, обновляя обменную способность смолы.

    Как работает ионообменный смягчитель воды

    Состав смолы

    Ионообменные смолы обычно производятся в виде небольших шариков, изготовленных из полимерного материала (обычно полистирола или [реже] акриловых полимеров). В процессе полимеризации стирол объединяется с дивинилбензолом (DVB) с образованием сшитого полимера; этот процесс сшивания приводит к повышенной стабильности по сравнению с несшитыми материалами. Активные группы добавляются к смоле после процесса полимеризации, чтобы определить тип желаемого ионного обмена.Каждая гранула сополимерной смолы имеет гелеобразную структуру и способна расширяться и сжиматься в жидкостях; они также содержат многочисленные поверхностные поры для захвата ионов.

    Применения

    Ионообменные смолы в основном используются в качестве неотъемлемых частей в процессе очистки воды как в бытовых, так и в промышленных условиях. В системах умягчения воды смолы заменяют магний и кальций — два основных элемента жесткой воды — молекулами натрия. Смолы также можно использовать для очистки воды путем замены металлов, таких как медь, кадмий и свинец, доброкачественными молекулами натрия или калия.

    Для анионных смол регенерация обычно включает обработку смолы сильноосновным раствором, например водный гидроксид натрия. Во время регенерации регенерирующий химикат проходит через смолу, а захваченные отрицательные ионы вымываются, обновляя обменную способность смолы.

    Утилизация отработанной смолы

    Ионообменные смолы не опасны. В паспорте безопасности материала указано, что стандартные ионообменные смолы имеют нулевую оценку токсичности, возгорания и реакционной способности.Это относится только к новым или незагрязненным смолам.

    Материалы, которые собираются на шариках смолы во время эксплуатации, могут изменить степень опасности материала. Например, если смола использовалась для удаления тяжелых металлов из потока сточных вод, она считалась бы опасным или токсичным материалом. Перед утилизацией смолы, которая могла контактировать с тяжелыми металлами или другими опасными материалами, обязательно проконсультируйтесь с соответствующими органами.

    Ионообменные смолы, которые используются для обработки водопроводной воды или источников питьевой воды, обычно контактируют только с неопасными растворенными твердыми веществами, такими как жесткость, щелочность и другие.Эти смолы можно утилизировать как обычный мусор. Сначала проверьте!

    Смолы следует утилизировать в отработанной или солевой форме. Для этого может потребоваться контактирование слоя с несколькими объемами слоя разбавленного (5-15%) хлорида натрия. В противном случае катионные смолы в водородной форме могут иметь слишком низкий pH для утилизации, а анионные смолы в форме гидроксида могут иметь слишком высокий pH.

    Термины ионный обмен, деионизация и деминерализация часто используются как синонимы для обозначения одного и того же процесса.Однако деионизация и деминерализация могут быть выполнены с помощью технологий, отличных от ионного обмена (см. Обратный осмос). Ионный обмен — это процесс, широко используемый на ядерных установках, промышленных процессах, медицинских и фармацевтических предприятиях для контроля чистоты и pH воды путем удаления нежелательных ионов и их замены приемлемыми. В частности, это обмен ионами между твердым веществом (называемым смолой) и водным раствором, обычно муниципальной питьевой водой, но он часто включает технологическую или даже сточную воду (например.г., гальваническая промышленность). В зависимости от идентичности ионов, выделяемых смолой в воду, процесс может приводить к очистке воды или к контролю концентрации конкретного иона в растворе. Ионный обмен — это обратимый обмен ионами между жидкостью и твердым телом.

    Этот процесс обычно используется для удаления нежелательных ионов из жидкости и замены приемлемых ионов из твердого вещества (смолы). Устройства, в которых происходит ионный обмен, обычно называют деминерализаторами.Это название происходит от термина деминерализация, что означает процесс, при котором примеси, присутствующие в поступающей жидкости (воде), удаляются путем обмена примесных ионов с ионами H и OH с образованием чистой воды. H + и OH- присутствуют на участках шариков смолы, содержащихся в резервуарах или колонках деминерализатора. Ионообменные смолы:

    Катионообменные смолы и анионообменные смолы

    Существует два основных типа ионообменных смол: те, которые обменивают положительные ионы, называемые катионообменными смолами, и те, которые обменивают отрицательные ионы, называемые анионообменными смолами.Катион — это ион с положительным зарядом. Общие катионы включают Ca + 2, Mg + 2, Fe + 2 и H + 1. Катионная смола — это смола, которая обменивает положительные ионы. Анион — это ион с отрицательным зарядом. Обычные анионы включают Cl-1, SO4-2 и OH-1. Анионная смола — это смола, которая обменивает отрицательные ионы. По химическому составу оба типа схожи и принадлежат к группе соединений, называемых полимерами, которые представляют собой чрезвычайно большие молекулы, образованные путем объединения многих молекул одного или двух соединений в повторяющуюся структуру, которая дает длинные цепи.Деминерализатор — это сосуд, обычно объемом в несколько кубических футов, который содержит смолу.

    Деминерализатор может содержать однородную смесь как катионообменных смол, так и анионообменных смол, и называется смешанным слоем. Двухслойные деминерализаторы имеют два резервуара, первый из которых содержит катионную смолу, а затем отдельный резервуар, содержащий анионную смолу.

    Физически ионообменные смолы имеют форму очень маленьких шариков, называемых шариками смолы, со средним диаметром около 0.5 миллиметров. Влажная смола имеет вид влажного прозрачного янтарного песка и не растворяется в воде, кислотах и ​​щелочах. Соотношение обычно составляет 2 части катионной смолы на 3 части анионной смолы.

    Оборудование

    Ионообменная смола содержится в емкости объемом несколько кубических футов. Удерживающие элементы наверху и внизу состоят из сеток, цилиндров с прорезями или других подходящих устройств с отверстиями меньшего размера, чем шарики смолы, чтобы предотвратить утечку смолы из емкости.Когда слой смолы представляет собой однородную смесь катионных и анионных смол по объему (обычно в соотношении 2 части катионной смолы к 3 частям анионной смолы). Такое расположение называется смолой со смешанным слоем, в отличие от расположения катионных и анионных смол в дискретных слоях или отдельных сосудах.

    Использование разных объемов двух типов смол происходит из-за разницы в обменной емкости между катионными и анионными смолами. Обменная емкость — это количество примесей, которое данное количество смолы способно удалить, и выражается в единицах моль / мл, эквиваленты / мл или моль / г.Анионная смола менее плотная, чем катионная смола; таким образом, он имеет меньшую обменную емкость, и для анионных смол требуется больший объем, чем для катионных смол, чтобы получить равные общие возможности обмена.

    Регенерация

    Процесс «реактивации» называется регенерацией и проводится с использованием сильной кислоты для катиона (в качестве источника ионов гидроксония) и жидкой щелочи (гидроксида натрия) в качестве источника гидроксильных ионов для аниона. Смола регенерируется на месте с использованием соляной или серной кислоты и гидроксида натрия (каустика) для регенерации катиона и аниона соответственно.Контроль заставляет смолу промывать обратным потоком, а затем всасывать заданное количество регенерирующего химического вещества в течение определенного периода времени и с заданной скоростью потока с последующим медленным и быстрым ополаскиванием. В случае смолы со смешанным слоем контролируемая обратная промывка заставляет смолу разделяться, и функционируют два коллектора, направляя кислоту к катиону и щелочь к аниону. В качестве альтернативы смола может поставляться в сосудах.

    Основы ионного обмена

    Ионный обмен — это обратимый обмен ионами между твердым телом (ионообменным материалом) и жидкостью, в которой не происходит постоянного изменения структуры твердого тела.Ионный обмен используется при очистке воды, а также обеспечивает метод разделения во многих неводных процессах. Он особенно полезен в химическом синтезе, медицинских исследованиях, пищевой, горнодобывающей, сельскохозяйственной и многих других областях. Полезность ионного обмена зависит от возможности использовать и повторно использовать ионообменный материал. Например, при умягчении воды: 2RNa + + Ca 2+ $ R 2 Ca 2+ + 2Na +.

    Обменник R в форме ионов натрия способен обмениваться на кальций и, таким образом, удалять кальций из жесткой воды и заменять его эквивалентным количеством натрия.Впоследствии смола, содержащая кальций, может быть обработана раствором хлорида натрия, регенерируя ее обратно в натриевую форму, чтобы она была готова к другому рабочему циклу. Реакция регенерации обратима; ионообменник постоянно не меняется. Миллионы литров воды могут быть умягчены на кубический метр смолы в течение многих лет эксплуатации.

    Ионный обмен происходит в различных веществах, и он используется в промышленности примерно с 1910 года, когда было введено умягчение воды с использованием природных, а затем и синтетических цеолитов.Сульфированный уголь, разработанный для промышленной очистки воды, был первым ионообменным материалом, который был стабильным при низких значениях pH.

    Появление синтетических органических ионообменных смол в 1935 году стало результатом синтеза продуктов фенольной конденсации, содержащих сульфоновые или аминогруппы, которые можно было использовать для обратимого обмена катионов или анионов. К полимерам конденсации или присоединения, используемым в качестве структур основной цепи, были добавлены различные функциональные группы. Пористость и размер частиц контролировались условиями полимеризации и технологией производства однородных частиц.Изменена и улучшена физическая и химическая стабильность. В результате этих достижений неорганические обменники (минералы, песок и цеолиты) были почти полностью вытеснены смолистыми типами, за исключением некоторых аналитических и специализированных приложений. Синтетические цеолиты до сих пор используются в качестве молекулярных сит.

    Физические свойства смолы

    Обычные ионообменные смолы состоят из сшитой полимерной матрицы с относительно равномерным распределением ионно-активных центров по всей структуре.Катионообменная смола с отрицательно заряженной матрицей и обмениваемыми положительными ионами (катионами) показана на рисунке 1. Ионообменные материалы продаются в виде сфер или иногда гранул определенного размера и однородности для удовлетворения потребностей конкретного применения. Большинство из них получают в сферической (шариковой) форме, либо в виде обычной смолы с полидисперсным гранулометрическим составом от примерно 0,3 мм до 1,2 мм (50-16 меш), либо в виде смолы с однородным размером частиц (UPS) со всеми шариками в узких частицах. размерный ряд.В набухшем в воде состоянии ионообменные смолы обычно имеют удельный вес 1,1–1,5. Насыпная плотность, установленная в колонне, включает нормальный объем пустот 35-40% для сферического продукта. Насыпная плотность в диапазоне 560-960 г / л (35-60 фунтов / фут 3) типична для влажных смолистых продуктов.

    Химические свойства смолы

    Емкость. Ионообменная емкость может быть выражена несколькими способами. Общая емкость, то есть общее количество участков, доступных для обмена, обычно определяется после преобразования смолы методами химической регенерации в заданную ионную форму.Затем ион химически удаляют из измеренного количества смолы и количественно определяют в растворе обычными аналитическими методами. Общая емкость выражается в сухом, влажном или влажном объеме. Рис. 1. Схема катионообменной смолы, показывающая отрицательно заряженную матрицу и обменные положительные ионы. Поглощение воды смолой и, следовательно, ее влажный вес и влажный объем зависят от природы основной цепи полимера, а также от окружающей среды, в которой находится образец.

    Рабочая емкость — это мера полезной производительности, достигаемой с ионообменным материалом, когда он работает в колонке при заданном наборе условий. Это зависит от ряда факторов, включая собственную (общую) емкость смолы, уровень регенерации, состав обрабатываемого раствора, скорость потока через колонку, температуру, размер и распределение частиц. На рисунке 3 показан пример умягчения воды стандартной сульфоновой смолой на нескольких уровнях регенерации.Припухлость.

    Набухание ионита в воде — это в первую очередь гидратация фиксированных ионных групп и увеличивается с увеличением емкости до пределов, налагаемых полимерной сеткой. Объемы смолы изменяются при переходе в ионные формы разной степени гидратации; таким образом, для катионита происходит изменение объема с разновидностями одновалентных ионов: Li +> Na +> K +> Cs +> Ag +. С поливалентными ионами гидратация снижается за счет сшивающего действия; следовательно, Na +> Ca2 +> Al 3+.В более концентрированных растворах поглощается меньше воды из-за большего осмотического давления. Избирательность. Реакции ионного обмена обратимы. При контакте смолы с избытком электролита (B + в следующей реакции) смола может быть полностью преобразована в желаемую солевую форму: RA + + B +! RB + + A + Однако при ограниченном количестве B + в контакте с партиями устанавливается воспроизводимое равновесие, которое зависит от пропорций A + и B + и от селективности, показанной на Рисунке 2.Общая емкость в зависимости от поперечной сшивки (в процентах DVB) Полистиролсульфокислотная смола, форма H + Рис. 3. Зависимость рабочей емкости от уровня регенерации для натриевого цикла, смола на основе сульфоновой кислоты. Коэффициент селективности, K B A, для этой реакции определяется выражением: где m и относятся к ионным концентрациям в растворе и фазе смолы, соответственно. Коэффициенты селективности смолы были определены для ряда ионных частиц и связаны с H + для катионов и OH — для анионов, которым присвоены значения селективности 1.00. Кинетика. Скорость, с которой происходит ионный обмен. Процесс ионного обмена включает диффузию через пленку раствора, которая находится в тесном контакте со смолами, и диффузию внутри частицы смолы. Пленочная диффузия регулирует скорость при низких концентрациях, а диффузия частиц регулирует скорость при высоких концентрациях. Независимо от того, является ли пленочная диффузия или диффузия частиц механизмом регулирования скорости, размер частиц смолы также является определяющим фактором. Смолы с однородным размером частиц демонстрируют улучшенные кинетические характеристики по сравнению с обычными полидисперсными смолами из-за отсутствия кинетически медленных гранул большего размера.

    Стабильность. Сильные окислители, такие как азотная или хромовая кислота, быстро разрушают ионообменные смолы. Более медленное разложение кислородом и хлором может быть вызвано каталитически. По этой причине в окислительном растворе следует минимизировать количество ионов некоторых металлов, например железа, марганца и меди. В случае катионообменников атака в основном связана с основной цепью полимера. Катионные смолы с высокой степенью сшивки имеют увеличенный срок службы из-за большого количества участков, которые необходимо атаковать перед набуханием, что снижает полезную емкость, основанную на объеме, и создает неприемлемые физические свойства, например снижение прочности на раздавливание и увеличение перепада давления.В случае анионообменников атака сначала происходит на более восприимчивые функциональные группы, что приводит к потере общей емкости и / или преобразованию емкости сильного основания в емкость слабого основания. Пределы термической стабильности налагаются прочностью связи углерод-азот в случае анионных смол. Эта сила чувствительна к pH, а низкий pH увеличивает стабильность. Для циклов гидроокиси рекомендуется ограничение температуры 60 ° C (140 ° F). Стабильность катионной смолы также зависит от pH; устойчивость к гидролизу связи углерод-сера уменьшается с понижением pH.Однако они намного более стабильны, чем анионы, и могут работать при температуре до 150 ° C (300 ° F). Структура и производство смолы Производство ионообменных смол включает приготовление сшитого гранулированного сополимера с последующим сульфированием в случае сильнокислых катионных смол или хлорметилированием и аминированием сополимера для анионных смол. Катионообменные смолы.

    Слабокислотные катионообменные смолы в основном основаны на акриловой или метакриловой кислоте, сшитой с бифункциональным мономером (обычно дивинилбензолом [DVB]).Процесс производства может начинаться с суспензионной полимеризации сложного эфира кислоты с последующим гидролизом полученного продукта с образованием функциональной кислотной группы. Смолы со слабой кислотой обладают высоким сродством к иону водорода и поэтому легко регенерируются сильными кислотами. Смола, регенерированная кислотой, демонстрирует высокую емкость для щелочноземельных металлов, связанную со щелочностью, и более ограниченную емкость для щелочных металлов с щелочностью. С нейтральными солями не происходит значительного расщепления солей.Однако, когда смола не протонирована (например, если она была нейтрализована гидроксидом натрия), размягчение можно проводить даже в присутствии высокого солевого фона. Сильные кислотные смолы представляют собой сульфированные сополимеры стирола и ДВБ. Эти материалы характеризуются своей способностью обменивать катионы или расщеплять нейтральные соли и могут использоваться во всем диапазоне pH. Анионообменные смолы. Смолы со слабым основанием не содержат ионных центров, способных к обмену, и действуют как адсорберы кислот. Эти смолы способны поглощать сильные кислоты с высокой емкостью и легко регенерируются щелочью.Поэтому они особенно эффективны при использовании в сочетании с сильным основным анионом, обеспечивая общую высокую производительность и эффективность регенерации.

    Смола Ionic Systems PC-200 протестирована и сертифицирована WQA при компании Pure Resin Company, LTD. по NSF / ANSI 44 и 61.

    Ионный обмен | Катионообменные смолы

    Определение

    Термины ионный обмен , деионизация и деминерализация часто используются как синонимы для обозначения одного и того же процесса.Однако деионизация и деминерализация могут быть выполнены с помощью технологий, отличных от ионного обмена (см. Обратный осмос). Ионный обмен — это процесс, широко используемый на ядерных установках, промышленных процессах, медицинских и фармацевтических предприятиях для контроля чистоты и pH воды путем удаления нежелательных ионов и их замены приемлемыми.

    В частности, это обмен ионами между твердым веществом (называемым смолой) и водным раствором, обычно муниципальной питьевой водой, но он часто связан с технологической или даже сточной водой (например.г., гальваническая промышленность). В зависимости от идентичности ионов, выделяемых смолой в воду, процесс может приводить к очистке воды или к контролю концентрации конкретного иона в растворе. Ионный обмен — это обратимый обмен ионами между жидкостью и твердым телом.

    Этот процесс обычно используется для удаления нежелательных ионов из жидкости и замены приемлемых ионов из твердого вещества (смолы). Устройства, в которых происходит ионный обмен, обычно называют деминерализаторами.Это название происходит от термина деминерализация, что означает процесс, при котором примеси, присутствующие в поступающей жидкости (воде), удаляются путем обмена примесных ионов с ионами H и OH с образованием чистой воды. H + и OH присутствуют на участках шариков смолы, содержащихся в резервуарах или колонках деминерализатора.

    Катионообменные смолы и анионообменные смолы

    Существуют два основных типа ионообменных смол: те, которые обмениваются положительными ионами, называемые катионообменными смолами , , и те, которые обмениваются отрицательными ионами, называемые анионообменными смолами .Катион — ион с положительным зарядом. Общие катионы включают Ca +2 , Mg +2 , Fe +2 и H +1 . Катионная смола — это смола, которая обменивает положительные ионы. Анион — это ион с отрицательным зарядом. Общие анионы включают Cl -1 , SO4 -2 и OH -1 . Анион Смола — это смола, которая обменивает отрицательные ионы. По химическому составу оба типа схожи и принадлежат к группе соединений, называемых полимерами, которые представляют собой чрезвычайно большие молекулы, образованные путем объединения многих молекул одного или двух соединений в повторяющуюся структуру, которая дает длинные цепи.Деминерализатор — это сосуд, обычно объемом в несколько кубических футов, который содержит смолу.

    Деминерализатор может содержать однородную смесь катионообменных смол и анионообменных смол и называется смешанным слоем. Двухслойные деминерализаторы имеют два резервуара, первый из которых содержит катионную смолу, а затем отдельный резервуар, содержащий анионную смолу. Физически ионообменные смолы имеют форму очень маленьких шариков, называемых шариками смолы, со средним диаметром около 0.5 миллиметров. Влажная смола имеет вид влажного прозрачного янтарного песка и не растворяется в воде, кислотах и ​​щелочах. Соотношение обычно составляет 2 части катионной смолы на 3 части анионной смолы.

    Оборудование

    Ионообменная смола содержится в емкости объемом в несколько кубических футов. Удерживающие элементы наверху и внизу состоят из сеток, цилиндров с прорезями или других подходящих устройств с отверстиями меньшего размера, чем шарики смолы, чтобы предотвратить утечку смолы из емкости.Когда слой смолы представляет собой однородную смесь катионных и анионных смол по объему (обычно в соотношении 2 части катионной смолы к 3 частям анионной смолы). Такое расположение называется смолой со смешанным слоем, в отличие от расположения катионных и анионных смол в дискретных слоях или отдельных сосудах.

    Использование разных объемов двух типов смол происходит из-за разницы в обменной емкости между катионными и анионными смолами. Обменная емкость — это количество примесей, которое может удалить данное количество смолы, и измеряется в моль / мл, эквиваленте / мл или моль / г.Анионная смола менее плотная, чем катионная смола; таким образом, он имеет меньшую обменную емкость, и для анионных смол требуется больший объем, чем для катионных смол, чтобы получить равные общие возможности обмена.

    Регенерация

    Процесс «реактивации» называется регенерацией и проводится с использованием сильной кислоты для катиона (в качестве источника ионов гидроксония) и жидкой щелочи (гидроксида натрия) в качестве источника гидроксильных ионов для аниона. Смола регенерируется на месте с использованием соляной или серной кислоты и гидроксида натрия (каустика) для регенерации катиона и аниона соответственно.Контроль заставляет смолу промывать обратным потоком, а затем всасывать заданное количество регенерирующего химического вещества в течение определенного периода времени и с заданной скоростью потока с последующим медленным и быстрым ополаскиванием.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *