Очистка загрянённых вод методом ионного обмена

Используются ионообменные смолы, которые состоят из пространственно сшитых нерастворимых в воде углеводородных цепей с фиксированными на них активными ионогенными группами, имеют заряд, который нейтрализуется расположенными внутри полимера ионами противоположного заряда. При отрицательном заряде фиксированных групп ионит обменивает катионы (катионит), при положительном – анионы (анионит).

Различают следующие виды ионитов:

- сильнокислотные катиониты, которые содержат сульфогруппы – SO₃H или фосфорнокислые группы – РО(ОН)₂ и сильноосновные аниониты, которые содержат четвертичные аммониевые основания – N⁺(R)₃; катионит – КУ-2 и анионит – АВ-17;

- слабокислотные катиониты, которые содержат карбоксильные – СООН и фенольные группы, и слабоосновные аниониты, которые содержат первичные -NH₂ и вторичные -NH – аминогруппы;

- иониты смешанного типа, которые имеют свойства смеси сильной и слабой кислот или основ;

- иониты, обменная емкость которых постепенно меняется в широком диапазоне рН.

Полная емкость ионита – количество грамм-эквивалентов ионов загрязнителей, которое может поглотить 1 м³ ионита до полного насыщения.

Рабочая емкость ионита – количество грамм-эквивалентов ионов загрязнителей, которое может поглотить 1 м³ ионита до начала проскока в фильтрат ионов загрязнителей.

Важной характеристикой ионитов является их способность к регенерации.

Процесс очистки состоит из следующих стадий:

- диффузия ионов из раствора сточной воды через пограничную пленку жидкости к поверхности ионита;

- диффузия ионов внутри зерна ионита;

- химическая реакция обмена ионов;

- диффузия вытесненных протоионов из объема зерна к его поверхности;

- диффузия протоионов от поверхности ионита в раствор.

Катионирование.

Для очистки применяют искусственные и природные, минеральные и органические катиониты. Природные, несмотря на низкую стоимость, не получили широко распространения из-за малой обменной емкости и недостаточной стойкости, хотя некоторые из них – вермикулит, доломит рекомендуется применять для очистки от радиоактивных элементов.

Чаще применяют искусственные органические катиониты, сульфоуголь, амберлайты, вофатиты.

Если катионит находится в Н⁺ форме, то обмен катионов происходит по реакции:

(48)

Если в Na⁺-форме, то:

(49)

где [K] – катионит;

Ме⁺ – катион раствора сточной воды.

Регенерация катионита достигается обработкой отработанного катионита кислотой:

(50)

или раствором поваренной соли:

(51)

Анионирование.

Аниониты представляют собой искусственные смолы, получаемые полимеризацией органических соединений – фенилендиамин, мочевина, меланин.

Слабоосновные аниониты обменивают анионы сильных кислот (SO₄^--, Cl^-, NO₃^-, PO₄^---) и не способны обменивать анионы слабых минеральных кислот (CO₃^--, Si₂^--):

(52)

Фильтры со смешанным слоем ионитов.

Полное обессоливание воды возможно при последовательном фильтровании через три стадии:

1-я стадия – Н-Катионирование;

2-я стадия – ОН-анионирование на слабоосновном анионите;

3-я стадия – ОН-анионирование на сильноосновном анионите для выделения ионов слабых кислот.

Промышленное применение ионного обмена

Дата добавления: 2017-01-14